• Author / Uploaded
• jhoshy nathaly

Citation preview

MARCO TEORICO:

En el área de la ingeniería civil es muy frecuente encontrar anomalías durante la construcción y funcionamiento de alguna obra civil. Esta anomalía, irregularidad, deterioro o cambio brusco en la configuración inicial que haya sufrido una construcción (edificio, armadura, casa, nave industrial o cualquier otro tipo de obra civil), la denominaremos por ahora y hasta no profundizar en su estudio, como “Falla Estructural”. La presencia de fallas estructurales en la ingeniería civil data de hace miles de años, seguramente desde las primeras obras hechas por el hombre y antes de que se pudiera definir una rama especializada para el estudio de éstas. Es muy frecuente encontrar una infinidad de estas fallas que por ser de muy poco impacto visual o estructural no se les analiza y profundiza en su estudio. Además, uno de los mayores inconvenientes que existen para el desarrollo de este tipo de actividad (elaboración de peritajes estructurales) es la muy escasa información y la poca bibliografía que existe para el ejercicio de la misma, así como la acentuada escasez de expertos estructurales debidamente capacitados para efectuar los peritajes.

DEFINICIÓN DE FALLA ESTRUCTURAL. El significado de la frase “falla estructural” puede ser asociado a infinidad de significados distintos, entre los que podremos establecer los siguientes (Baeza y Gómez, 1994):  Desprendimiento o aplastamiento de los recubrimientos en cualquier parte de la estructura  Pandeos en cualquier componente de una estructura  Grietas en elementos estructurales hechos con materiales frágiles  Disminución de las dimensiones originales por efectos de corrosión  Desplazamientos excesivos en cualquier componente de un sistema estructural  Cualquier defecto en un sistema estructural, aunque no afecte directamente la estabilidad, resistencia, comportamiento, o inclusive que su apariencia no sea alarmante pero sí observable a simple vista.

Para obtener una adecuada definición de “falla estructural” se deberá recurrir a la definición previa de disfuncionalidad, o sea, el mal funcionamiento de la estructura o de cualquiera de sus componentes. Esto se establecerá a partir de ciertas evidencias, tales como: fisuras, desplomes, desprendimientos, etc. Sin embargo, puede suceder que aun existiendo alguna o varias de estas evidencias, no se trate de un mal funcionamiento estructural sino de un “defecto constructivo”. Defecto constructivo se entiende como aquella evidencia debida a una mala práctica constructiva que no afecta el comportamiento de la estructura. Algunos ejemplos de defectos constructivos comunes y que no son considerados como fallas estructurales son: desplomes, deflexiones excesivas aparentes inducidas por la mala alineación de la cimbra, desprendimientos de recubrimientos por mala adherencia, etc. Para establecer plenamente si se trata de una falla estructural o de un defecto constructivo un experto deberá efectuar un estudio especializado, que mediante la aplicación de una metodología compleja decidirá si se trata o no de una falla estructural, salvo en los casos de fallas estructurales obvias como un derrumbe. Ante la necesidad de llamar de cierta forma a las evidencias iniciales hasta que sean calificadas plenamente como fallas estructurales por un perito estructural se propone la utilización del término “falla estructural aparente”, a las evidencias iniciales y solamente llamaremos “falla estructural” a aquellas que después de efectuar un estudio adecuado dejen de ser aparentes y se conviertan en fallas estructurales reales. Por lo tanto, falla estructural se definirá como aquel fenómeno que siendo observable, haya sido generado por un mal o inadecuado funcionamiento de un elemento o sistema estructural; en tanto, defecto constructivo es aquella “falla estructural aparente” que no afecta los niveles de seguridad estructural o que no ha sido inducido por un mal funcionamiento de la estructura. En general, el nombre de “falla estructural aparente” será asociado inicialmente a cualquier problema por insignificante que sea éste y podrá justificar o no un estudio detallado de la zona dañada. Para la cual se propondrá posteriormente una solución, que al ser llevada a cabo restaurará los niveles de seguridad estructural sin más problemas que el aumento en el costo, reducción de la

eficiencia de la estructura o en el incremento en el tiempo de construcción de la obra (durante la etapa de construcción).

ORÍGENES DE LA FALLA Para toda obra civil que haya pasado por el proceso de diseño estructural, siempre se tendrán tres distintas etapas que son: etapa de proyecto, etapa de construcción y etapa de servicio. En la primera etapa, conocida también como etapa de proyecto estructural, la estructura todavía no existe materialmente. Sin embargo, esta etapa es de gran importancia porque la estructura es “creada” o sea, es concebida con todas sus características futuras. En la segunda etapa, la constructiva, se materializa el proyecto definido en la primera etapa y finalmente, en la última etapa, la de servicio, la obra es puesta en operación o funcionamiento. Las fallas estructurales se presentan por una acción individual o por la combinación de un conjunto de diversas circunstancias como errores, defectos o imprevistos ocurridos durante la etapa de diseño estructural, construcción u operación del edificio (condiciones de servicio). Pueden existir entonces, infinidad de posibles orígenes de fallas estructurales en cualquiera de las tres etapas anteriormente descritas, lo cual se discutirá a continuación.

Etapa de diseño En esta etapa, dependiendo de la calidad del proyecto o proceso de diseño llevado a cabo, existe la posibilidad de que se produzca una gran cantidad de posibles orígenes de fallas producto de una innumerable lista de causas como: falta del conocimiento de los reglamentos de construcción, modelado teórico inadecuado o insuficiente, deficiente análisis de acciones, errores numéricos, escasas especificaciones en los planos con fines constructivos, así como la elección de procesos constructivos inadecuados. Existen obras de construcción en las que por increíble que parezca, esta primera etapa no es realizada y, sin embargo, no presentan ningún tipo de problema en contraste con las que si se realizó. A las obras que no tuvieron un proceso de diseño estructural y en aquellas que se realizó de una manera deficiente, se les conoce como obras artesanales, en tanto que en las obras en las que sí se realizó el proceso de diseño estructural, se les conoce como obras ingenieriles.

En los países de grandes problemas económicos, existe un elevado porcentaje de obras artesanales, en tanto que en países muy industrializados el porcentaje de obras artesanales es mínimo o nulo.

Etapa de construcción La etapa de construcción es la materialización de la etapa de diseño. Muchas de las fallas que en esta etapa se presentan son inducidas por la poca información aportada por la etapa de diseño, la deficiente supervisión de obra que se presenta en muchos casos como consecuencia de la situación económica del país, la poca calidad de los materiales que se adquieren al tratar de abaratar los costos al máximo e inclusive se pueden tener fallas inducidas por la mala calidad de la mano de obra. Otros problemas que frecuentemente se presentan en la construcción son el empleo de procedimientos constructivos inadecuados, la mala interpretación de la información del proyecto estructural como consecuencia de la poca o nula relación entre el diseñador o calculista y el constructor entre muchas más.

Etapa de operación Las dos etapas anteriormente tratadas para una obra civil, son por lo general de muy poca duración si se les compara con la tercera etapa que es la operación o funcionamiento de la obra; aunque existen obras que solo duran en operación muy poco tiempo, principalmente por la presencia de acciones no consideradas durante la etapa de proyecto, lo normal es que las obras civiles tengan una larga vida útil, normalmente de varias décadas. En países muy desarrollados, con una fuerte cultura hacia los seguros, el concepto de vida útil de un edificio es una cosa bien definida, procediéndose a la demolición del edificio al vencerse el plazo de vida útil establecido en la póliza del

seguro.

Además,

una

grave

deficiencia

que

tienen

los

países

subdesarrollados es la baja cultura hacia las labores de mantenimiento que debe dársele a los edificios y en general, en cualquier obra civil el mantenimiento de la estructura ocupa el último lugar en las prioridades asignadas respecto al mantenimiento de otros sistemas tales como el mecánico, el eléctrico, etc. Una gran parte de los defectos o fallas que se presentan en edificios u obras civiles son causadas por el inadecuado funcionamiento al que es sometido, ya

que en muchos casos el edificio, estructura o elemento estructural es diseñado para resistir condiciones muy diferentes que a las que realmente se les somete; tal es el caso de cambiar el destino de un edificio de departamentos habitacionales por el de un edificio industrial, en donde las losas, muros y cimentación tendrán mayores cargas. También cabe mencionar en esta etapa, que el mantenimiento que se aplica a la estructura es de gran importancia para prevenir las fallas más comunes como corrosión y deterioro de los elementos expuestos a agentes agresivos. Aquí se quiere señalar que todas las etapas que se llevan a cabo desde la concepción de una obra hasta que sea cerrada o demolida son de gran importancia en la aparición y detección de alguna falla; se debe de tomar en cuenta para esto último, la acción de fuerzas de naturaleza accidental como la presencia de algún fenómeno meteorológico, sísmico o provocado por alguna acción no prevista en el proyecto estructural tales como vibraciones o explosiones cercanas al lugar. También, en esta última etapa es posible que se manifiesten fallas estructurales que tuvieron su origen en la etapa de proyecto o en la etapa de ejecución y, aún más, es posible que la combinación de alguna causa originada en la primera etapa con otra causa originada en la segunda etapa, conduzcan a alguna falla estructural durante la tercera etapa; tal sería el caso de una sección transversal de un elemento sometido a flexión concebido en el proceso de diseño con muy escasas dimensiones en su sección transversal y que durante su construcción se le reduzca aún más su sección transversal por algún defecto, y que, finalmente falle al recibir una carga que la deje sin reservas de resistencia. Se podrían citar muchos ejemplos reales de ésta situación.

DETECCIÓN DE LAS FALLAS ESTRUCTURALES La detección de fallas estructurales no es trabajo exclusivo de una sola persona en especial y por lo general, son detectadas de modo accidental. Las primeras personas en darse cuenta de la ocurrencia de algún problema estructural son los propios usuarios de las edificaciones o construcciones, si éstas se presentan durante la fase de servicio u operación, y casi nunca le prestan al principio la importancia requerida debido a que ellos emiten su propia justificación al problema o piden la opinión de personas conocidas sin acudir a una persona especializada. Solamente acuden a una persona especializada cuando su vida

se ve en situación de peligro; un ejemplo sería el caso de la aparición de una flecha excesiva en alguna viga o la aparición de fisuras de gran magnitud en muros y losas perfectamente observables por mencionar algunas. Como se ha mencionado anteriormente, las fallas no solamente se presentan durante la etapa de servicio sino que es muy común que ocurran durante el proceso constructivo; las personas que detectan estas fallas son los propios albañiles o residentes de la obra, los cuales casi siempre tenderán a repararla precipitadamente de una manera inadecuada por temor a ser señalados como responsables. Por lo que, la falla no es reportada y estudiada con detalle. Muchas de las fallas que se presentan en esta etapa son consecuencia directa del proyecto de diseño, pero en muchos casos son consecuencias de un procedimiento constructivo inadecuado o inclusive por la combinación de causas pertenecientes a ambas etapas como se ha señalado. La detección inicial de la falla es un evento o conjunto de eventos que pueden tener gran influencia en el tratamiento futuro que se le dará a la falla estructural. Si el fenómeno que causa la falla es de naturaleza progresiva existirá el peligro de que la falla incremente rápidamente su gravedad y su peligrosidad poniendo en riesgo la integridad física de los usuarios; en este caso, la prontitud con que se atienda a la falla será de gran importancia. Existen otros casos de fallas, las de tipo súbito, en las que no existe la posibilidad de que la falla sea detectada hasta que una parte o toda la estructura se colapsa repentinamente en forma catastrófica. En ciertos casos, como las fisuras de elementos de concreto armado expuestas a ambientes agresivos, la demora en la reparación de las fisuras conducirá a la aparición e incremento de corrosión en el acero de refuerzo, agravándose mucho más la falla estructural. En cualquier caso, la pronta atención de la falla estructural, por expertos debidamente entrenados y calificados propiciará una adecuada restauración de los niveles de seguridad estructural originales en la estructura o en parte de ella. La detección de ciertas fallas no siempre es tarea fácil dado que muchas de las fallas no se presentan de un modo simple, en forma de fisuras o deflexiones excesivas, sino que se presentan de manera compleja en el comportamiento general de una estructura, aquí se requiere entonces de la interpretación de un ingeniero especializado en el estudio y tratamiento de las fallas estructurales.

Una vez detectada presunta la falla por cualquier persona, lo deseable es llamar a la brevedad posible, a una persona especializada en fallas estructurales con el fin de que ésta realice un estudio y exprese su opinión acerca de la naturaleza así como de la gravedad de la falla. A esta persona se le conocerá con el nombre de perito estructural, quien con base en su experiencia y conocimientos especializados sobre fallas estructurales, así como con la ayuda de la metodología adecuada para el estudio de la falla, propondrá los métodos más adecuados para efectuar las reparaciones. El perito estructural estará a cargo de la evaluación de la estructura completa y de la detección de todas las anomalías existentes en una edificación, mas no será el responsable de la restauración de ésta, a menos que se comprometa específicamente a ello. La situación común es que después de una minuciosa revisión del edificio, el perito estructural asuma la responsabilidad total sobre la seguridad de todo el edificio, para lo cual, deberá dimensionar el estudio de tal forma que incluya sondeos exhaustivos y aún la supervisión estructural personal del proceso de reconstrucción o reforzamiento adicional.

CONSECUENCIAS DE LAS FALLAS ESTRUCTURALES Las consecuencias que traen consigo las fallas estructurales las clasificaremos en dos categorías como se muestra a continuación:

a) Consecuencias inmediatas. Son las que suceden instantáneamente al ocurrir la falla en las edificaciones, tales como: – Lesiones a usuarios o al personal constructor del edificio – Pérdidas económicas para los propietarios o arrendadores del edificio u obra – Suspensión de los trabajos de construcción – Reducción en los niveles de seguridad reales de la estructura – Vibraciones excesivas en losas, rampas u otros elementos – Deflexiones excesivas que generan mala apariencia – Fisuras que afecten psicológicamente a los usuarios – Sentimiento de inseguridad en los usuarios del edificio por la rehabilitación o reparación del mismo – Ruptura de cristales, muros divisorios o instalaciones por excesivos desplazamientos

– Complicación de trámites o cancelación de permisos por autoridades municipales – Retrasos en tiempo de ejecución o en la terminación un edificio y su correspondiente multa – Etc. b) Consecuencias a largo plazo. Son aquellas que no se aprecian al momento de ocurrir la falla y aparecen o se distinguen después de cierto tiempo transcurrido después de la falla, tales como: – Reducción del costo del edificio – Reducción de la vida útil (durabilidad) del edificio – Incremento del deterioro o daño – Deterioro de la funcionalidad del edificio – Deterioro de la apariencia.

LA ELEBORACIÓN DEL PERITAJE ESTRUCTURAL La definición de una falla en una estructura o edificio no es fácil ya que requiere de la participación de un experto en ingeniería estructural o materiales, cuya función esencial es: 1) Establecer el tipo de falla y su nivel de gravedad 2) Encontrar las causas que la originaron 3) Proponer la solución Es necesario que las funciones del experto sean ejecutadas en este orden, ya que si no se establecen primero las causas reales que originaron las fallas y se propone alguna medida correctiva al problema, existe una alta probabilidad de que el problema reaparezca o se agrave hasta niveles peligrosos, entendiendo por esto, que exista una alta probabilidad de lesiones ó pérdidas de vida de los usuarios del edificio. Hasta ahora no existe algún método automático o instrumentado que permita definir las causas de una falla o que proponga la solución. Ya que sin participación de una mente humana debidamente entrenada no será posible definir el tipo de falla y su nivel de gravedad, establecer las causas y proponer sus soluciones. Podrán existir instrumentos muy especializados y sofisticados para establecer características físicas y químicas de los materiales pero sin la intervención del

cerebro humano, el cual deberá poseer ciertos atributos tales como, conocimiento, experiencia, manejo de metodologías, etc, no se podrá realizar adecuadamente el estudio de una falla estructural llamado también estudio de patología estructural. El estudio de una falla estructural y su presentación en forma escrita, verbal, mixta o gráfica, esquemática o incluso simulada entre otras posibles combinaciones constituye el peritaje estructural Una característica particular del peritaje estructural es que para cada caso en especial se requiere generar o crear una metodología específica de tal suerte que generar la metodología es la parte más difícil en la elaboración de un peritaje estructural. En forma simple un peritaje estructural es la opinión personal de un experto en ingeniería estructural existiendo la posibilidad de que esta opinión sea errónea.

FALLAS ESTRUCTURALES EN EL PODER JUDICIAL:

PAREDES CON DESCASCARAMIENTO:

Se produce por lo general, por una mala reparación de la superficie, por la aplicación de la pintura sobre fondos blandos, pinturas, selladores de baja calidad o por ser aplicada sobre excesivas capas de pintura. O en ventanas por el uso de masillas inadecuadas expuestas a la humedad. CAUSA: Cuando se pinta sobre paredes mal repelladas, con exceso de filtraciones de agua, humedad y/o superficies en deterioro.

LAS MANCHAS CAUSADAS POR LLUVIA O AGUA:

Las manchas que causan la lluvia en la pintura son debido a la extracción de sustancias solubles que afloran y manchan la pintura, en pinturas económicas con resinas poco permeables o por exceso de dilución al momento de aplicar.

CAUSA: Dilución excesiva de los solventes, aplicación en condiciones de humedad

no

aceptables

o

aplicación

de

una

capa

muy

espesa.

FALLA POR DEFORMACIÓN PERMANETE:

Es en la que se presenta cuando el material se ha sometido a un esfuerzo superior a su límite elástico. En máquinas, dichas deformaciones impiden su funcionamiento normal la mayoría de las veces. Lo mismo puede ocurrir en las estructuras propias de la Ingeniería civil, haciendo necesaria su reparación. Sin embargo, el efecto más notorio para un lego en la materia tiene que ver con el aspecto estético que presenta.

FALLAS POR SEPARACIÓN:

Se refiere a que en algunas partes del elemento estructural el material presenta separaciones considerablemente mayores que las normales entre partículas. Se dice, entonces, que se han presentado fisuras o grietas. Las primeras son, en muchos casos, imposibles de evitar en algunos materiales como el hormigón y pueden tener importancia o no, dependiendo del fin de la estructura. Si se las descuida, sin embargo, pueden adquirir una gravedad que inicialmente no era muy obvia. Ejemplo estructuras de hormigón reforzado localizadas en zonas costeras o en ambientes industriales corrosivos han fallado por la reducción en el área del acero de refuerzo, producida por la oxidación que facilitan las grietas.

FISURAS Y GRIETAS EN EL PISO:

Es muy probable que, con suficiente tiempo, clima y desgaste, su piso de concreto

de

hormigón,

finalmente

desarrolle

una

pequeña fisura,

o

múltiples grietas. Hay muchas fuerzas que conducen a la formación de grietas en los pisos alisados de cemento, y algunas pueden comenzar a aparecer sólo a horas del proceso de secado. Una fisura por lo general no es más que una grieta superficial, pero funciona a través del espesor del hormigón del suelo, no es generalmente un problema importante, algunas grietas finas son inevitables, por desgracia, pero los buenos contratistas monitorean cuidadosamente el agua y la relación de mezcla, lo que les importa es la relación entre la cantidad de agua y la cantidad de cemento que existe cuando se elabora el hormigón fresco. Demasiada agua aumentará la probabilidad de grietas de contracción