Figura 1: Remonta de 1923.

Transcripción

1 1. MEMORIA 1.1 Antecedentes El edificio sito en la c/ Ciudad, 9 situado en el casco antiguo de Barcelona fue construido en el año En el año 1923 se realizó una remonta de un piso, retranqueado 3.5 m de la fachada principal, para el piso portería y las dependencias. Actualmente, prácticamente todo el edificio pertenece al ayuntamiento de Barcelona, a excepción de un Mesón Burgalés situado en la planta principal y el piso 3º1ª perteneciente a un particular. Figura 1: Remonta de El forjado es un elemento estructural, generalmente horizontal, que recibe directamente las cargas y las transmite a los restantes elementos de la estructura. Sus funciones principales son: - Recibir las cargas y transmitirlas a las vigas y/o pilares y, a través de éstos, a la cimentación y al terreno. - Dar rigidez transversal a las vigas. - Cuando se asocian monolíticamente a las vigas, incrementar la capacidad resistente a flexión y torsión de éstas. - Solidarizar horizontalmente los entramados a nivel de cada planta. En nuestro caso tenemos viguetas de madera, detectándose algunas en un avanzado estado de deterioro. En consecuencia, se realiza este estudio de estabilidad estructural de los forjados de madera y del resto de estructura horizontal del edificio. 1

2 Las estructuras verticales son aquellas en las que los elementos que soportan los mayores esfuerzos están colocados en posición vertical. Las estructuras horizontales son aquellas en las que los elementos que soportan los mayores esfuerzos se hallan colocados horizontalmente. En este tipo de estructuras los elementos sometidos a mayor esfuerzo trabajan a flexión. 1.2 Objeto del informe Este documento tiene por objeto describir las inspecciones efectuadas para determinar la geometría de la estructura del edificio, el estado de conservación de los forjados de madera y los forjados metálicos. También se recogen los resultados de los ensayos efectuados sobre los materiales y las comprobaciones de cálculo para evaluar la capacidad resistente de los elementos estructurales, diferenciando entre elementos adecuados o elementos que son necesarios reforzar o incluso cambiar. Finalmente se realizan conclusiones y recomendaciones derivadas del estudio llevado a cabo. El estudio se acompaña de planos donde se detallan los elementos estructurales y el esqueleto resistente de los forjados. 1.3 Descripción general del edificio Descripción de la estructura piso En la mayoría de las construcciones, y principalmente en los edificios, pueden identificarse dos subsistemas estructurales acerca de los cuales pueden tomarse algunas decisiones independientes, relativas a la solución más conveniente, antes de proceder al análisis de la estructura completa. Estos subsistemas son el horizontal y los sistemas de piso, y el vertical, o de soporte. A pesar de esta subdivisión, es importante tener en mente que el sistema estructural de la construcción es una sola unidad y que la interacción entre los diversos subsistemas no es en general despreciable. El edificio está formado por 6 plantas sobre rasante (planta baja, principal y primera a cuarta) y un pequeño sótano. El edificio está ocupado por las siguientes dependencias del Ayuntamiento de Barcelona: Planta Baja: Planta Principal: Planta Primera: Mesón Burgalés (privado) Servicio de Fotocopias Oficina de Troballes Archivo Talleres Municipales Servicios Comunes 2

3 Planta Segunda: Planta Tercera: Planta Cuarta: Servicio de Telefonía Cerrado 3º1 Vivienda particular (privado) 3º2ª Cerrado Cerrado Descripción de la estructura horizontal En general, la estructura horizontal está constituida por forjados unidireccionales de viguetas de madera que son aquellos que flectan básicamente en una dirección y transmiten las cargas a las vigas, y éstas, a los soportes (figura 1), apoyadas sobre jácenas de madera (vigas maestras para luces grandes, colocadas generalmente en transversal a la dirección de las viguetas o elementos secundarios de la estructura, y que forman parte de los elementos horizontales estructurales) (figura 2). La estructura vertical está formada por muros de carga de fábrica de ladrillo. Figura 1: Forjados unidireccionales. Figura 2: Jácena. 3

4 Concretamente, planta a planta, la estructura está formada por los siguientes elementos estructurales: El forjado techo planta cuarta está formado por forjados unidireccionales de viguetas metálicas apoyadas sobre muros portantes de fábrica de ladrillo. La estructura de los forjados techo planta primera a techo planta tercera son prácticamente iguales, exceptuando el tipo de vigueta del forjado techo planta tercera, diferente al resto de forjados. Todos los forjados son unidireccionales con viguetas de madera apoyadas en vigas de madera que apoyan en las paredes de fábrica de ladrillo. En la estructura del forjado techo planta principal se modifica el esquema estructural, introduciendo jácenas metálicas de apeo y un pilar de fundición. En el forjado techo planta baja también se modifica el esquema estructural encontrando jácenas metálicas, apeos mediante jácenas de madera, forjados formados por bóvedas y un pilar de fundición. 1.4 Descripción de las actuaciones Las actuaciones realizadas han consistido en: 1. Recogida de información previa en el archivo del Ayuntamiento de Barcelona. Dada la antigüedad del edificio, el archivo municipal dispone de pocos datos. Únicamente está registrada una pequeña actuación realizada en 1894 y la remonta realizada en Ninguno de los datos encontrados hace referencia a los materiales utilizados ni a los elementos estructurales del edificio. 2. Medición geométrica de todas las tipologías de los forjados encontrados. Previamente, se han eliminado falsos techos de gran parte de los extremos de los forjados y se han realizado dos catas atravesando el forjado para determinar con detalle la composición, los materiales y los espesores de los forjados tipo. 3. Caracterización del estado de conservación de las viguetas de madera. Para determinar el estado de conservación de las viguetas de madera se han realizado los siguientes pasos: - Eliminación de revestimientos en los extremos de gran parte de los forjados. 4

5 - Realización de catas para determinar el estado de los apoyos de las viguetas de los forjados. - Inspección visual de las viguetas de madera y clasificación según UNE Pruebas de resistencia al punzonado de las viguetas de madera para determinar la facilidad penetración y estimar la existencia de daños interiores debido a ataques bióticos. - Obtención de testigos para determinar la especie de la madera. 4. Caracterización del estado de conservación de las paredes de fábrica de ladrillo Para determinar el estado de conservación de las paredes de fábrica de ladrillo se ha realizado los siguientes pasos: - Levantamiento de las fisuras detectadas - Eliminación de revestimientos exteriores en diferentes paredes - Extracción de tres ladrillos para determinar su resistencia a compresión. Finalmente, con los resultados obtenidos de las inspecciones y los ensayos se ha procedido a realizar el estudio de estabilidad. 1.5 Descripción de la estructura horizontal original De las inspecciones realizadas se constata que la estructura horizontal básica está formada por forjados unidireccionales de viguetas de madera apoyadas sobre jácenas de madera. Además, en los forjados techo planta sótano y baja se observan otro tipo de elementos portantes horizontales como jácenas metálicas, algunas de apeo, y forjados formados por bóvedas o cúpulas Forjados unidireccionales FORJADO TIPO 1 Los forjados tipo 1 son forjados unidireccionales con viguetas metálicas. Las viguetas de los forjados son en doble T con una base de 5 cm y una altura de 16.5 cm, separadas entre ellas una distancia de 60 cm. El forjado apoya sobre jácenas metálicas. Todos los vanos de los forjados son independientes sin existir continuidad entre ellos. Ubicación: Se encuentran en el forjado techo planta cuarta, correspondiendo con el forjado realizado en la remonta de La dirección de los forjados es perpendicular a la c/ Ciudad a excepción de un pequeño tramo de 2.75 m de luz. 5

6 Figura 1. Tipología de Forjado FORJADO TIPO 2 Los forjados tipo 2 están formados por viguetas rectangulares descubiertas de 20 cm de canto y 15 cm de base. Sobre las viguetas apoya un suelo plano formado por piezas cerámicas. Antes de realizar la remonta, este forjado formaba parte de la cubierta del edificio. Actualmente, únicamente una zona actúa como cubierta de una terraza de la planta cuarta. Se han detectado cuatro vanos estructuralmente independientes con viguetas perpendiculares a la c/ Ciudad y luces de 3.4 m a 3.85 m, además de un pequeño vano de 2.6 m y otro de 3.65 m de luz con una dirección de vigueta perpendicular al resto. Ubicación de la tipología 2: Techo planta tercero segunda. Es probable que está tipología se repita en el forjado techo planta tercero primera que no se ha podido inspeccionar por estar ocupado por una vivienda privada. Figura 2. Tipología del forjado 2 6

7 Figura 2. Tipología del forjado FORJADO TIPO 3 Es la tipología más abundante de todo el edificio. La tipología 3 está formada por viguetas de madera que quedan embebidas en el forjado. La parte inferior y vista ha sido serrada y modelada en forma rectangular. La parte superior se ha inspeccionado a través de catas realizadas en el suelo de los forjados, observándose una cabeza redondeada. Entre vigueta y vigueta se apoyan las bovedillas cerámicas sobre una entalladura a media altura de la vigueta y a lo largo de la misma. Las viguetas tienen un canto entre 20 y una base de aproximadamente 14 cm. La parte inferior es rectangular hasta una altura de 9 cm, a partir de los 9 cm la viga presenta una cabeza con forma redondeada. El intereje medio del forjado es de 60 cm. La carga se transmite a las viguetas a través de bovedillas cerámicas formadas por triples rasillas apoyadas en el límite entre la zona redondeada y rectangular. El canto total del forjado, incluido el pavimento, es de aproximadamente 27 cm. Figura 3. Triple rasilla 7

8 La dirección de los forjados de los pisos correspondientes a las puertas 2 son perpendicular a la c/ Ciudad, exceptuando dos pequeños tramos de 2.6 y 2.25 m de longitud y un tramo de 3.60 m. En cambio, en los pisos correspondientes a la puerta 1, únicamente se encuentran tres vanos, dos de los cuales tienen una dirección paralela a la c/ciudad y el otro una dirección perpendicular. Ubicación de la tipología 2: Techo planta segunda, tercera, primera, principal y baja. Figura 4. Tipología del forjado 3 Figura 5. Tipología del forjado 3 En la siguiente tabla se muestran las dimensiones geométricas de los diferentes forjados encontrados. Base (cm) Canto (cm) Intereje (cm) Forjado Tipo Tipología Vigueta metálica + 1 bóveda con rasilla cerámica Vigueta de madera + rasilla cerámica plana Vigueta de madera + bóveda con triple rasilla cerámica

9 1.5.2 Jácenas En las inspecciones realizadas se han detectado jácenas de madera y jácenas metálicas Jácenas de Madera JÁCENAS TIPO 1 Las jácenas tipo 1 son jácenas de madera de sección rectangular con una base de 17 cm y canto de 22 cm. Se han observado cuatro jácenas tipo 1 en las plantas tercera, segunda y primera. En cambio en la planta primera únicamente se ha observado una jácena tipo 1 sustituyéndose el resto de jácenas por perfiles metálicos. Las cuatro jácenas de cada una de las plantas están alineadas paralelas a la C/ Ciudad y se encuentran apoyadas en muros o machones de fábrica de ladrillo. Diferenciamos 4 jácenas tipo 1 en función de su luz y su ancho tributario (promedio de la separación de las vigas): Luz libre (m) Ancho tributario (m) Jácena Jácena Jácena Jácena JÁCENAS TIPO 2 Las jácenas tipo 2 son jácenas de madera de sección rectangular con una base de 20 cm y un canto de 24 cm. Se ha observado una jácena tipo 2 en las plantas tercera, segunda, primera, principal y baja En todos los casos la ubicación de la jácena es la misma, paralela a la medianera, (pared común a dos edificios contiguos) alcanzando una luz de 4.1 m. Uno de los extremos se apoya directamente sobre un muro de fábrica de ladrillo. El otro extremo se apoya en el muro de fábrica de ladrillo paralelo a la jácena a través de elementos metálicos en voladizo. 9

10 JÁCENAS TIPO 3 Se observan cuatro jácenas tipo 3 en la planta baja. Todas ellas se ubican en el espacio dedicado al servicio de fotocopias. Dos de las jácenas son jácenas de apeo de 4.0 m. de luz. No se han podido determinar exactamente las dimensiones de las jácenas debido a que se debían realizar catas en el forjado (probablemente un hueco) estando en servicio tanto las de la planta baja como la principal. Se ha medido la parte de la jácena visible siendo de 14 cm a partir de la base de las viguetas. Puesto que las viguetas son las mismas que en forjados anteriores, es de esperar que el canto total de la viga de apeo sea de 34 cm. La base de la viga se ha medido de forma más precisa, siendo de 32 cm. Las otras dos vigas son jácenas con iguales dimensiones, pero no son de apeo, sino que únicamente soportan la carga del forjado techo planta baja. Una de las jácenas apoya en un muro de fábrica de ladrillo y en un machón también de fábrica de ladrillo. La otra jácena apoya en el mismo machón y en un pilar de fundición. Según se argumenta a continuación, es probable que el machón de fábrica de ladrillo sea posterior y se realizase como un refuerzo de la jácena, siendo en realidad inicialmente una única jácena de 4.0 m. de longitud y no dos jácenas de 2 m. - La jácena de madera presenta fisuras horizontales de más de 1 cm de espesor. - Las luces de las vigas y las cargas a las que están sometidas son muy inferiores a las de las jácenas de apeo, teniendo las mismas dimensiones geométricas. - El pilar de fundición está separado del machón de fábrica de ladrillo solo 1.7 m. Resumiendo, Luz (m) Ancho tributario (m) Jácena * Jácena * Además de la carga procedente del ancho tributario se le ha de añadir la carga procedente del apeo. 10

11 Jácenas metálicas JÁCENAS TIPO 4 Las jácenas tipo 4 están formadas por dobles perfiles metálicos en doble T con un canto de 220 mm. Se han observado 4 jácenas con esta geometría, todas en el forjado techo planta principal. Tres de las jácenas están apoyadas en uno de sus extremos sobre un mismo pilar de fundición y en paredes de fábrica de ladrillo en el otro extremo. La otra jácena se apoya en sus dos extremos en muros de fábrica de ladrillo. Luz libre (m) Ancho tributario (m) Jácena * Jácena Jácena * Jácena * * Además de la carga procedente del ancho tributario se le ha de añadir la carga procedente del apeo JÁCENAS TIPO 5 Se ha detectado una única jácena tipo 5 formada por dobles perfiles metálicos en doble T con un canto de 240 mm. Se encuentra ubicada en el forjado techo planta principal. Igual que las jácenas tipo 4, es una jácena de apeo JÁCENAS TIPO 6 Las jácenas tipo 6 están formadas por dobles perfiles metálicos en doble T con 200 mm de canto. Se encuentran ubicadas en el forjado techo planta baja (local de Troballes). Ambos perfiles apoyan en unos de sus extremos en un machón de fábrica de ladrillo empresillado y en muros de fábrica en el otro extremo. Luz libre(m) Ancho tributario (m) Jácena * Jácena * * Además de la carga procedente del ancho tributario se le ha de añadir la carga procedente del apeo. 11

12 JÁCENA TIPO 7 La jácena tipo 7 se ubica en el forjado techo planta baja y se encuentra embebida en el forjado sin poderse caracterizar correctamente. Únicamente se ha observado que está formada por dos perfiles metálicos en paralelo de 6 cm de base y una luz de 2.2 m JÁCENA TIPO 8 La jácena tipo 8 se ubica en el forjado techo planta baja, paralela a la jácena 7. Está formada por un doble perfil en doble T con un canto de 200 mm y una luz de 3.3 m. Resumen total jácenas: Jácenas Fabricación Tipo Subtipo Base (cm) Madera Metálicas Canto (cm) Luz libre (m) Ancho tributario (m) Descripción de los refuerzos en la estructura horizontal. Como consecuencia del deterioro de algunos de los elementos portantes de la estructura horizontal, se han realizado refuerzos puntuales en algunas zonas del edificio (ver 4.2) FORJADO TECHO PLANTA 2º1ª - Forjado de 2.95 m: - Se han colocado vigas transversales cerca de uno de los extremos de las viguetas de madera que sirven de apoyo de todas las viguetas de la sala. Las vigas transversales están formadas por perfiles IPN-100 y se apoyan en perfiles de las mismas dimensiones o en paredes de fábrica de ladrillo. 12

13 Figura 1. Refuerzo extremo con IPN Forjado de 3.95 m: - Se ha realizado un refuerzo de una de las viguetas de madera sustituyéndola por un perfil PN En uno de los extremos se ha colocado otro perfil IPN-100, en diagonal, debido al mal estado de algunas de las cabezas de las viguetas de madera. Figura 2. Refuerzo extremo vigueta con IPN FORJADO TECHO PLANTA 1º1ª - Forjado de 2.95 m: - Se ha realizado un refuerzo puntual mediante perfiles IPN-100 para reforzar una vigueta de madera. 13

14 Figura 3. Refuerzo extremo vigueta con IPN Forjado de 3.95 m: - Se ha realizado dos refuerzos puntuales con perfiles IPN-100 para reforzar dos viguetas de madera. Figura 4. Refuerzo extremo vigueta con IPN FORJADO TECHO PLANTA 1º2ª - Forjado de 2.75 m: - Se ha colocado un perfil metálico IPN-100 cerca de uno de los extremos de las viguetas de madera apoyada en ambos extremos en las paredes de fábrica de ladrillo. - En el otro extremo, se ha colocado un perfil metálico PN-100 en diagonal que sirve de apoyo de dos viguetas de madera. 14

15 Figura 5. Refuerzo extremo vigueta con IPN Forjado de 3.80 m: - Se han colocado vigas transversales cerca de uno de los extremos de las viguetas de madera que sirven de apoyo de todas las viguetas de la sala. Las vigas transversales estás formadas por un perfil HEB-140 y un IPN-120 apoyadas en las paredes de fábrica de ladrillo o en vigas metálicas IPN-160. Figura 6. Detalle del refuerzo metálico FORJADO TECHO PLANTA PRINCIPAL 1º y A - Forjado de 2.75 m: - Se han colocado dos perfiles metálicos IPN-120 transversales cerca de cada uno de los extremos de las viguetas de madera apoyados en ambos extremos en las paredes de fábrica de ladrillo. 15

16 Figura 7. Refuerzo extremo vigueta con IPN Forjado de 3.65 m: - Se han reforzado los extremos de las viguetas de madera colocando perfiles metálicos IPN- 160 transversales cerca de cada uno de los extremos de las viguetas de madera. Las vigas transversales están apoyadas sobre perfiles metálicos IPN-160 o paredes de fábrica de ladrillo. Figura 8. Refuerzo forjado con IPN Forjado de 3.80 m: - Se han colocado vigas transversales cerca de uno de los extremos de las viguetas de madera que sirven de apoyo de todas las viguetas de la sala. Las vigas transversales están formadas por un perfil HEB-140 y un IPN-120 apoyadas en las paredes de fábrica de ladrillo o en un perfil metálico IPN

17 Figura 9. Refuerzo forjado con HEB FORJADO TECHO PLANTA BAJA (Mesón Burgalés y Servicio de fotocopias) - Forjado de 2.75 m: - Se han colocado dos vigas transversales formadas por UPN-80 cerca de cada uno de los extremos de las viguetas de madera apoyada en ambos extremos en las paredes de fábrica de ladrillo. Figura 10. Refuerzo forjado con UPN FORJADO TECHO PLANTA BAJA (Troballes) - Forjado de 2.95 m: - Se han colocado vigas transversales IPN-160 cerca de cada uno de los extremos de las viguetas de madera apoyadas en sus extremos en muros de fábrica de ladrillo o perfiles metálicos HEB

18 Figura 11. Refuerzo forjado con IPN Forjado de 3.95 m: Se ha realizado el mismo sistema de refuerzo que en el forjado descrito anteriormente. Además se han detectado dos perfiles metálicos IPN-100 en la dirección de las viguetas para sustituir dos viguetas de madera en mal estado. - Refuerzo del arco: - Se ha eliminado un arco metálico sustituyéndolo por un perfil IPN-360 apoyado sobre dos pilares metálicos HEB

19 Resumen de los refuerzos de la estructura horizontal: Planta Estancia Forjado Actuaciones (m) Planta Baja Mesón Burgalés y Fotocopias Se han colocado dos vigas transversales UPN-80 cerca de cada uno de los extremos de las viguetas de madera apoyada en los extremos de las paredes. Troballes Se han colocado vigas transversales IPN-160 cerca de las viguetas de madera o de los perfiles HEB Igual que el anterior i también se ha substituido dos viguetas de Planta Principal Planta Primera Planta Segunda 1º2ª 1º1ª 2º1ª Refuerzo del arco madera en mal estado por perfiles IPN Se ha substituido un arco metálico por un perfil IPN-360 apoyado sobre dos perfiles HEB Se han colocado dos perfiles transversales IPN-120 cerca de los extremos de las viguetas de madera Se han colocado dos perfiles transversales IPN-160 cerca de los extremos de las viguetas de madera Se han colocado perfiles transversales HEB-140 cerca de los extremos de las viguetas de madera que sirven de apoyo a todas las viguetas de la sala Se ha colocado un perfil IPN-100 en un extremo de la viguetas de madera apoyadas en la fabrica de ladrillo en el otro extremo se ha colocado otro perfil IPN-100 en diagonal que sirve de apoyo de dos viguetas de madera Se han colocado vigas transversales HEB-140 y IPN-120 cerca de uno de los extremos de las viguetas de madera que sirven de apoyo de todas las viguetas de la sala Se ha realizado un refuerzo puntual mediante perfiles IPN-100 para reforzar una vigueta de madera Se han realizado dos refuerzos puntuales mediante perfiles IPN-100 para reforzar dos viguetas de madera Se han colocado vigas transversales IPN-100 cerca de uno de los extremos de las viguetas de madera que sirven de apoyo a todas las viguetas de la sala Se ha realizado un refuerzo de una vigueta substituyéndola por un perfil IPN-100 i en un extremo se ha colocado otro IPN-100 en diagonal debido al mal estado de las cabezas de las viguetas de madera. Perfiles IPN. Muy parecidos a la serie IPE, pero con peor relación inercia/peso, por lo que tiende a utilizarse menos. Perfiles IPE. Muy utilizados como correas, vigas de cubierta o pilares. En este último caso deben ir acompañados de arriostramientos longitudinales, pues son perfiles resistentes en el eje X, pero muy débiles en el eje Y. Perfiles HEB, HEA, HEM. Perfiles muy resistentes en los dos ejes de trabajo. Muy utilizados como pilares y como vigas planas de forjado.los perfiles estándar son los HEB, mientras que los HEA son de serie ligera y los HEM son de serie pesada. 19

20 Perfiles UPN. Es frecuente su uso como perfiles compuestos (2 UPN) con las alas hacia adentro (soldados o empresillados, utilizados como pilares) o con las alas hacia fuera (unidos mediante cartelas, y utilizados en estructuras trianguladas (cerchas). Como vemos en la tabla la mayoría de perfiles que se han utilizado para reforzar la estructura horizontal del edificio son perfiles IPN, éstos son perfiles similares a los IPE pero de fabricación obsoleta, actualmente se utilizan perfiles IPE ya que tienen el alma más delgada y por eso la capacidad resistente (momento de inercia y módulo resistente) es mayor. En las estructuras horizontales los elementos sometidos a mayor esfuerzo trabajan a flexión motivo principal por el cual se ha elegido este tipo de perfil ya que tienen un buen aprovechamiento a flexión en relación a su peso. Respecto a los perfiles HEB se emplean tanto en vigas como en columnas, en nuestro caso se han utilizado perfiles HEB colocándolos de manera transversal para sujeción de las viguetas i de perfiles IPN, ya que éstos a igualdad de luz pesan mucho más pero también son más resistentes. 1.7 Descripción de la estructura vertical La estructura vertical principal está constituida por paredes de fábrica de ladrillo. Todas las paredes tienen un espesor de 15 cm a excepción de las paredes de fachada y de dos paredes perpendiculares a la c/ Ciudad que tienen un espesor de 29 cm. La geometría de los ladrillo es muy variable según la zona, observando ladrillos de 2 a 4 cm de espesor y de 20 a 30 cm de largo. A continuación se detalla la estructura vertical planta a planta, indicando las catas realizadas, el espesor de las paredes y el estado de conservación de las mismas ESTRUCTURA VERTICAL PLANTA CUARTA Aparentemente, todos los muros de fábrica de ladrillo de la planta cuarta son de 15 cm. de espesor. Se han realizado dos catas (pared interior y pared de fachada) eliminando el revestimiento exterior hasta dejar el ladrillo y el mortero visto. En las catas realizadas se observa la posición de los ladrillos confirmando el espesor de 15 cm de las paredes. Las dimensiones de los ladrillos de la cata realizada en la pared interior son 29x15x5.5, en cambio, en la cata de fachada, el espesor de los ladrillos varía entre 2 y 5.5. cm, encontrando zonas donde el espesor del mortero es igual al espesor del ladrillo. 20

21 Respecto la calidad del mortero, se observa que es mala, saltando con mucha facilidad al rascarlo con un elemento metálico. Se han observado fisuras en muchas de las paredes de fábrica de ladrillo ESTRUCTURA VERTICAL PLANTA TERCERA Únicamente se ha podido inspeccionar la vivienda correspondiente a la puerta 2. Los espesores de todas las paredes son de 15 cm, a excepción de la fachada principal y una pared transversal a la C/ Ciudad que tienen un espesor de 29 cm. Se han practicado cuatro catas eliminando el revestimiento hasta dejar visto los ladrillo y el mortero. En la cata correspondiente al patio interior, se ha extraído una muestra de ladrillo para ensayar en laboratorio. En las cuatro catas practicadas las dimensiones de los ladrillos son similares, 29x14x3.5, aunque se detectan ladrillos con espesores inferiores. Respecto las juntas, tienen espesores de 1.5 cm y un mortero de buena calidad, siendo difícil eliminarlo al rascar con un elemento metálico. Se han detectado dos fisuras, ambas verticales. Una en el encuentro con dos paredes perpendiculares y otra bajo una de las ventanas del patio interior ESTRUCTURA VERTICAL PLANTA SEGUNDA Se han realizado tres catas: - Pared de fachada principal de la c/ Ciudad. - Pared de fachada a patio interior. - Pared del núcleo de la escalera. La tipología de los ladrillos es la misma que en plantas superiores. Destacar que en la cata realizada en la pared del núcleo de la escalera, el mortero salta con mayor facilidad al rascarlo que en el resto de las catas. En la vivienda correspondiente a la puerta 1 se mantienen los espesores de paredes de planta superiores. Respecto la puerta 2, todas las paredes son de 15 cm de espesor, excepto las de fachada y la pared donde se sitúa la puerta de entrada que son de 29 cm. 21

22 1.7.4 ESTRUCTURA VERTICAL PLANTA PRIMERA Se han realizado 6 catas, 3 en la puerta 1 y tres en la puerta 2. Se mantiene la tipología y los espesores de las plantas superiores, exceptuando la cata realizada en la fachada principal de la puerta 1 donde se observa una pared de piedra. En algunas de las catas realizadas se observa la heterogeneidad en las dimensiones, concretamente en el espesor de los ladrillos, con espesores de 2 a 4 cm. Figura 1. Cata en pared núcleo ascensor Figura 2. Cata en pared patio interior con testigo Figura 3. Cata en fachada principal Figura 4. Cata en pared interior ESTRUCTURA VERTICAL PLANTA PRINCIPAL Se mantiene la tipología y los espesores de las plantas superiores. Se han realizado 2 catas en la puerta 1. En la cata realizada en la fachada se vuelve a detectar la pared con bloques de piedra observada en la planta superior. La otra cata se ha realizado en una de las paredes interiores observándose una pared de fábrica de ladrillo de 15 cm de espesor. Los ladrillos tienen una longitud de 29 cm y un espesor de cm, el espesor de las juntas es de 1.5 cm. 22

23 1.7.6 ESTRUCTURA VERTICAL PLANTA BAJA Se han realizado tres catas en las paredes ubicadas en el servicio de fotocopias. Se han realizado dos catas en paredes interiores paralelas a la c/ciudad. Ambas paredes son de fábrica de ladrillo; el espesor de las juntas es variable según la cata, alcanzado espesores de 1-15 cm en una de ellas y de cm. en la otra. En ambas catas, el mortero observado se ha rascado con un elemento metálico, apreciándose de buena calidad. La tercera cata se ha realizado en un muro perpendicular a la C/ Ciudad, en la cata se observa un muro de bloque de piedra de 29 cm de espesor Estudio de estabilidad Elementos estudiados En el apartado dedicado al estudio de estabilidad de la estructura se ha realizado un análisis del estado de la estructura frente a los estados límites últimos y de servicio. Se ha realizado un estudio detallado de los siguientes elementos estructurales: 1. Capacidad resistente de las diferentes tipologías de forjado. 2. Capacidad resistente de las jácenas metálicas. 3. Capacidad resistentes de las jácenas de madera. Algunos de los elementos de la estructura del edificio no se han podido inspeccionar por pertenecer a pisos o locales privados.concretamente no se ha podido acceder a la puerta 1 del piso 3, ni estudiar la estructura del Mesón Burgalés correspondiente a uno de los locales de la planta baja Bases de cálculo Acciones Para el estudio de la estabilidad de la edificación se han tomado las siguientes acciones: Acciones permanentes Forjado tipo 1: forjado unidireccional con vigueta metálica de 16.5 cm de canto con 60 cm de intereje y doble rasilla cerámica + carga de pavimento: 2.7 kn/m 2 Forjado tipo 2: Forjado unidireccional de viguetas de madera 20x15 cm con 60 cm de intereje, rasilla plana cerámica + carga de pavimento: 2.35 kn/m 2 Forjado tipo 3: Forjado unidireccional de viguetas de madera 20x14 cm con 60 cm de intereje, bovedilla con triple rasilla cerámica + carga de pavimento: 3.50 kn/m 2 23

24 Los muros resistentes son de ladrillo macizo con peso específico: 1800 Kp/m3 Respecto la carga de acciones permanentes se ha adoptado la correspondiente referente a la tabla 2.5, peso elementos constructivos según el CTE-SE-AE (Código Técnico de la edificación-seguridad Estructural-Acciones en la edificación). Acciones variables Sobrecarga de uso en planta tipo: 3 kn/m 2 Sobrecarga de uso en cubierta no transitable: 1 kn/m 2 Respecto la carga de acciones variables se ha adoptado la correspondiente a oficinas públicas, i a accesible sólo para conservación respectivamente, según la tabla 3.1 de sobrecargas de uso de la norma CTE-SE-AE Hipótesis de carga En todos los casos, se ha considerado que las cargas permanentes y las acciones variables actúan de forma concomitante, aunque los coeficientes de mayoración de cargas se toman de forma diferente según el elemento estructural a estudiar y a la normativa correspondiente. Elementos resistentes tipo estructura de madera: Tabla de la norma Eurocódigo EC5. Acciones permanentes: 1.35 Acciones variables: 1.5 Elementos de estructura metálica: Tabla 4.1 del CTE-SE. Acciones permanentes: 1.33 Acciones variables: 1.5 Las jácenas y forjados de madera y las jácenas y forjados metálicas se han verificado según EC5 y EC3 respectivamente Materiales Elementos de fábrica de ladrillo Para determinar las características de la fábrica de ladrillo se han ensayado tres ladrillos macizos correspondientes a la época de la construcción original de dimensiones 29x14x4 cm. En los ensayos realizados se han obtenido valores similares en las tres muestras, concretamente N/mm2, N/mm2 y N/mm2. Por lo tanto, adoptando un valor estándar de resistencia del ladrillo del lado de la seguridad se ha considerado una resistencia de 20 N/mm2. A excepción de la planta cuarta, en la mayoría de las catas el mortero presentaba un buen aspecto en las juntas y resistencia a la abrasión. Por ello se ha considerado de tipo M-40 en este estudio, según EC6. 24

25 Elementos de acero En el cálculo de la estructura metálica se ha considerado un límite elástico del acero de 235 N/mm2, según la tabla 4.1 de características mecánicas de los aceros del EC Elementos de madera Para determinar la especie de la madera se ha enviado tres muestras a la Oficina de Investigación y Transferencia de Tecnología (Biología animal, vegetal y ecológica) de la Universidad Autónoma de Barcelona. En el punto 1.11 se incluye el documento proporcionado por la Universidad. Dos de las muestras ensayadas se corresponden con madera extraída de las viguetas, siendo la tercera muestra representativa de las jácenas de madera. Según el informe presentado la madera utilizada en las vigas y viguetas se ha identificado como pinus nigra (pino laricio). Además de identificar la especie de la madera, se ha realizado una inspección visual, según la norma UNE , para determinar la clase resistente de la madera. Según la norma, la madera identificada como pinus nigra puede clasificarse visualmente como C18 o C22 en función de los defectos naturales de la madera que a continuación se detallan: ANCHURA MEDIA DE LOS ANILLOS DE CRECIMIENTO A nivel de especie no se ha podido establecer una relación estadísticamente significativa entre el tamaño medio del anillo de crecimiento y la resistencia de la madera. La existencia en una sección de anillos anormalmente anchos, asociados a elevadas curvaturas, suele ser reveladora de la presencia de madera juvenil que podría producir inaceptables niveles de deformación en el secado. La anchura máxima de anillo se determinará en el segmento recto más largo que se pueda trazar perpendicularmente a los anillos de crecimiento y que atraviese a la pieza transversalmente. La medida comenzará en el extremo más cercano a la médula, determinándose el valor medio de la anchura de los primeros cinco anillos de crecimiento. Si la médula no estuviera presente, se medirán los cinco primeros anillos de crecimiento del lado más cercano a la médula (Fig. 1). Figura 1. Medición de la anchura máxima del anillo. 25

26 La anchura máxima del anillo es de 31mm. Según la norma MEG (madera estructural gruesa) la anchura máxima no tiene limitación DIÁMETRO DE NUDOS. Los diámetros de los nudos se miden de forma perpendicular al eje longitudinal de la pieza (Figura 12). Figura 2: Criterio general de medición en nudos de cara y canto. Los nudos con diámetro inferior o igual a 10 mm pueden despreciarse, excepto en los nudos pasantes (aquellos que se manifiestan al menos en dos superficies opuestas). Se despreciarán los nudos superficiales de la cara interna. Se entiende por cara interna aquella cara que se encuentra más cerca de la médula. (Figura 2) y la contiene o está muy próxima a ella. Si aparecen en la arista o en el canto se medirán y evaluarán como nudo de arista o de canto respectivamente. Figura 3: Nudos superficiales de la cara interna. La corteza presente alrededor de un nudo será incluida en la dimensión del mismo. Si las irregularidades de la fibra presentes alrededor del nudo no fueran claramente distinguibles de éste, la medida del tamaño del nudo deberá incorporarlas. Se medirán los nudos en todas las superficies que se manifiesten. Los nudos que se manifiestan en la cara se evaluarán mediante la relación entre el diámetro 26

27 del nudo y el ancho (d/h). Los nudos que se manifiesten en el canto se evaluarán mediante la relación entre el diámetro del nudo y el grosor (d/b). Ej: En el forjado tipo 2 tenemos una relación de 15 cm de base y 20 cm de canto y la norma nos dice que para calidad MEG el diámetro de los nudos ha de ser inferior a 2/3 de la base, por lo tanto, si tenemos 5 cm de diámetro máximo y 2/3 de 15 son 10 podemos ver como no superamos ese valor (5<10) dando como bueno el diámetro máximo de los nudos para el forjado tipo 2. Para piezas con criterio de calidad MEG el diámetro de nudos sobre la cara ha de ser: d 2/3 de h. Forjado tipo 2. (15x20): 5cm diámetro máx 5<10 (2/3 de 15). Forjado tipo 3 (14x20): 5.5cm diámetro máx 5.5< 9.3 (2/3 de 14). Jácena tipo 1 (17x22): 4cm diámetro máx 4< 11.3 (2/3 de 17). Jácena tipo 2 (24x20): 4.3cm diámetro máx 4.3< 16 (2/3 de 24). Jácena tipo 3 (32x35): 5.8cm diámetro máx 5.8< 21.3 (2/3 de 32). Para piezas con criterio de calidad MEG el diámetro de nudos sobre el canto ha de ser: d 2/3 de b. Forjado tipo 2. (15x20): 6cm diámetro máx 6<13.3 (2/3 de 20). Forjado tipo 3 (14x20): 5.2cm diámetro máx 5.2< 13.3 (2/3 de 20). Jácena tipo 1 (17x22): 5.3cm diámetro máx 5.3< 14.6 (2/3 de 22). Jácena tipo 2 (24x20): 4.3cm diámetro máx 5.3< 13.3 (2/3 de 20). Jácena tipo 3 (32x35): 5.8cm diámetro máx 5.5< 23.3 (2/3 de 35) FENDAS. De acuerdo con la norma UNE EN se denomina fenda a toda separación de las fibras (raja o hendidura) en dirección longitudinal. Las fendas pueden ser de secado, de heladura, provocadas por rayos, de abatimiento, etc. Una fenda será pasante cuando se extienda entre dos superficies opuestas y según la superficie donde se manifiesten las fendas podrán ser de cara de canto. Sólo las fendas de contracción son permitidas y en los términos considerados en las tablas 2 y 3 (f 3/5b). Las fendas de contracción sólo se considerarán si su longitud es mayor que la menor de las dimensiones siguientes: ¼ de la longitud de la pieza y 1m. La evaluación se realizará dividiendo la profundidad máxima entre el grosor de la pieza (Figura 4). En el caso de fendas solapadas en la misma cara, se tomará la profundidad máxima que engloba a todas ellas. Cuando existan varias fendas en una misma sección se evaluarán sumando las profundidades máximas de cada cara. (Figura 4b). 27

28 Figura 4: f / b Figura 4b: (f1+f2)/ b Ej: En el forjado tipo 3 tenemos una relación de 14 cm de base y 20 cm de canto y la norma nos dice que para calidad MEG la longitud de las fendas ha de ser inferior a 3/5 de la base, y para medir la longitud se efectúa dividiendo la profundidad máxima entre el grosor de la pieza por lo tanto, si tenemos 2.2 cm de profundidad máxima y el grosor es de 14 cm obtenemos un valor de 0.15 cm valor muy inferior a los 8.4 cm que nos daría la relación 3/5 de 14 por lo tanto podemos decir que el tamaño de las fendas está dentro de la norma. Forjado tipo 3 (14x20): 2.2/14= 0.15cm 0.15 < 8.4 (3/5 de 14). Jácena tipo 3 (32x35): 3.5/32= 0.11cm 0.11 < 19.2 (3/5 de 32) DESVIACIÓN DE LA FIBRA LOCAL. La desviación de la fibra a la que se refiere la presente norma es la desviación general, ignorándose la desviación local producida en la proximidad de los nudos. De acuerdo con la norma UNE EN se denomina desviación de la fibra a su desviación media respecto al eje longitudinal de la pieza, Esta desviación se medirá sobre 1 metro de longitud en la zona más desfavorable. (Figura 8). 28

29 Figura 5: Medición de la desviación de la fibra. Ej: En el forjado tipo 2 tenemos una relación de 15 cm de base y 20 cm de canto y la norma nos dice que para calidad MEG la desviación de la fibra local ha de ser inferior a un 16.7% de desviación. Según la fórmula de la figura 5 tenemos una altura de fibra de 6 cm y una longitud total de 58 cm lo que nos da un porcentaje de 10.3% que es inferior al 16.7% (1/6) que nos marca la norma, por lo tanto la desviación de la fibra sería aceptable en este caso. Forjado tipo 2. (15x20): 6/58= x100= 10.3% 10.3% < 16.7% (1/6). Forjado tipo 3 (14x20): 9/55= x 100= 16.3% 16.3% < 16.7% (1/6). Jácena tipo 1 (17x22): 12/100= 0.12x100= 12% 12% < 16.7% (1/6). Jácena tipo 2 (24x20): 10/87= 0.114x100= 11.4% 11.4% < 16.7% (1/6). Jácena tipo 3 (32x35): 7/69= x 100= 10.1% 10.1% < 16.7% (1/6) GEMAS. De acuerdo con la norma UNE EN se denomina gema a la superficie redondeada original de un tronco, con o sin corteza, que se manifiesta sobre las aristas de la pieza de madera aserrada. La gema se evaluará por su longitud (L) y por su dimensión transversal en relación a la pieza y a las dimensiones de la sección (g) respectivamente, en la sección de máxima pérdida de arista. (Figura 6). A efectos de la 29

30 longitud si la gema se manifiesta en más de una zona de una misma arista, se sumarán las diferentes longitudes. Figura 6: Medición y evaluación de las gemas. b y h: grosor y ancho de la pieza. h-h1, b-b1, b-b2: son respectivamente el grosor y el ancho de las gemas. Ej: En el forjado tipo 2 tenemos una relación de 15 cm de base y 20 cm de canto y la norma nos dice que para calidad MEG la g (figura 6) ha de ser inferior a 1/3. En nuestro caso hemos obtenido valores de 0.12, 0.07 y 0.05 todos ellos dentro de la norma. Forjado tipo 2. (15x20): g= ( /15),( /20), (20-19/20): 0.12, 0.07, 0.05 < 0.3(1/3). 30

31 CONCLUSIONES. Inspección visual según la norma: UNE Especie de la madera: Pinus Nigra (Pino Laricio). Para las piezas con anchura b> 70 mm la norma establece una única calidad denominada MEG (Madera Estructural Gruesa). La norma establece que para esta especie y b > 70mm la clasificación es C18. Propiedades mecánicas de las clases resistentes de la norma UNE EN 338: De los cuales utilizaremos: Resistencia a flexión Cortante Módulo de elasticidad Densidad Característica madera C18 18 N/mm2 2 N/mm2 9 kn/mm2 380 kg/m2 31

32 Coeficiente de comparación En el estudio se calculará un coeficiente de comparación del elemento estructural según: α = Capacidad máxima / Solicitación Los valores superiores a un cierto umbral, que depende del tipo de elemento y el riesgo asociado, definirán los elementos estructurales aptos Elementos metálicos En el estudio a flexión de las jácenas metálicas se realiza la comparación entre la resistencia de cálculo a flexión de la sección y el momento flector máximo, definido según: α = Mc,Rd/Msd Elementos de madera Para realizar las comprobaciones de las vigas de madera se ha seguido el Eurocódigo EC5. Se compara el valor de la máxima tensión con la combinación de cargas más desfavorable con el valor de cálculo de la resistencia. α = fmd/σd Donde fmd es la resistencia de cálculo admisible (flexión o cortante) y σd la tensión máxima de cálculo (normal o tangencial). El procedimiento para el cálculo de la resistencia admisible de flexión o cortante es: - Determinar la resistencia característica de la madera X k - Aplicar el coeficiente de seguridad parcial del material γ M, según los siguientes valores: - Estados Límites Últimos: Estados Límites de Servicio: Aplicar un factor de modificación, k mod, que tiene en cuenta el efecto de duración de la carga y el contenido de humedad en los valores resistentes. 32

33 Clase de duración de la carga Clase de servicio Permanente Larga duración Media duración Corta duración Instantánea Para determinar el valor de kmod, las cargas de peso propio, pavimento y tabiquería se consideran cargas permanentes y la sobrecarga de uso la consideramos de larga duración. Eurocódigo 5 permite elegir, en el caso de combinación de acciones de diferentes duraciones, el valor de kmod correspondiente a la carga de menor duración. Por lo tanto, en el análisis realizado se opta por el valor de kmod correspondiente a carga de larga duración. Respecto la clase de servicio, es función del contenido de humedad medio de equilibrio higroscópico (HEH), que es el contenido de humedad que tiende a alcanzar la madera para cada estado higrométrico del aire (combinación de humedad relativa y temperatura). Las estructuras cerradas que no están en contacto con el ambiente exterior pueden considerarse de clase de servicio 1. En cambio, estructuras bajo cubiertas abiertas y expuestas al ambiente exterior se consideran de clase de servicio 2. La clase de servicio 3 se reserva para estructuras a la intemperie, en contacto con agua, o con el suelo. En el caso estudiado la estructura analizada pertenece a CS 1. 33

34 Según la exposición anterior, el valor de k mod elegido para las comprobaciones en toda la estructura es de 0.7 El valor de cálculo de flexión o de cortante se obtiene como: fmd = k mod (X k /γ M ) Siendo, fmd el valor admisible de cálculo de la propiedad (tensión a flexión o cortante), Xk el valor característico de la propiedad, γm el coeficiente parcial de seguridad del material y, finalmente, kmod el factor de modificación en función de la duración de la carga y contenido de humedad. Respecto la obtención de σd, tensión máxima, se determina según la teoría clásica de Resistencia de Materiales Comprobaciones de la Estructura horizontal En los siguientes apartados se muestran los resultados obtenidos considerando los elementos en perfecto estado de conservación Forjados unidireccionales metálicos Se han realizado las comprobaciones en ELU y ELS del forjado de mayor luz, 4.1 m. En el siguiente cuadro se muestran los resultados obtenidos: Comprobación en ELU Sección H Q Luz Msd Mc,Rd α Criterio Forjado Vano máx Doble T Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm Msd: Momento flector máximo en kn.m Mc,Rd : Resistencia de cálculo a flexión de la sección en KN m α: Coeficiente de comparación 34

35 Comprobación en ELS Sección H Q Luz f max f adm α Criterio Forjado Vano máx Doble T Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm f max : Flecha máxima en cm f adm : Flecha admisible en cm α: Coeficiente de comparación Se ha comprobado el vano de mayor luz con resultados satisfactorios, por lo tanto, todos los vanos del forjado metálico son aptos Forjados unidireccionales de madera FORJADO TIPO 2 Se han realizado las comprobaciones en ELU y ELS del forjado de mayor luz, 4.1 m. En el siguiente cuadro se muestran los resultados obtenidos: Comprobación en ELU Sección H q Luz a ejes Md σ d f md α Criterio Forjado Vano máx 15x Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm Md: Momento flector máximo en kn.m σ d : tenxión máxima de cálculo en N/mm 2 f md : tenxión admisible en N/mm 2 α: Coeficiente de comparación Comprobación en ELS Sección H Q Luz a ejes f max f adm α Criterio Forjado Vano máx 15x Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm f max : Flecha máxima en cm f adm : Flecha admisible en cm α: Coeficiente de comparación Se ha comprobado el vano de mayor luz con resultados satisfactorios, por lo tanto, todos los vanos del forjado metálico son aptos. 35

36 FORJADO TIPO 3 Se han realizado las comprobaciones en ELU y ELS del forjado de mayor luz, 4.1 m. Dado que no cumple, se ha calculado la luz a partir de la que el forjado es apto, α = 0.9. En el siguiente cuadro se muestran los resultados obtenidos: Comprobación en ELU Sección H Q Luz a ejes Md σ d f md α Criterio Forjado Vano máx 14x No Apto Luz máx admisible 14x Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm Md: Momento flector máximo en kn.m σ d : tenxión máxima de cálculo en N/mm 2 f md : tenxión admisible en N/mm 2 α: Coeficiente de comparación Comprobación en ELS Sección H Q Luz a ejes f max f adm α Criterio Forjado luz máx 15x No apto Luz de x Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm f max : Flecha máxima en cm f adm : Flecha admisible en cm α: Coeficiente de comparación Se ha comprobado el vano de mayor luz con resultados no satisfactorio. Todos los forjados con luz a ejes superiores a 3.5 m. no son admisibles Jácenas de madera JÁCENA TIPO 1 y TIPO 2 En el siguiente cuadro se muestran los resultados obtenidos de las cuatro jácenas tipo 1 y de la jácena tipo 2 detectadas. Comprobación en ELU Sección H Q Luz Md. σ d f md α Criterio Jácena x No apto Jácena x No apto Jácena x No apto Jácena x No apto Jácena 2 24x No apto 36

37 q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm Md: Momento flector máximo en kn.m σ d : tensión máxima de cálculo en N/mm 2 f md : tensión admisible en N/mm 2 α: Coeficiente de comparación Comprobación en ELS Sección H Q Luz f max f adm α Criterio Jácena x Apto Jácena x Apto Jácena x No apto Jácena x No apto Jácena 2 24x No apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm f max : Flecha máxima en cm f adm : Flecha admisible en cm α: Coeficiente de comparación En las comprobaciones anteriores se observa que ninguna de las jácenas tipo 1 ni tipo 2 son aptas en ELU JÁCENA TIPO 3 En el siguiente cuadro se muestran los resultados obtenidos de las cuatro jácenas tipo 3 detectadas. Es importante destacar que la jácena tipo 3.1 es una jácena de apeo. Comprobación en ELU Sección H Q Luz Md σ d f md α Criterio Jácena x No apto Jácena x Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm Md: Momento flector máximo en kn.m σ d : tensión máxima de cálculo en N/mm 2 f md : tensión admisible en N/mm 2 α: Coeficiente de comparación Comprobación en ELS Sección H Q Luz f max f adm α Criterio Jácena x No apto Jácena x Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm f max : Flecha máxima en cm f adm : Flecha admisible en cm α: Coeficiente de comparación En las comprobaciones anteriores se observa que la jácena de apeo 3.1, jácena de apeo, no es apta. 37

38 Jácenas metálicas A continuación se presentan los resultados obtenidos de las comprobaciones de las jácenas metálicas. Comprobación en ELU Sección Q Luz Msd Mc,Rd α Criterio Jácena IP * No apto Jácena IP Apto Jácena IP No apto Jácena IP No apto Jácena 5 2 IP No apto Jácena 6 2 IP No apto *: además de la carga repartida se considera una carga puntual de 130 kn a 2.8 m del apoyo. q: carga repartida en kn/m Msd: Momento flector máximo en kn.m Mc,Rd: Resistencia de cálculo a flexión de la sección en KN m α: Coeficiente de comparación Todas las jácenas metálicas comprobadas son de apeo a excepción de la jácena 4.2 En las comprobaciones realizadas se observa que la única jácena apta es la jácena CONCLUSIONES A partir de los cálculos y ensayos sobre los materiales pueden realizarse los siguientes comentarios Acerca de los materiales MUROS DE FÁBRICA DE LADRILLO: En las catas realizadas se observa gran variabilidad en las dimensiones de los ladrillos, concretamente en su espesor. Para determinar la resistencia de los ladrillo se han ensayado tres muestras obteniendo las siguientes tensiones de rotura: 22.69, y N/mm2. En dos de los ladrillos se han obtenido resultados prácticamente idénticos, 22.5 N/mm2, por lo tanto, adoptando un valor de resistencia estándar del lado de la seguridad se ha optado por utilizar una resistencia del ladrillo 20 N/mm2. Prácticamente en la totalidad de las catas realizadas, a excepción de las paredes de la planta cuarta, el mortero no salta al rascarlo con un elemento metálico, adoptado en los cálculos la resistencia correspondiente a un mortero M MADERA Para determinar la especie de la madera se han enviado tres muestras a la Oficina de Investigación y Transferencia de Tecnología (Biología animal, vegetal y ecológica) de la Universidad Autónoma de 38

39 Barcelona. Dos de las muestras ensayadas se corresponden con madera extraída de las viguetas, siendo la tercera muestra representativa de las jácenas de madera. Según el informe presentado la madera utilizada en las vigas y viguetas se ha identificado como pinus nigra (pino laricio). Además de identificar la especie de la madera, se ha realizado una inspección visual, según la norma UNE , para determinar la clase resistente de la madera. En la inspección visual realizada en vigas de 17 cm de canto, y según los criterios explicados en el punto acerca de los materiales, según la norma, la madera se clasifica como C ACERO Se ha supuesto un límite elástico de 235 N/mm 2 para las jácenas de acero laminado Acerca de las jácenas de madera Se han detectado jácenas de madera en todos los forjados excepto el techo planta cuarta. En los forjado techo planta primera, segunda y tercera, se encuentran cuatro jácenas de madera con una sección 17x22 (jácenas tipo 1) y una jácena de sección 20x24 (jácena tipo 2). En las comprobaciones realizadas se han obtenido los siguientes resultados: 1. Ninguna de las cuatro jácenas tipo 1 cumplen con el estado límite último de solicitaciones normales. Los coeficientes de comparación α obtenidos para las jácenas 1.1, 1.2, 1.3 y 1.4 alcanzan valores de 0.73, 0.83, 0.39 y 0.24 respectivamente. Por lo tanto, los resultados son insatisfactorios. 2. Similar sucede con las jácena tipo 2, no se cumple el estado límite último de solicitaciones normales obteniendo un coeficiente de comparación de El resultado frente al estado límite último de flexión de las jácenas tipo 3 es insatisfactorio, obteniendo un coeficiente de comparación de 0.22 en una de ellas. En este caso, la problemática se agrava puesto que la jácena tipo 3 es una jácena de apeo de todas las plantas superiores, por lo tanto, el fallo de la jácena implicaría el fallo de parte de los forjados superiores. Destacar que no se puede aplicar el efecto arco (transformación de las fuerzas verticales causadas por la carga que soporta en componentes inclinadas que las transmite a los apoyos laterales) y producir la descarga de las jácenas transmitiendo las cargas directamente a los apoyos debido a que no se cumplen con las condiciones necesarias para transmitir los esfuerzos horizontales. Perpendicular a la jácena de apeo tipo 3 se encuentra una jácena de las mismas dimensiones pero que únicamente recibe carga de un forjado. En las comprobaciones realizadas se ha obtenido un coeficiente de seguridad satisfactorio pero que no es representativo de la realidad puesto que la jácena está en muy mal estado de conservación. Probablemente, el pilar de ladrillo existente en el 39

40 centro de la jácena se realizó como parteluz (pilar de descarga) de la misma, siendo está una mala solución puesto que no se ha reparado la viga, agravándose sus lesiones con el tiempo. En conclusión, ninguna de las jácenas de madera cumple el estado límite último de tensiones normales. Todos los coeficientes de comparación son inferiores a la unidad, incluso alguno de ellos agotan los coeficientes de seguridad adoptado en las acciones y los materiales estando la seguridad estructural muy comprometida Acerca de las jácenas metálicas originales Se han detectado jácenas metálicas en los forjados techo planta baja y principal. Las jácenas están formadas por dobles perfiles metálicos PN-20, PN-22 o PN Se han detectado 4 jácenas formadas por perfiles PN-22 denominadas jácenas 4.1, 4.2, 4.3, y 4.4. Todas las jácenas son de apeo, excepto la jácena tipo 4.2. En ninguna de las jácenas de apeo se cumple con el estado límite último de solicitaciones normales, obteniendo coeficientes de comparación entre 0.3 y 0.7. Igual que sucedía con las jácenas de madera los resultados obtenidos comprometen la estabilidad de la estructura. 5. La jácena 5 está formada por dos perfiles PN-24. Se trata de una jácena de apeo de todas las plantas superiores. En las comprobaciones realizadas frente el estado límite último de tensiones normales se ha obtenido un coeficiente de comparación de 0.57, muy inferior a la unidad. 6. La jácenas 6 es una jácena de apeo y está formada por 2 perfiles PN-20. En las comprobaciones realizadas se ha obtenido un coeficiente de comparación a flexión de 0.29, muy inferior a la unidad. En conclusión, prácticamente la totalidad de los perfiles metálicos comprobados fallan frente el estado límite último de tensiones normales. Destacar que la mayoría de los perfiles metálicos son jácenas de apeo, comprometiendo la seguridad no solo de las plantas donde están los perfiles metálicos sino también de las plantas superiores Acerca de los forjados metálicos En el techo planta cuarta, se ha detectado un forjado unidireccional formado por viguetas metálicas en doble T de canto cm, correspondiente al forjado realizado en la remonta de Se ha comprobado el vano de mayor luz, 4.1 m, en estado límite último y estado límite de servicio obteniendo resultados satisfactorios. 40

41 Acerca de los forjados de madera Se han detectado dos tipologías de forjados de madera. La tipología 2 formado por viguetas vistas de madera de dimensiones 15x20 y la tipología 3 formado por viguetas de madera de dimensiones 14x20 embebidas parcialmente en el forjado mediante bovedillas formadas por triples rasillas cerámicas FORJADO TIPO 2 Se encuentra en el techo planta tercera correspondiéndose con la antigua cubierta. Se han realizado las comprobaciones en ELU y ELS del forjado de mayor luz, 4.1 m obteniendo resultados satisfactorios en estado límite último y estado límite de servicio. Los resultados obtenidos serían válidos considerando que las viguetas de madera estuvieran en un estado de conservación adecuado. Durante las inspecciones se observó que el forjado está en un precario estado de conservación habiendo perdido algunas de las viguetas gran parte de su capacidad resistente, haciendo que los resultados obtenidos no sean válidos y siendo aconsejable la total sustitución del forjado FORJADO TIPO 3 Es el forjado tipo más representativo del edificio. Se han realizado las comprobaciones en ELU y ELS del forjado de mayor luz, 4.1 m. Los resultados obtenidos son insatisfactorios obteniendo un coeficiente de comparación de Aceptando como válido un coeficiente de comparación de 0.9, la luz a caras libres máxima admisibles sería de 3.35 m, en consecuencia, la mayoría de los forjados no son aptos frente el estado límite último de tensiones normales. Además, según se indica en el punto 1.9, se han detectado zonas donde las viguetas han perdido gran parte de su capacidad mecánica Acerca de los refuerzos existentes en los forjados Básicamente se ha realizado dos tipos de refuerzos en los forjados unidireccionales de viguetas de madera: - Refuerzo tipo 1: Sustitución de una vigueta del forjado por un perfil metálico IPN. Se considera un refuerzo correcto para solucionar puntualmente una viga muy dañada. - Refuerzo tipo 2: El refuerzo observado consiste en colocar perfiles metálicos perpendiculares a la directriz de las viguetas de madera, cerca de los apoyos. Este tipo de refuerzo no se considera un refuerzo adecuado por los siguientes motivos: - No se solucionan los problemas de las viguetas de madera, dejando los extremos de las mismas podridos por la acción de la humedad o atacados por xilófagos. 41

42 - Muchas de las paredes de fábrica de ladrillo se encuentran en un gran estado de deterioro. Por lo tanto, no se aconseja que las vigas metálicas utilizadas en el refuerzo de los forjados de madera se apoyen en las paredes de fábrica de ladrillo, y aún menos directamente sobre la fábrica como se observa en la mayoría de los apoyos. Por lo tanto, el sistema de refuerzo en los forjados no se considera adecuado para solucionar el mal estado de conservación de las viguetas de madera de los forjados RECOMENDACIONES Del estudio realizado y basándose en las conclusiones expuestas en los apartados anteriores, se concluye que debido al estado de deterioro de los elementos de madera y los bajos coeficientes de seguridad que se han obtenido en las comprobaciones de cálculo realizadas en las forjados de madera de luces superiores a 3.35 m., en todas las jácenas de madera (en algunos casos coeficientes de comparación inferiores a 0.22), en todos los perfiles metálicos de apeo de las plantas inferiores y en muchas de las paredes de fábrica de ladrillo, la seguridad está seriamente amenazada. Por ello se recomienda la sustitución de toda la estructura vertical y horizontal del edificio por una estructura que cumpla con unos coeficientes de seguridad adecuados. 1.9 INSPECCION DE ELEMENTOS DE MADERA Informe de las actividades de inspección A continuación se detallarán los puntos mas destacados referentes a las actividades de inspección realizadas en los forjados de madera según la normativa UNE-EN 335-1, UNE-EN 335-2, UNE-EN 336, UNE-en 338 en el edificio sito C/ Ciudad nº 9 de Barcelona Inspección visual de la estructura La inspección preliminar del edificio con estructura de madera puede realizarse con diferentes niveles de intensidad. En general, lo más adecuado es realizar una primera fase de inspección general en la que se establezcan las zonas y partes de la estructura a analizar, de modo que sean representativas del conjunto de la estructura. Es importante y de gran ayuda la existencia de planos al menos a nivel de estructura. Esta inspección previa varía en cada edificio, su altura, materiales empleados en las fachadas, facilidad de acceso a la cubierta, forma de acceso al mismo, etc. Se marcarán los puntos donde deben realizarse un análisis más profundo de la madera atendiendo, generalmente, a zonas húmedas o potencialmente dañadas. Además se revisará el estado aparente de las fachadas, cubiertas y particiones interiores para detectar signos de patología estructural. En una segunda fase se realiza la inspección de las zonas marcadas anotando la patología encontrada y sus características. Este reconocimiento de la estructura se dirige a valorar los daños producidos por los agentes xilófagos con el fin de evaluar la pérdida de sección de las piezas afectadas y su repercusión en el comportamiento estructural. El reconocimiento también 42

43 puede incluir la obtención de muestras para la identificación de la especie de madera, la determinación de su calidad y la geometría de la estructura con el fin de comprobar su capacidad portante Techo Planta Baja (Bar y Copistería). BAJO 1ª a) Se aprecia corrosión en los perfiles metálicos refuerzo del forjado de madera. La estructura de madera, así como la estructura metálica no tienen protección pasiva contra el fuego. b) Muestras 1 y 2. No se observan ataques bióticos. Muestra 1. No se observan ataques bióticos. Muestra 2. No se observan ataques bióticos Techo Planta Baja (Troballes). BAJO 2ª c) La estructura de madera. Así como la estructura metálica no tienen protección pasiva contra el fuego. Muestra 3. No se observan ataques bióticos. Muestra 3. No se observan ataques bióticos. 43

44 Techo Planta Principal 1ª y Principal A. d) La estructura de madera está podrida. e) Muestra 2. Se observan ataques bióticos. Muestra 2. Se observan ataques bióticos. f) Muestra 1. No se observan ataques bióticos. Muestra 1. No se observan ataques bióticos. g) Muestras 3. Se observan ataques bióticos. Muestra 3. No se observan ataques bióticos. 44

45 Techo Planta Principal 2ª h) No se aprecian ataques bióticos. i) Se observan ataques bióticos en la estructura de madera Techo Planta Primera, Puerta 1ª j) Muestra 1. No se aprecian ataques bióticos. Muestra 1. No se observan ataques bióticos. k) La estructura de madera está podrida en un 20%. l) Se observan grietas en la estructura de madera y ataques bióticos. m) Se observan ataques bióticos. n) Se observan ataques bióticos. o) No se observan ataques bióticos. p) No se aprecian ataques bióticos Techo Planta Primera, Puerta 2ª q) La estructura de madera está podrida en un 80%. r) Se observan ataques bióticos. La estructura de madera está podrida en un 20%. s) Se observan ataques bióticos. t) No se observan ataques bióticos. u) Se observan ataques bióticos. 45

46 v) Muestra 1. Se observan ataques bióticos. Muestra 1. Se observan ataques bióticos. w) Muestra 2. Se aprecian ataques bióticos. Muestra 2. Se observan ataques bióticos Techo Planta Segunda, Puerta 1ª x) La estructura de madera está podrida en un 80%. y) Se aprecian ataques bióticos. Deformación longitudinal, pandeo. z) No se observan ataques bióticos. Grieta longitudinal Techo Planta Segunda, Puerta 2ª aa) La estructura de madera está podrida en un 80%. bb) cc) Se observan ataques bióticos. No se observan ataques bióticos. 46

47 dd) ee) ff) Se observan ataques bióticos. Se observan ataques bióticos. Muestra 1. No se observan ataques bióticos. Muestra 1. No se observan ataques bióticos. gg) La estructura de madera está podrida en un 20% Techo Planta Tercera, Puerta 2ª hh) Muestra 1. La estructura de madera está podrida en un 90%. Muestra 1. Estructura de madera podrida en un 90%. 47

48 ii) Muestra 2. La estructura de madera está podrida en un 60%. Muestra 2. Estructura de madera podrida en un 60%. jj) Se observan ataques bióticos. kk) La estructura de madera está podrida en un 50%. ll) mm) Se observan ataques bióticos. Muestra 3. No se observan ataques bióticos. Muestra 3. No se observan ataques bióticos. nn) La estructura de madera está podrida en un 80%. oo) Se aprecian ataques bióticos. Deformación longitudinal, pandeo. 48

49 Techo Planta Cuarta, Puerta 2ª pp) La estructura de madera está podrida en un 100%. Muestra 1. Estructura de madera podrida en un 100% Conclusiones A la vista de los resultados obtenidos se pueden resolver las siguientes conclusiones i explicaciones de las posibles causas de las mismas: Deformaciones: El techo de la Planta Segunda Puerta 1ª y Planta Tercera Puerta 1, las vigas de madera tienen una flecha de aproximadamente 30mm. Humedades: El apoyo de las vigas, lado fachada calle Ciudad, tienen humedad por filtraciones. Las vigas están empotradas, no existe espacio suficiente para absorber los desplazamientos por dilatación que se han producido en la madera. Ataques bióticos: Una gran parte de la estructura horizontal de madera está dañada por el ataque de agentes bióticos Deformaciones Las flechas en vigas de madera suelen ser, por lo general, más apreciables a simple vista que en otros sistemas constructivos. De todos modos, la madera se comporta muy bien cuando sobrepasa el límite elástico por flexión, y acepta grandes deformaciones. Lesiones en forjados por excesiva flecha. La flexión de los forjados puede provocar diferentes tipos de fisuras y grietas en la tabiquería. Las causas que provocan el fallo por flexión en los forjados son: 49

50 -Inexistencia de armadura transversal en la parte superior. -Exceso de carga. -Defectos de cálculo. -Viguetas de luces excesivas. Los forjados que se hallan sometidos a excesiva flexión presentan fisuras transversales en la zona central de las viguetas, que ascienden verticalmente hasta la parte superior Humedades Para solucionar las humedades por filtración en una fábrica de ladrillo la solución es hidrofugar, rebajando un poco el mortero, limpiándolo para sanearlo y hidrofugándolo. Hidrofugar una superficie es conseguir que el agua la moje con dificultad, mediante la transformación de la tensión superficial y sin alterar la estética del material. Esta operación se realiza, normalmente, sobre materiales porosos como ladrillo, piedra, etc. Por lo tanto, conviene hidrofugar cuando: -La superficie es vertical. -Los materiales son porosos (ladrillo, piedra, etc.) -No deseamos modificar la presencia ni las características (textura, color, transpirabilidad, etc.) ni las propiedades mecánicas del material tratado Agentes nocivos de la madera Agentes bióticos La madera es notablemente resistente al daño biológico, pero existe un número de organismos que han desarrollado la capacidad de utilizar la madera de una manera que altera sus características. Los organismos que atacan la madera incluyen: bacterias, hongos, insectos. Algunos de estos organismos utilizan la madera como fuente de alimento, mientras que otros la utilizan para el abrigo Requerimientos bióticos Los agentes bióticos requieren ciertas condiciones para la supervivencia. Estos requisitos incluyen humedad, oxígeno disponible, temperaturas convenientes, y una fuente adecuada de alimento, que generalmente es la madera. Aunque el grado de dependencia de estos organismos varía entre diferentes requerimientos, cada uno de estos deben estar presentes para que ocurra el deterioro. Cuando cualquier organismo se remueve de la madera, ésta se asegura de los ataques bióticos. 50

51 La Humedad Aunque se habla de la pudrición seca, el término es engañoso puesto que la madera debe contener agua para que ocurran los ataques biológicos. El contenido de agua en la madera es un factor determinante e importante de los tipos de organismos presentes que degradan la madera. Generalmente, la madera bajo el punto de saturación de la fibra no se daña, aunque algunos hongos e insectos especializados pueden atacar la madera en los niveles de humedad mucho más bajos. La humedad en la madera responde a varios propósitos en el proceso de la pudrición. Hongos e insectos requieren de muchos procesos metabólicos. Los hongos, también proporcionan un medio de difusión para que las enzimas degraden la estructura de la madera. Cuando el agua entra en la madera, la microestructura se hincha hasta alcanzar el punto de saturación de la fibra (sobre un 30% del contenido de humedad en la madera). En este punto, el agua libre en las cavidades de las células de la madera, el hongo puede comenzar a degradarla. La hinchazón asociada con el agua hace a la celulosa más accesible a las enzimas de los hongos, aumentando la velocidad de pudrición de la madera. Además, la repetida adherencia del agua, la sequedad o la continua exposición con la humedad pueden dar a lugar a una lixiviación de los extractos tóxicos y de algunos preservantes de la madera, reduciendo la resistencia al daño El oxígeno Con la excepción de las bacterias anaeróbicas, todos los organismos requieren del oxígeno para su respiración La temperatura La mayoría de los organismos prospera en un rango óptimo de temperatura de 21 C a 30 C; sin embargo, son capaces de sobrevivir sobre una considerable gama de temperatura. En temperaturas bajo 0 C, el metabolismo de la mayoría de los organismos se retarda. Mientras que la temperatura suba por encima de cero grados, ellos comienzan nuevamente a atacar la madera, pero la actividad se retarda rápidamente mientras que la temperatura se acerca a 32 C. En temperaturas sobre 32 C, el crecimiento de la mayoría de los organismos declina, aunque un cierto de especies continúe extremadamente tolerante a prosperar hasta 40 C. La mayoría de los organismos mueren a la exposición prolongada sobre este nivel, y generalmente se acepta que en 75 minutos de exposición a la temperatura de 65,6 C todos los hongos que están establecidos en la madera decaen El alimento La mayoría de los agentes bióticos que atacan la madera la usan como fuente de alimento. Cuando la madera esta tratada con preservantes, la fuente de alimento se envenena, y la infección puede ocurrir solamente donde el tratamiento está incorrecto. Si la madera expuesta es de una especie naturalmente 51

52 durable tendrá inicialmente cierto grado de resistencia al ataque, pero esta resistencia será reducida rápidamente por el desgaste de la acción atmosférica y la lixiviación. Mantener un tratamiento preservativo eficaz es esencial para prevenir el ataque biótico Tipos de agentes El deterioro de la madera es un proceso que altera las características de ésta. En amplios términos, puede ser atribuida a dos causas primarias: agentes bióticos (que viven) agentes físicos (que no viven). En la mayoría de los casos, el deterioro de la madera es una serie continua, donde las acciones de degradación son uno o más agentes que alteran las características de la madera al grado requerido para que otros agentes ataquen Agentes bióticos del deterioro Las bacterias Las bacterias son pequeños organismos unicelulares que están entre los más comunes de la tierra. Se ha demostrado recientemente que son importantes en la infección de la madera no tratada expuesta en ambientes muy húmedos, causando aumento de la permeabilidad y ablandamiento en la superficie de la madera. La desintegración bacteriana es normalmente un proceso extremadamente lento, pero puede llegar a ser serio en situaciones donde la madera no tratada está sumergida por largos períodos. Muchas bacterias son también capaces de degradar los preservantes pudiendo modificar la madera tratada de una manera tal que ésta llegue a ser más susceptible químicamente a organismos que menos toleran. Aunque la pérdida significativa de la resistencia puede desarrollarse en los restos de la madera no tratada saturada por períodos muy largos, el decaimiento bacteriano no parece ser un peligro significativo en la madera tratada a presión usada típicamente para la construcción Los hongos Los hongos son simples organismos que utilizan la madera como fuente de alimento. Se mueven a través de la madera como una red microscópica que crecen a través de los agujeros o directamente penetrando la pared celular de la madera. Las Hifas producen las enzimas que degradan la celulosa, hemicelulosa, o lignina que absorbe el material degradado para terminar el proceso de desintegración. Una vez que el hongo obtiene una suficiente cantidad de energía de la madera, produce un cuerpo fructífero sexual o asexual para distribuir las esporas reproductivas que pueden invadir otras maderas. Los cuerpos fructíferos varían de las esporas unicelulares producidas al final de las hifas para elaborar cuerpos 52

53 fructíferos perennes que producen millones de esporas. Estas esporas son separadas extensamente por el viento, los insectos, y otros medios que pueden ser encontrados en la mayoría de las superficies expuestas. Consecuentemente, todas las estructuras de madera están conforme al ataque de los hongos cuando la humedad y otros requisitos adecuados al crecimiento de los hongos estén presentes El hongo de la pudrición La pudrición en la madera es causada normalmente por el hongo de la pudrición. Este hongo se agrupa en tres amplias clases basadas en la forma del ataque y de la apariencia del material podrido. Los tres tipos de hongo de la pudrición son: el hongo de la pudrición parda, el hongo de la pudrición blanca, y el hongo de la pudrición suave. Hongo de la pudrición parda, como el nombre lo indica, da a la madera un color parduzco. En etapas avanzadas, la madera descompuesta es frágil y tiene numerosas líneas cruzadas, similar a un aspecto de quemado. Las pudriciones pardas atacan sobre todo la celulosa y las fracciones de la hemicelulosa de la pared celular de la madera y modifican la lignina residual, causando pérdidas del peso de casi el 70 por ciento. Debido que la celulosa proporciona la resistencia primaria a la pared celular, los hongos de la pudrición parda causan pérdidas substanciales de resistencia en las primeras etapas de pudrición. En este punto, la madera aparenta un daño leve y el hongo pueden haber quitado solamente 1 a 5 por ciento del peso de la madera, pero algunas características de la resistencia pueden ser desminuidas hasta un 60 por ciento. De los tres tipos del hongo de la pudrición, las pudriciones pardas están entre las más serias debido a su patrón de ataque. Las enzimas producidas por estos hongos se desplazan o propagan lejos del punto donde las hifas del hongo están creciendo. Consecuentemente, la pérdida de resistencia en la madera puede ampliar una distancia substancial de las localizaciones en donde la pudrición puede ser detectada visiblemente. Pudrición blanca producida por el hongo de la pudrición, se asemeja al aspecto normal de la madera, pero puede ser tan blanquecino o ligero en color con rayas oscuras. En las etapas avanzadas de la pudrición, la madera infectada tiene una textura suave distinta, y las fibras individuales se pueden desprender de la madera. Las pudriciones blancas diferencian de pudriciones pardas, en la que atacan los tres componentes de la pared celular de la madera, causando pérdida del peso de hasta 97 por ciento. En la mayoría de los casos, la pérdida asociada de resistencia es aproximadamente comparable a la pérdida del peso. Las enzimas producidas por el hongo de la pudrición blanca normalmente permanecen cerradas para el crecimiento de las hifas, y los efectos de la infección no son sensibles en las etapas tempranas de la pudrición. Hongo de la pudrición suave es un grupo más recientemente reconocido que restringe su ataque a la superficie externa de la madera. Atacan típicamente a la madera muy húmeda, producida por las condiciones cambiantes de humedad, el ataque también puede ocurrir con poco oxígeno o en ambientes 53

54 que inhiben el hongo de la pudrición. Los hongos de la pudrición suave no se asocian normalmente a pérdidas significativas de la resistencia en los componentes de una estructura. Para propósitos descriptivos, el grado de daño en la madera se puede clasificar en tres etapas: incipiente, intermedia, y avanzado. El daño incipiente ocurre en el margen en que la infección avanza a nuevas partes, donde es difícil de detectar el daño porque no hay muestras visibles del ataque. Los cambios significativos en las características de la madera pueden ocurrir en las etapas incipientes. Mientras que el daño que incorpora la etapa intermedia, la madera se ablanda, se descolora, y se conserva poco Las termitas Existen especies de termitas que se distribuyen en áreas donde el promedio anual de temperatura es de 10 C o superior. En algunos casos, las termitas prolongan su progresión en climas más frescos viviendo en estructuras cálidas hechas por el hombre. Atacan la mayoría de las especies de madera. Como todas las criaturas, las termitas tienen ciertos requisitos, incluyendo la madera de un alto contenido de humedad, una fuente conveniente de alimento, un alto nivel de dióxido de carbono, y el oxígeno. Las colonias de termitas se extienden en cantidad desde hasta un millón o más. Los daños en la madera por estos insectos, son largos túneles lisos que están libres de aserrín o de restos Agentes físicos del deterioro Aunque el deterioro de la madera se ve tradicionalmente como proceso biológico, la madera se puede también degradar por los agentes físicos. Los agentes son generalmente de actuar lento, pero pueden llegar a ser absolutamente serios en localizaciones específicas. Los agentes físicos incluyen abrasión mecánica o impacto, luz ultravioleta, subproductos de corrosión del metal, y ácidos o bases fuertes. El daño por los agentes físicos se puede confundir por ataque biótico, pero la carencia de muestras visibles de los hongos, insectos, o perforadores marinos, más el aspecto general de la madera, puede advertir al inspector por la naturaleza del daño. Aunque destructivo en sus derechos propios, los agentes físicos pueden también dañar el tratamiento de preservación, y exponer a la madera no tratada al ataque de los agentes bióticos La corrosión La degradación de la madera por la corrosión, frecuentemente se pasa por alto como una causa de deterioro de una estructura. Este tipo de degradación puede ser revelador en algunas situaciones, particularmente en ambientes marinos donde las células galvánicas del agua salada forman y acelera la corrosión. La degradación comienza cuando la humedad en la madera reacciona con el hierro en un mecanismo de unión, lanzando iones férricos alternadamente, deteriorando la pared celular de la madera. Mientras que progresa la corrosión, el mecanismo de unión se convierte en una pila electrolítica con un extremo ácido (ánodo) y un extremo alcalino (cátodo). Aunque las condiciones del cátodo no son severas, la acidez del ánodo causa la hidrólisis de la celulosa y reduce seriamente la resistencia de la madera en la zona afectada. La madera atacada de esta manera es a menudo oscura y se presenta suave. En muchas 54

55 especies de maderas, la descoloración también ocurre donde el metal entra en contacto con el corazón de ésta. Además del deterioro causada por la corrosión, las alta condiciones de humedad asociadas a este daño pueden favorecer inicialmente el desarrollo del hongo de pudrición. Como progresa la corrosión, la toxicidad de los iones del metal y el ph bajo en la madera, elimina eventualmente los hongos de la zona afectada, aunque la pudrición puede continuar a una cierta distancia del mecanismo de unión. El efecto de la corrosión del metal en la madera puede ser limitado usando uniones galvanizadas o de un material que no sea metálico La degradación química En casos aislados, la presencia de fuertes ácidos o bases pueden causar daño substancial a la madera. Las bases fuertes atacan la hemicelulosa y la lignina, saliendo de la madera un color blanco descolorado. Los fuertes ácidos atacan la celulosa y la hemicelulosa, causando pérdidas de peso y de resistencia. La madera dañada por el ácido es de color oscuro y su aspecto es similar a la de la madera dañada por el fuego. Los fuertes productos químicos no entrarán en contacto normalmente con un puente de madera a menos que ocurran derrames accidentales Recomendaciones Por cuanto se refiere a la eventual reparación y saneado el estado actual, el estado geométrico en que ha quedado la madera; deformaciones, grietas, ataques bióticos, humedad, impide una satisfactoria recuperación de las vigas actualmente colocadas, es inviable un tratamiento de reparación y nivelado del suelo. Recomendaciones de los daños: 1º. La solución más efectiva es la sustitución de todo el material dañado y nueva colocación en plantas tercera y cuarta. 2º. Saneado y sustitución de los apoyos, eliminando las zonas de vigas podridas, en plantas inferiores. 3º. Posterior tratamiento de las vigas de madera, consistente en decapado de impurezas externas que favorecen los ataques bióticos. La estructura de madera a la vista, debe tener un tratamiento de protección pasiva contra el fuego. 1º. La estructura de madera altillos bar y copistería es recomendable la protección pasiva contra el fuego. 55

56 1.9.4 Protección pasiva contra incendios Para establecer el tipo de protección pasiva adecuado deberemos seguir una serie de criterios según marca la normativa de EC Durabilidad natural e impregnabilidad La duraminización son transformaciones químicas y anatómicas naturales en el interior del tronco que protegen la madera: - Por obturación total o parcial de los tejidos. - Por sus impregnaciones con valor antiséptico. La impregnabilidad afecta a la profundidad alcanzable por los tratamientos de protección y depende de la especie Tipo de protección Según la tabla de tipos de protecciones del EC5 para nuestro caso elegiremos el nivel 2 (bajo cubierta, riesgo de humedad) la cual nos marca un tipo de protección superficial frente a agentes bióticos que se corresponde con la clase de penetración P2 según UNE-EN y un riesgo especial medio a tener en cuenta ya que el riesgo especial es para intervenciones en edificios donde se hayan detectado ataques previos tal como dice la tabla anterior. 56

57 Métodos y productos Según la tabla anterior podemos utilizar un tipo de protección superficial y para este tipo de protección, podemos utilizar productos del tipo hidrodispersables, hidrosolubles y en disolventes orgánicos Medidas constructivas Finalmente tenemos medidas contractivas a la hora de una protección contra el fuego como: - tener una humedad adecuada (limitada al 20-22% para dificultar los ataques bióticos), -favorecer la ventilación -proteger de la lluvia (cubiertas y aleros) 1.10 Comprobaciones de cálculo Estados Límites La función estructural de un sistema de piso es transmitir las cargas verticales hacia los apoyos que a su vez las bajan hasta la cimentación. Es casi siempre necesario que cumpla además la función de conectar los elementos verticales y distribuir entre ellos las cargas horizontales, para lo cual debe formar un diafragma con alta rigidez en su plano. Por ser los de piso sistemas planos, las cargas verticales introducen momentos flexionantes importantes, lo que hace críticos los problemas de flechas y vibraciones; de manera que el espesor y las características que definen la rigidez del sistema de piso están regidos generalmente por el cumplimiento de estados límite de servicio. 57

58 Considerando finalmente y contrariamente a las hipótesis de la Resistencia de Materiales que las cargas no están exactamente centradas ni los pilares verticales, que las vigas no son iguales ni rectilíneas, que las solicitaciones no están necesariamente aplicadas en los planos principales de inercia, podemos tener la certeza que durante la vida de una estructura, ésta, estará sometida a unas solicitaciones superiores a las tomadas en cuenta en los cálculos. Para garantizar la seguridad de una construcción, son posibles dos tipos de cálculo: Determinista.- Cálculo de las tensiones admisibles en el que se ha de verificar que la tensión de servicio es inferior a una fracción de la tensión última del material. Probabilista,- Cálculo del estado último en el que se verifica que la tensión de servicio ponderada es inferior a la tensión última del material. Éste método introduce coeficientes de ponderación variables, o sea, aleatorios. Parece ser que la tendencia actual a seguir en los reglamentos y normas en curso de elaboración es de aplicar métodos de cálculo semi-probabilistas este es el caso del Eurocódigo 3. Los estados límites son aquellos a partir de los cuales la estructura no cumple los requisitos de comportamiento del proyecto. Las condiciones de estados límites se clasifican en: E.L.U: Estados Límites Últimos Los ELU son aquellos asociados a la rotura de una estructura o a otros tipos de fallo, que ponen en peligro la seguridad de las personas. Corresponde a un caso de carga excepcional, por ejemplo: nieve, viento, para la cual la estabilidad de la estructura debe estar garantizada. Un ELU se manifiesta por una pérdida de equilibrio, una inestabilidad de forma, ruptura de algún elemento, deformación plástica exagerada o sea, el colapso, ruina o ruptura estructural y sus estados previos. Se ha de garantizar: - Estabilidad al vuelco y deslizamiento. - Fallo de la sección, pieza o unión. - Transformación de la estructura en un mecanismo. 58

59 - Inestabilidad local, de pieza o conjunto. - Rotura por fatiga E.L.S: Estados Límites de Servicio Corres a estados a partir de los que no se cumplen los criterios de utilización especificados. - Corrimientos o flechas que afecten el aspecto estético o uso funcional de la estructura (incluyendo el mal funcionamiento de máquinas y servicios) o causan daño a los remates o elementos no estructurales. - Vibraciones que causan incomodidad a las personas, daños al edificio o sus contenidos o limita su efectividad funcional Forjados unidireccionales metálicos Iy = 0.75 ( ) ( ) = cm 4 59

60 Iy 699 Wy : = = 84.81cm y q = 1.35 ( ) ( ) = t / m 3 2 Comprobación en ELU 2 2 p l ( ) 4.1 Msd = = = 12. 1KN m Wely fy Mc, Rd = = = KN m γ Msd Mc, Rd 12.1KN m 18.11KN m α = = APTO 12.1 p l ( ) 4.1 Vsd = = = 1. 18KN Vsd vz fy Vsd despreciable Sección H Q Luz Msd Mc,Rd α Criterio Forjado Vano máx Doble T Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm Msd: Momento flector máximo en kn.m Mc,Rd: Resistencia de cálculo a flexión de la sección en KN.m α: Coeficiente de comparación Comprobación en ELS p l 1.5 f max 3 = = = m = 0. 96cm E I l 410 f = = 1. 64cm α = = 1. 7 APTO

61 Sección H Q Luz f max f adm α Criterio Forjado Vano máx Doble T Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm f max : Flecha máxima en cm f adm : Flecha admisible en cm α: Coeficiente de comparación Forjados unidireccionales de madera Comprobación en ELU fmd α = τ d 9.69 = = Md τd = = = 6.33N / mm 2 W 1000 fm fmd = K mod M 18 = K = γ 9.69N / mm 2 Md lm = W fmd b h W = = = 1000cm fmd= Resistencia de calculo admisible Md = = 6.33KN. m 8 8 K mod = Clase1(larga duración):0.7 γ = M ELU ELS, fmk = Resistencia característica de la madera C18 Flexión 18N/mm 2 (fmk) Cortante 2N/ mm 2 (fvk) Carga permanente:1.5kn/ m 2 Sobrecarga de uso(duración media): 2KN/ m 2 Carga permanente:1.5*0.6=0.9kn/m Sobrecarga de uso:2*0.6=1.2kn/m 61

62 Comprobación en ELU Sección H q Luz a ejes Md σ d f md α Criterio Forjado Vano máx 15x Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm Md: Momento flector máximo en kn.m σ d : tenxión máxima de cálculo en N/mm 2 f md : tenxión admisible en N/mm 2 α: Coeficiente de comparación Qd = = 6. 18KN 2 2 fvk fvd = K mod γ M = = 1.07N / mm Qd lv = b h fvd = Comprobación en ELS 2 3 p l Md Md = p = p = = 0.30KN / m l p l 1.5 f max 3 = = = m = cm E I l 410 f = = 2. 05cm α = = APTO Sección H Q Luz a ejes f max f adm α Criterio Forjado Vano máx 15x Apto q: carga repartida en kn/m h: Canto de la sección de acero en mm f max : Flecha máxima en cm f adm : Flecha admisible en cm α: Coeficiente de comparación 62

63 1.11 Ensayo de materiales Identificación de tres fragmentos de madera Muestra nº 1 La muestra estudiada es un fragmento en buen estado de conservación. La observación macroscópica pone en relieve, características típicas de las coníferas. A partir del tratamiento de la muestra i con preparación histológica hecha se pudieron determinar los caracteres microscópicos: A nivel transversal se observan los elementos conductores con sección poligonal y un diámetro entre 30 y 40 micras. Se observan canales resiníferos preferentemente en la zona de paso de la madera de primavera a la de otoño. A nivel longitudinal se observan las traqueadas con punteadas aureoladas en una sola fila. Los radios medulares son uniseriados con una altura aproximada de 8 células y de traqueidas dentadas, con dientes concrescentes marginales. Las punteaduras de los campos de cruce son en forma de ventana i presentan dos hileras. En el corte longitudinal radial se pueden observar canales resiníferos de poca altura. Todas estas características son determinantes de la especie: Pinus Nigra. Muestra nº 2 La muestra estudiada es un fragmento en buen estado de conservación. La observación macroscópica pone en relieve, características típicas de las coníferas. A partir del tratamiento de la muestra i con preparación histológica hecha se pudieron determinar los caracteres microscópicos: A nivel transversal se observan los elementos conductores con sección poligonal y un diámetro entre 35 y 40 micras. Se observan canales resiníferos preferentemente en la zona de la madera de otoño. A nivel longitudinal se observan las traqueadas con punteadas aureoladas en una sola fila. Los radios medulares son uniseriados con una altura aproximada de 10 a 12 células y de traqueidas dentadas, con dientes concrescentes marginales. Las punteaduras de los campos de cruce son en forma de ventana un poco ovalada y presentan dos hileras. En el corte longitudinal radial se pueden observar canales resiníferos de poca altura. Todas estas características son determinantes de la especie: Pinus Nigra. 63

64 Muestra nº 3 No ha sido estudiada a nivel histológico. Aun que si se observaron las tres zonas correspondientes a la sección transversal i radial bajo la lupa 40X. Las características observadas se aproximan mucho a los caracteres aludidos en las dos muestras anteriores y nos hace creer que se trata de la misma especie Ensayos de elementos resistentes de obra de fábrica Habiendo recibido tres muestras de ladrillos macizos, correspondientes a un edificio sito en la c/ Ciudad 9, las tres muestras están referenciadas a las tres plantas respectivamente. Aunque la muestra no se considera suficientemente representativa se siguen las prescripciones de la normativa de ensayos para elementos resistentes de obra de fábrica, en lo referente al tratamiento de las muestras. De las tres muestras se obtienen siete probetas sobre las que se ha ejecutado el ensayo con los siguientes resultados: Primera muestra: 1ª planta Probeta Tamaño (mm) Carga (N) Tensión (N/mm 2 ) * , * , * ,37 Media 22,69 Segunda muestra: 2ª planta Probeta Tamaño (mm) Carga (N) Tensión (N/mm 2 ) * , * ,81 Media 25,81 La rotura de esta muestra se produce fuera de escala N y por debajo de N, carga máxima real de la máquina. Esto implica un error menor del 1,8% a favor de la seguridad. Tercera muestra: 3ª planta Probeta Tamaño (mm) Carga (N) Tensión (N/mm 2 ) * , * ,62 Media 22,49 64

65 1.12 Anexos Bibliografía - EN 1993 Eurocódigo 3: Proyecto de estructuras de acero. - EN 1993 Eurocódigo 5: Proyecto de estructuras de madera. - EN 1993 Eurocódigo 6: Proyecto de estructuras de mampostería. - UNE EN Clasificación Visual de la madera aserrada para uso estructural. - CTE SE M Codigo Técnico de la Edificación, Seguridad Estructural, Madera - Patología de la Construcción. Friedrich Eichler. Ed. Blume-Labor - Patología de las cimentaciones F. Mañá Ed. Blume - Apuntes de la asignatura de Patología de la construcción - Apuntes de construcción en madera Grupo de investigación en estructuras de madera. Universidad de Valladolid http: // 65

66 Tablas Tabla 2.1 Peso específico de materiales de construcción. Tabla 2.2 Características de materiales almacenables. 66

67 Tabla 2.3 Peso específico de líquidos. Tabla 2.4 Peso de fábricas y macizos. Tabla 2.5 Peso elementos constructivos. 67

68 Tabla 2.5 Peso elementos constructivos (continuación). 68

69 Especificaciones para la clasificación de piezas de sección rectangular con anchura b>70 mm. Tabla b-1. Asignación de las combinaciones especie-calidad a clases resistentes para piezas de madera con sección rectangular con espesor b>70mm. (MEG) 69

70 Tabla 3.1 Valores del límite elástico. 70

71 71

72 72

73 73

74 74

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76 76

77 77