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Reparación de Estructuras de Concreto Armado 31/07/2015

Oviedo Ingeniería
by

Oviedo Ingeneria Trabajo

on 3 August 2015

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Transcript of Reparación de Estructuras de Concreto Armado 31/07/2015

MsC RICARDO OVIEDO SARMIENTO
Reparación de Estructuras de Concreto Armado
www.oviedoingenieria.pe/
Contacto:
Oficina ubicada en:
¡Muchas Gracias!
Calle Huayna Capac 1105 - Jesus Maria
gerencia@oviedoingenieria.pe
DISEÑO DE EDIFICACIONES DE CONCRETO ARMADO
REPARACIÓN DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO
Reparación de fisuras en estructuras de hormigón
En todo caso, antes de optar por una u otra técnica de intervención, se deben estudiar cuidadosamente algunos aspectos.
Analizar el estado de actividad de las fisuras, disponiendo testigos y, en su caso, efectuando medidas periódicas de la apertura de las fisuras.
Para evitar los efectos nocivos de la fisuración, la estrategia habitual de diseño consiste en controlar el mecanismo de fisuración, limitando el ancho máximo de fisuras hasta valores que dependen de las características y ambiente de la obra.
Inyección de fisuras
Sustitución de material
Vaciado y sellado.
Formación de junta y recubrimiento
Grapado
Cosido con bandas de fibra.
Revestimiento y cicatrización.

MÉTODOS DE REPARACIÓN DE
ESTRUCTURAS DE CONCRETO

Inyección de fisuras
Vaciado y Sellado
Grapado
Daños Estructurales más frecuentes

Posibles forma de reparación

Es importante verificar si las fisuras son aisladas o se organizan en una red, determinando claramente la zona de obra afectada por el problema. Lo generalizado o no del mismo influye, evidentemente, a la hora de determinar la técnica de actuación idónea.
Se debe analizar la necesidad o conveniencia de coser las fisuras, devolviendo o incrementando la resistencia original del hormigón a tracción. Como estrategia opuesta se puede optar por asumir las fisuras y convertirlas en juntas. En todo caso se deben analizar las consecuencias de una u otra decisión sobre el resto de la obra.
La inyección se realiza, en general, con resinas epoxi o con lechada.

Inyectar grietas > 0.25mm (0.01in)

En condiciones normales, las resinas proporcionan mejores y más durables resultados. La inyección de lechada resulta especialmente indicada cuando se requiere resistencia al fuego, o el hormigón ha de soportar temperaturas extremas.
Inyección de una fisura con resina


Efectuar taladros de 15 a 20 mm de diámetro a intervalos regulares entre 15 y 30 cm, colocando válvulas fijadas con resina en los mismos. Las separaciones menores se adoptarán para fisuras pequeñas.


Inyectar la resina por cada válvula, cerrando las restantes, y manteniendo la presión unos minutos, hasta que la resina rezume por puntos contiguos o la presión hinche los labios de la fisura.
Pasos principales de la intervenciòn
Obturar la fisura entre los orificios de inyección. A este fin pueden utilizarse materiales termoplásticos, resinas epoxi o, en caso de fisuras pequeñas, una cinta adhesiva puede ser suficiente.
Inyectar agua o disolvente de modo que se verifique la estanqueidad y se elimine todo resto de suciedad, grasa, etc.

Dejar secar, utilizando chorro de aire caliente si fuera necesario.
Es la técnica más simple y comúnmente utilizada para la reparación de fisuras. Consiste en vaciar la cabeza de la fisura, agrandándola al menos 5 mm, limpiar con agua los bordes, y sellar.
Los materiales de sellado son muy variados, y van desde resinas epoxi a alquitranes
Video: Proceso reparación de fisuras por inyección
Formación de junta y recubrimiento
Esta técnica presenta semejanzas con la de vaciado y sellado, con la diferencia esencial de que el objetivo no es sólo sellar la fisura, sino convertirla en una junta controlada y estanca.
El procedimiento consiste en el vaciado o cajeado de la cabeza de la fisura, y su recubrimiento con un material adecuado. Dependiendo de este material de recubrimiento, se establecen la forma, dimensiones, y características principales de la actuación.
JUNTA DE MORTERO
RECTANGULAR
JUNTA DE MORTERO
"COLA DE MILANO"
JUNTA DE MORTERO
EN BISEL
Junta con banda metálica
Puede ser recomendable este sistema consistente en recubrir la fisura mediante una banda metálica de sección "en avión" que proporciona estanqueidad y permite ciertos movimientos transversales
Este sistema consiste en coser la fisura mediante grapas metálicas.
Su principal aportación radica en su capacidad de restituir, e incluso reforzar, la resistencia mecánica original de la zona dañada.

Ello obliga a estudiar rigurosamente el alcance de la actuación teniendo en cuenta, entre otros, los siguientes aspectos:
El grapado de una fisura implica una rigidización local que puede provocar concentraciones de tensiones en la zona reparada y que, en general, puede alterar la distribución de esfuerzos y tensiones en la estructura, creando problemas que deben ser evaluados.
El grapado debe ejecutarse de modo multidireccional, y de distintas longitudes y espaciamientos.
Así se asegura la transferencia de tracciones de un lado a otro de la fisura, y evitando acumulaciones locales. En casos extremos, conviene reforzar el hormigón en que se entregan las grapas
Grapado de fisura en losa
Grapado de fisura en muro
REPARACION DE COLUMNAS
En el cuadro siguiente se presenta las causas principales de los daños mas frecuentes en columnas, sus causas y las alternativas de reparación.
Proceso de reparación de columna de concreto
REPARACIÓN DE VIGAS
En el cuadro siguiente se presenta las causas principales de los daños mas frecuentes en vigas, sus causas y las alternativas de reparación.
Inyección de epóxico en vigas fisuradas
Vigas agrietada pala adherencia del concreto al acero
REPARACIÓN DE LOSAS
En el cuadro siguiente se presenta las causas principales de los daños mas frecuentes en losas, sus causas y las alternativas de reparación.
Reparación de losas: aplicación de epóxico
Unión viga- columnas : Distribución de acero inadecuado
Columna reparada
REPARACIÓN DE MUROS
En el cuadro siguiente se presenta las causas principales de los daños mas frecuentes en muros, sus causas y las alternativas de reparación.
Reparación de muros: aplicación de epoxico
Reparación de losas: aplicación de epóxico
Reparación de losas: aplicación de epóxico
INTRODUCCION
Rehabilitación: Reparación y reforzamiento
Fisuras y Grietas

Se llaman fisuras, a las aberturas no controladas que
afectan únicamente a la superficie del elemento o a su acabado
, no produciendo daños estructurales.
Las grietas son aberturas no controladas que
afectan a todo el espesor del elemento,
pudiendo provocar daños estructurales
.
Fisuras

Grietas

Consiste en restituir los niveles originales de seguridad de
la estructura
, cuando éstos se han reducido considerablemente por alguna causa. Consecuentemente, implica la existencia previa de un daño de cierta entidad
Reparación

El reforzamiento está dirigido a incrementar la capacidad de carga y el estado de serviciabilidad de una estructura. Esto se vuelve necesario cuando los diseños son adaptados para cubrir nuevas solicitaciones o cuando existen errores en el diseño.
Reforzamiento

Las estructuras de concreto son susceptibles de sufrir durante su vida de servicio diversas incidencias que pueden hacer necesaria una intervención, más o menos enérgica, con objeto de recuperar su aspecto, reponer su capacidad mecánica original (reparaciones) o incrementar la misma (refuerzos).
Tabla de clasificación de grietas y fisuras en relación al espesor de la abertura

Rehabilitación de Estructuras de
Concreto Armado

Aplicación:

- Reparación de grietas en losas
- Reparación de grietas en muros
Aplicación:

- Reparación de fisuras en losas
- Reparación de fisuras en vigas
- Reparación de fisuras en muros
Aplicación:

- Reparación de fisuras en losas
- Reparación de fisuras en vigas
- Reparación de fisuras en muros
REPARACIÓN POR CORROSIÓN DE ACERO
SANEADO DEL HORMIGÓN DAÑADO
Inicialmente, debe procederse a la eliminación de la parte del concreto que no esté sano, quitando todo resto de partículas sueltas, de materiales adheridos, manchas y suciedades, etc. Mediante picado, cepillado, etc.
PROCEDIMIENTO GENERAL:
1
LIMPIEZA Y PASIVIZACIÓN DE LAS ARMADURAS
La limpieza de las armaduras debe realizarse para eliminar los restos de óxido que se encuentre en las mismas.
2
RECUPERACIÓN DE LA SECCIÓN DE HORMIGÓN
Esta es la fase en la que intervienen los morteros de reparación, si bien en ocasiones, cuando los volúmenes de concreto a reponer sean los adecuados.
3
LIMPIEZA Y PASIVIZACIÓN DE LAS ARMADURAS
La limpieza de las armaduras debe realizarse para eliminar los restos de óxido que se encuentre en las mismas.
4
(*) Recordar
Según el ACI, las fisuras mayores de 0.4mm, requieren de reparación.
Corrosión en estructura de losa de concreto
Corrosión en estructura de viga de concreto
Reparación de acero corroido
El procedimiento de grapado se utiliza generalmente en estructuras de albañilería o de hormigón sin armar,
cuando la grieta se ha producido por esfuerzo de corte.
¿En que casos se puede emplear este método?
La reparación consiste en :
Reparar la grieta con mortero y puente de adherencia
, colocando previamente en el fondo de la grieta picada, una barra de acero.
Ranurar el muro en forma perpendicular a la grieta, cada 30 a 50 cm
, en un ancho de 5 cm y una profundidad de 7 cm.
Colocar en el fondo de cada ranura una barra de acero y rellenar con un mortero, previa aplicación de un puente de adherencia epóxico, o bien rellenar con un mortero epóxico.
El diámetro del acero necesario así como la longitud de grapado está definida por diseño. Sin embargo
normalmente se utilizan barras de un diámetro de 12 mm y una longitud de grapado de 1 m, es decir 50 cm a cada lado de la grieta.
La barra central colocada en el fondo de la grieta, tiene por objeto absorber esfuerzos en otras direcciones que la del grapado.
CORROSIÓN DE ACERO
La Norma ASTM define la corrosión como la “reacción química o electroquímica entre un material, usualmente un metal y su medioambiente, que
produce un deterioro del material y de sus propiedades”
Para el acero de refuerzo en el concreto, la corrosión da como resultado la formación de óxido con de 2 a 4 veces más volumen que el acero original
, con la correspondiente pérdida de sus óptimas propiedades mecánicas, produciendo una reducción en la capacidad resistente del acero y consecuentemente del elemento de concreto armado.
¿Qué produce la corrosión del acero de refuerzo?
Las causas más frecuentes por las que se produce la corrosión del acero de refuerzo son:
la carbonatación del concreto, el ataque de cloruros y de sulfatos, y la acción de medioambientes agresivos.
¿Cómo disminuir los riesgos de corrosión en las estructuras de concreto reforzado?
Existen prácticas recomendables que permiten proporcionar a las estructuras mejores defensas, de forma que
estas tengan un mejor desempeño ante las embestidas de los agentes agresores y consecuentemente tengan una mayor durabilidad.
Control de calidad en la fabricación de estructuras de concreto
Implica buenas prácticas desde el diseño; consideraciones de servicio y de uso a las que estará sometida la estructura
(Clasificación del medio ambiente); selección adecuada de los materiales con los que se fabricará el concreto; control en la fabricación, el transporte, la colocación, y sobre todo un curado eficiente, oportuno y adecuado de la estructura.
Recubrimiento suficiente como protección del acero del acero de refuerzo
Irán de acuerdo a las recomendaciones que señalan tanto el ACI 318 como cualquier otro reglamento vigente,
en donde claramente se especifican los recubrimientos mínimos que deben tener los armados de las estructuras, en función del tipo de estructura y de las condiciones de servicio
Baja relación agua-material cementante
Su práctica sirve para asegurar que se logren estructuras más durables.
Una relación de 0.50 permite que la estructura tenga un mejor comportamiento a la carbonatación, y una de 0.40 ante la agresión de cloruros.
Cantidad suficiente de cemento
Dependerá del uso de la estructura y de las condiciones de servicio.
Es común que se señale que un concreto elaborado con al menos 300 Kg de cemento por m3, tendrá un mejor comportamiento.
Reducción del contenido de agua
Se puede lograr utilizando aditivos reductores de agua y superplastificantes,
mismos que deberán probarse previo a su uso.

Desarrollo de corrosión en estructuras de silos debido a la existencia de recubrimientos limitados
RECOMENDACIONES FINALES
Si en el hormigón se observa que existen síntomas de corrosión como
mancha de óxidos o fisuraciones
en el acero de la estructura

se debe eliminar todo el material.
La corrosión es una de las causas mas comunes de deterioro de las estructuras de hormigón armado.
PRINCIPALES PROBLEMAS PRESENTADOS EN LAS ESTRUCTURAS POR CORROSIÓN
Puede afectar al
ACERO
por reducción de su sección y propiedades mecánicas
Puede afectar al
HORMIGÓN

por su fisuración
Sección en conjunto acero-hormigón por perdida de adherencia
Debido a la formación de productos derivados durante el proceso de corrosión de armaduras dentro de un elemento estructural,ocurre un fenómeno de expansión volumétrica,esta expansión a su vez provoca tensiones radiales que generan esfuerzos de tracción al hormigón
Cuando se trata de un elemento sometido principiante a compresión - por ejemplo las columnas - y se llega a desprender el hormigón,la consecuencia es la perdida de sección resistente,lo cual disminuye la rigidez del elemento
La reducción de la sección transversal de la armadura de refuerzo es el efecto mas inmediato de la corrosión,debido a la disolución del al en las zonas anódicas
Esto implica la perdida de forma progresiva y afecta la seguridad y la funcionalidad de la estructura.

La corrosión puede producirse de manera uniforme a lo ancho de sección de la armadura,en estos casos la perdida de resistencia es aproximadamente proporcional a la perdida de sección
Corrosión como Microcelda
Corrosión como Macrocelda
Según la relación entre las áreas corroídas (ánodo) y sanas (Cátodo) del refuerzo,el proceso de corrosión puede darse como una microcelda o macrocelda
Una de las características que permiten que el acero y el hormigón trabajen conjuntamente es la adherencia junto con el anclaje entre ambos,durante el proceso de corrosión aparecen productos que quedan expuestos al contacto con el hormigón,por lo tanto,la naturaleza de la frontera entre el acero y hormigón es variable y se pierde adherencia con el acero
SOLUCIONES AL PROBLEMA DE LA CORROSION
MÉTODOS ELECTROQUÍMICOS DE REHABILITACIÓN
Los procedimientos mas utilizados para la rehabilitación de elementos de hormigón armado mediante métodos electroquímicos se basan en la polarización catódica del acero y son:
Proteccion catódica(PC)
Extraccion electroquimica de cloruros(EEC)
Realcalinizacion electroquímica (RAE)
Protección catódica de estructura de hormigón amado.
Esquema del funcionamiento de la extracción electroquímica de cloruros
Esquema del funcionamiento de las técnicas de realcalinizacion
En la siguiente tabla se muestran las Características de los tratamientos de rehabilitación electroquímica
Protección catódica con ánodo de sacrificio
La protección catódica es uno de los métodos electroquímicos que mas se utiliza
para evitar que exista corrosión en las estructuras,puede ser por
ánodo de sacrificio
el cual consiste en utilizar un elemento con una electro negatividad menor el cual actuará como ánodo mientras que el elemento a proteger actuará como cátodo produciendo así que el flujo de electrones vaya de cátodo a ánodo
haciendo que el ánodo de sacrificio sufra el proceso de corrosión.
Otra forma de protección catódica es por

corriente impresa

el cual consiste en proporcionar corriente continua,el terminal positivo de la fuente debe conectarse a un ánodo auxiliar,mientras que el negativo se conecta a la armadura a proteger produciendo así que
el elemento a proteger actúe como cátodo y así evitar la corrosión
Inhibidores de corrosión
Los aditivos inhibidores de la corrosión son sustancias químicas que,añadidas al agua de amasado,
mantienen pasivo al acero de las armaduras en presencia de los factores agresivos
,por lo que pueden resultar eficaces para
prevenir el efecto de la carbonatación o de los iones cloruro
en las estructuras de hormigón armado,la acción de los inhibidores no es definitiva,simplemente retrasan el proceso de corrosión
La aplicación de inhibidores
en la protección de estructuras ya construidas se lleva a cabo
directamente sobre la superficie del hormigón.

El compuesto orgánico migra a través de la estructura porosa endurecida del hormigón llegando a las armaduras por
fenómenos de acción capilar,difusión de vapor y atracción iónica.

Los aditivos inhibidores de la corrosión son sustancias químicas que,añadidas al agua de amasado,
mantienen pasivo al acero de las armaduras en presencia de los factores agresivos
,por lo que pueden resultar eficaces para
prevenir el efecto de la carbonatación o de los iones cloruro
en las estructuras de hormigón armado,la acción de los inhibidores no es definitiva,simplemente retrasan el proceso de corrosión
Estos pueden aplicarse en el proceso constructivo,o pueden emplearse para retardar el inicio del proceso en estructuras ya construidas
Si las perdidas de sección que existente en el acero son
menores al 15% no es necesario restaurar la capacidad nominal del acero
ya que con ese porcentaje no existen problemas estructurales.
Es necesario que esta medida se realice hasta la parte posterior de la armadura dejando libres unos dos centímetros alrededor de la misma con el fin de poder realizar una correcta limpieza,y así eliminar completamente todos los productos de corrosión del acero y permitir que el

material de reparación envuelva correctamente las barras.
El tiempo de iniciación del proceso de corrosión
así como el periodo de propagación
pueden ser aumentados
significativamente mediante la utilización de inhibidores de corrosión.
Pero si las perdidas
pasan el 15% se deberá recalcular la estructura o restaurar la capacidad inicial del acero
1
2
3
Se puede aplicar en inyecciones de grietas inactivas, en
represas, puentes, pavimentos, pilotes, elementos prefabricados, elementos pretensados, construcciones industriales y civiles en general,
para recuperar las características monolíticas de una estructura agrietada.
Limitaciones

 Máximo ancho de las grietas a ser inyectadas: 5 mm
 Máxima temperatura del sustrato: 30°C.
 Mínima temperatura del sustrato 5ºC.
 Edad mínima del concreto de 3 a 6 semanas.
Características /Ventajas

 Elevado poder de penetración en fisuras muy angostas.
 Puede ser aplicado sobre superficies saturadas superficialmente secas sin problemas de adherencia.
 No tiene retracciones durante su endurecimiento.
 Excelente resistencia en pocas horas.
 No contiene solventes.
 Sistemas base para inyección de grietas y confección de morteros epóxicos.
Falla por corte
Falla por corte en un edificio en Viña del Mar
Hormigoneras o nidos de piedra en columnas
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