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Tecnológico nacional de México Instituto tecnológico de Tuxtepec Materia: Tecnología del concreto Tema: Patología del concreto Asesor: Rivera Bautista Alma Rocio Integrantes: Santos Palacios Carolina Francisco Gregorio Jordán Sosa Aguilar Ali Omar Juarez Ochoa Edward Alexis Carrera: Ingeniería civil 3er Semestre Grupo “C” Fecha : 11/06/2018

ÍNDICE

Introducción……………… pág. 2 Desarrollo (Patologia del concreto)………………. pág. 3 Anexos (Fotografías sobre patologias del concreto)....... pág. 37 Conclusión…………………………….. pág. 40 Referencias bibliográficas…………….. pág. 41

Introducción

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En la presente investigación documental analizaremos los procesos y características de los daños que puede sufrir el concreto, sus causas, consecuencias y soluciones. Las estructuras de concreto pueden sufrir efectos o daños que alteran su estructura interna y su comportamiento. Algunos pueden estar presentes desde su concepción o construcción, otras pueden haberse contraído durante alguna etapa de su vida útil, y otras pueden ser consecuencias de accidentes. Cada día se aprecia el interés profesional sobre el tema de la Patología del concreto motivados por el creciente número de daños, mal funcionamiento, intervenciones normativas o deterioro por el simple paso del tiempo. Crece también el interés por conocer métodos y técnicas que puedan emplearse de manera segura, en el tratamiento de problemas en las edificaciones ante el creciente número de daños que no sería preocupante si ellos aparecieran en edificaciones construidas hace bastantes años, no así cuando conocemos que tales anomalías se ven en construcciones nuevas y en algunos casos cuando aún no se han dado al servicio. En los últimos cincuenta años, las exigencias en la edificación, han pasado de la seguridad a la habitabilidad y finalmente a la durabilidad. Cada día se conocen más los problemas de durabilidad que presentan el concreto en determinados entornos, se sabe más acerca de cómo trabajan las estructuras, se presta más atención a la ejecución , disponiendo en obras técnicos mejor formados, al control de calidad que se extiende al proyecto, materiales, ejecución, instalaciones, etc., se toman más precauciones para no provocar acciones que lleven a las estructuras a estados límites, etc., puede decirse que hoy día no existe justificación para hacer una obra de mala calidad o mal construida y, sin embargo, la realidad demuestra que siguen haciéndose. La preparación técnica de nosotros mismos como ingenieros y constructores es el mejor camino que se puede seguir para minimizar los defectos y fallos en la construcción. Una buena preparación técnica unida a un buen control de calidad en todas las fases de la obra reducirá de una forma notable el número de fallas que presentan nuestras construcciones Por último, la obra con el paso del tiempo envejece en un proceso continuo de degradaciones que puede ser más o menos lento de acuerdo con su adecuación al medio y con la calidad de los materiales empleados en ella. Al igual que ocurre con las personas hay estructuras sanas y estructuras enfermas.

PATOLOGIA DEL CONCRETO Históricamente el concreto estructural está expuesta a múltiples y variadas influencias, al 2

realizar el proyecto constituye para el ingeniero una cuestión de suma responsabilidad. El deterioro es la degradación de los atributos de un material, de un elemento constructivo y de un sistema constructivo. La degradación es la pérdida de propiedades y características en el tiempo, así la durabilidad es un principio de diseño en la ingeniería y construcción. Los concretos constituidos con materiales apropiados convenientemente proporcionados y bien consolidados, aseguran la durabilidad de las construcciones. El estudio de la durabilidad de las estructuras de concreto armado y pretensado ha evolucionado gracias al mayor conocimiento de los mecanismos de transporte de líquidos y gases agresivos en el concreto, y así se permite evaluar la vida útil de una estructura en el tiempo, expresada en número de años y no en criterios subjetivos del tipo “más o menos adecuada” para un cierto grado de exposición. Se requiere, conocer, evaluar y clasificar el grado de agresividad del ambiente y, por otro, conocer el concreto y la estructura, estableciendo entonces una correspondencia entre ambos, es decir, entre la agresividad del medio y la durabilidad del concreto de la estructura. El problema de durabilidad de las estructuras de concreto se debe considerar bajo los siguientes aspectos: • La clasificación de la agresividad del medio ambiente. • La clasificación de la resistencia del concreto al deterioro. • Los modelos (preferentemente numéricos) del deterioro y envejecimiento de las estructuras de concreto. • La vida útil deseada, o sea, el período de tiempo en el cual se desea que la estructura atienda ciertos requisitos funcionales con un mínimo de mantenimiento. La patología del concreto puede definirse como el estudio sistemático de los procesos y características de los daños que puede sufrir el concreto, sus causas, consecuencias y soluciones.Las estructuras de concreto pueden sufrir defectos o daños que alteran su estructura interna y su comportamiento. Algunos pueden estar presentes desde su concepción o construcción, otras pueden haberse contraído durante alguna etapa de su vida útil, y otras pueden ser consecuencia de accidentes. En labores de mantenimiento y sobre todo en reparaciones y reforzamientos, se requiere de un dominio amplio de las materias, para poder definir qué se debe hacer, como ejecutar lo proyectado de manera efectiva, rápida, económica y segura para evitar accidentes fatales. Problemas de la patología en estructuras de hormigón armado no son nuevos ya que comienzan a presentarse con el propio material. Es a partir de los años sesenta cuando, se puede decir que, el estudio de la patología del concreto armado empieza a adquirir importancia y su desarrollo ha ido creciendo de una forma notable hasta nuestros días. Hoy, la patología del concreto ha llegado a convertirse como un tema de interés de

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preocupación en la ingeniería estructural. Gracias al avance de estudio de la patología hoy se sabe mucho más sobre durabilidad de las estructuras. Toda construcción estructural está compuesto de materiales de diversos orígenes y clases naturales, artificiales, orgánicos, minerales, etc., que se combinan para conformar el conjunto que constituye el edificio destinado a cumplir una función determinada de utilidad a la sociedad. Como es lógico estos materiales son susceptibles a sufrir una serie de patologías por acciones de diversas causas naturales, como la acción del tiempo el intemperismo, agentes físicos, agentes mecánicos y agentes químicos, etc. Aparentemente definir la patología representa una intromisión en otras áreas de conocimiento, pero para una mejor comprensión conceptual, más adelante haremos una similitud con las ciencia médica.No es a partir de las personas sanas que se hace de dolencia y práctica médica sino a quien parece una dolencia por lo que evaluando su cuadro clínico se hace un diagnóstico. Similar ocurre con las edificaciones de concreto armado cuando a partir de los daños que se manifiestan se formulan procesos de intervención.

Cuadro de similitud

La importancia de la patología del concreto Definimos entonces la patología de concreto como la ciencia dedicada al estudio sistemático y ordenado de los daños que se presentan en las edificaciones, analizando el origen y las causas a consecuencia de ellas para que mediante la formulación de procesos se generen medidas correctivas. 4

Procesos para identificar daños en el concreto No siempre es fácil ver una fisura. Una forma de acusarla es: Humedecer la superficie del concreto y ver si la fisura absorbe agua por capilaridad o retiene después de haber secado la superficie adyacente. Un dato que suele ser imprescindible para conocer la causa de una fisura, y calificar su grado de peligrosidad. Si la fisura está viva o no, es decir si su anchura y longitud se van modificando con el tiempo. O si por el contrario, están prácticamente estabilizadas, para obtener dicho dato, puede ser útil cualquiera de los procedimientos simples que se ilustran en la figura 2.1 a y 2.2 b.

1. El primero consiste en marcar con una cruz el extremo de la fisura, para poder comprobar más tarde si esta ha progresado. 2. El segundo consiste en encajar la punta de una aguja en la hendidura, que caerá si esta se ensancha.

3. El tercero más completo, consiste en colocar un testigo entre los labios de la fisura, si se emplea papel o tela fina, es posible conocer no solo los aumentos, sino también las disminuciones de anchura, pero ambos materiales tienen el inconveniente de ser muy sensibles a la humedad ambiente lo que puede falsear los resultados, es preferible utilizar los testigos de yeso muy finos, no más de 2 a 3 mm de espesor, que actúan perfectamente partiéndose, a movimiento de la fisura. 4. El cuarto procedimiento es más riguroso consiste en colocar dos referencias fijas a

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ambos lados de la grieta, midiendo su distancia con precisión. Como referencia suelen utilizarse 2 plaquitas de metal con rehundido central semiesférico, donde encajan las patas de un elongámetro que aprecia centésimas de milímetro, las plaquitas se pegan con resina epoxi, este procedimiento es obligado en casos de que resulta necesario un seguimiento de la evolución de ancho de fisura, caso que suele suceder cuando entran en juego fenómenos de fluencia o alteraciones temporales del terreno de cimentación. Conviene subrayar que una vez formada una fisura, esta actúa de junta en la pieza abriéndose o cerrándose a movimientos (especialmente los térmicos), de la estructura a que pertenece. Habrá que distinguir por tanto lo que son movimientos globales propios de la fisura que son los que interesan. Escala para medir anchos de fisuras Para medir ancho de fisuras resulta muy cómodo el empleo de escalas preparadas al efecto (fisurómetro), tales como la indicada en la figura 2.2 la escala desliza de izquierda a derecha contra la fisura, hasta hacer coincidir la anchura. En laboratorio se emplean lupas o pequeños microscopios preparados al efecto.

Una vez adoptada la medida de corrección, puede ya autorizarse la reparación de fisuras. Esta reparación no debe hacerse con un simple mortero de cemento porque son susceptibles a figurarse a su vez y despegarse del soporte.

PROCESOS EVOLUTIVOS Son aquellas lesiones no estables que afectan a la integridad de la estructura cuya reparación se debe realizarse con análisis estructural, por ejemplo: Fisuras Grietas Fallas PROCESOS NO EVOLUTIVOS

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Son aquellas lesiones estables que no afectan a la integridad mecánica de la estructura cuya reparación puede realizarse sin entrar en un análisis estructural, estos casos suelen producirse con algún tipo de fisuras estabilizadas provocadas por: Retracción de secado Existencia de coqueras Zonas de mala penetración del concreto en la pieza Oquedades Disgregaciones Rajaduras Desportillamientos, etc. CAUSAS A LA PATOLOGÍA El concreto puede sufrir, durante su vida, defectos o daños que alteran su estructura interna y comportamiento. Algunos pueden ser congénitos por estar presentes desde su concepción y/o construcción; otros pueden haberlo atacado durante alguna etapa de su vida útil; y otros pueden ser consecuencia de accidentes. Los síntomas que indican que se está produciendo daño en la estructura incluyen manchas, cambios de color, hinchamientos, fisuras, pérdidas de masa u otros. Para determinar sus causas es necesaria una investigación en la estructura, la cual incluye: 1. Conocimiento previo, antecedentes e historial de la estructura, incluyendo cargas de diseño, el microclima que la rodea, el diseño de ésta, la vida útil estimada, el proceso constructivo, las condiciones actuales, el uso que recibe, la cronología de daños, etc. 2. Inspección visual que permita apreciar las condiciones reales de la estructura. 3. Auscultación de los elementos afectados, ya sea mediante mediciones de campo o pruebas no destructivas. 4. Verificación de aspectos de la mezcla de concreto que pueden ser importantes en el diagnóstico, tales como la consistencia empleada; tamaño máximo real del agregado grueso empleado; contenido de aire; proceso de elaboración de los especímenes; procedimiento de determinación de las resistencias en compresión, flexión y tracción; verificación de características especiales o adicionales, según requerimientos. 5. Conocimiento del diseño y cálculo de la estructura; los materiales empleados; las prácticas constructivas; y los procedimientos de protección y curado; los cuales son factores determinantes del comportamiento de la estructura en el tiempo 6. Conocimiento del tipo, cantidad y magnitud de los procesos de degradación de las armaduras de refuerzo, los cuales determinan, a través del tiempo, la resistencia, rigidez y

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permeabilidad de la estructura; recordando que sus condiciones superficiales influyen, y todo ello se refleja en su seguridad, funcionalidad, hermeticidad y apariencia; en suma en su comportamiento y vulnerabilidad. 7. Verificación que el acero de refuerzo cumpla con la resistencia requerida por el Ingeniero Estructural de acuerdo con las especificaciones indicadas en los planos y memoria de cálculo de las estructuras. Correspondiendo al Ingeniero Constructor y a la Supervisión comprobar que se cumplan las Normas correspondientes.

El estudio de la durabilidad de las estructuras de concreto armado y pretensado ha evolucionado gracias al mayor conocimiento de los mecanismos de transporte de líquidos y gases agresivos en el concreto, y así se permite evaluar la vida útil de una estructura en el tiempo, expresada en número de años y no en criterios subjetivos del tipo “más o menos adecuada” para un cierto grado de exposición. Se requiere, conocer, evaluar y clasificar el grado de agresividad del ambiente y, por otro lado, conocer el concreto y la estructura, estableciendo entonces una correspondencia entre ambos, es decir, entre la agresividad del medio y la durabilidad del concreto de la estructura. El deterioro del concreto se puede ver adicionalmente afectado por el efecto de tres factores: la humedad, la temperatura, y la presión. El factor principal es la humedad en el concreto y no en la atmósfera circundante, aunque ésta última contribuye con los fenómenos de deterioro en la medida que se presentan ciclos de humedecimiento y secado en el concreto. El efecto de la temperatura es muy importante por cuanto ella incide en la velocidad con la cual pueden ocurrir los fenómenos de deterioro en el concreto. Las reacciones químicas se aceleran con el aumento de la temperatura, considerándose que un aumento de la temperatura de 10°C dobla la velocidad de la reacción. Los climas tropicales se consideran más agresivos que otros

La presión atmosférica y el régimen de vientos tienen incidencia sobre la durabilidad al contribuir al deterioro debido a la erosión de partículas arrastradas por el viento; que pueden promover los ciclos de humedecimiento y secado; o afectar los ciclos de enfriamiento y calentamiento de la superficie de la tierra. El problema de durabilidad de las estructuras de concreto se debe considerar bajo los

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siguientes aspectos: 1. La clasificación de la agresividad del medio ambiente 2. La clasificación de la resistencia del concreto al deterioro 3. Los modelos (preferentemente numéricos) del deterioro y envejecimiento de las estructuras de concreto 4. La vida útil deseada, o sea, el período de tiempo en el cual se desea que la estructura atienda ciertos requisitos funcionales con un mínimo de mantenimiento.

ANÁLISIS Y ESTUDIO DE LA PATOLOGÍA

ETAPA DE DIAGNÓSTICO Una de las misiones del ingeniero es proyectar y construir estructuras para que cumplan una determinada misión, durante un tiempo y con el menor costo posible. Se puede decir que estas estructuras nacieron enfermas siendo muy incómoda y gravosa la atención que hay que aplicarles. Al igual que ocurre con los seres vivos, en los que cualquier enfermedad o lesión se manifiesta mediante una serie de síntomas, en las estructuras los fallos se ponen de manifiesto, en general, con la aparición de una serie de señales o de cambios de aspecto, que se engloban dentro de la sintomatología. Ante estos síntomas el técnico especialista, o patólogo, debe establecer un diagnóstico de la enfermedad que sufren las columnas y vigas estructurales. Esta es una parte complicada del análisis, dado que: Aplicar una terapia sin un conocimiento amplio del diagnóstico puede ser arriesgado cuando no ineficaz. Las causas que pueden provocar lesiones en una estructura de concreto armado pueden ser muchas y muy variadas que pueden estar relacionadas con el propio proyecto, con los materiales, con la ejecución y con el uso o explotación de la estructura. Analizando las causas se puede ver que distribuye en un 42% de fallos debidos a deficiencias en proyecto, un 22% a deficiencias en ejecución, un 15% a materiales, un 10% a fallos en explotación y un 5% a causas varias diferentes de las anteriores. Durante la construcción puede decirse que aparecen el 45% de todos los fallos; durante el plazo de garantía el porcentaje se reduce al 17%; entre los 7 y 10 años aparece el 37% de los fallos y después de los 20 años se puede decir que los fallos se minimizan no pasando del 1%. Los orígenes de los fallos o lesiones, pueden proceder de acciones de tipo: Físico,

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mecánico, químico, etc. Por supuesto que las lesiones producidas a edades cortas suelen tener su origen en acciones de tipo mecánico y físico. Las de origen químico precisan del paso del tiempo para que sus efectos se manifiesten, aunque también es cierto que una vez que han aparecido éstos, es mucho más difícil encontrar soluciones de reparación. El proceso de diagnóstico, va permitir conocer la enfermedad, determinar el estado en que se encuentra el elemento, es decir, evaluar sus reservas o su capacidad resistente.

TIPOS DE DIAGNÓSTICO 1 Diagnóstico sobre la anormalidad Decide si hay o no patología en la estructura o parte del mismo. 2 Diagnóstico calificatorio Afirma que si existe patología y reconoce la causa que lo origina, como ejemplo manchas por humedad y agrietamientos diferenciados. 3 Diagnóstico individualizado Analiza un problema específico, reconoce su causa y determina cómo influye sobre la estructura o parte de él, como ejemplo manchas de humedad por impermeabilización, por corrosión de refuerzo, desprendimiento y posible colapso de hormigón.

MÉTODOS DE DIAGNÓSTICO Diagnosticar implica determinar, con mayor o menor profundidad, detalle e importancia morfológica, funcional de rendimiento o de comportamiento previsible. Corresponde a un proceso metodológico de estudio y análisis de daño, y puede corresponder a diferentes formas que pueden clasificarse en: Directo, Diferencial, Inductivo e Hipotético. Directo Corresponde al que descubre de inmediato la anomalía. Requiere poseer gran experiencia, facilidad de discernimiento entre lo esencial y lo accesorio, y capacidad de asociación entre los síntomas observados y los que generalmente son atribuibles a la patología evidenciada, se considera insuficiente ya que comporta una simple visión de la patología y no su compresión. Diferencial Destaca el síntoma más llamativo, rememora las situaciones anormales a las que corresponda este síntoma y trata de justificar en ellas los demás síntomas colaterales observados. Inductivo Puede llegarse a dicho método utilizando una vía teórica, analizado los síntomas

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observados y de ellos reducir la anormalidad, atendiendo los fenómenos y los mecanismos que pueden sobrevenir. Hipotético Se basa en establecer una hipótesis que se comprueba mediante ensayos o pruebas posteriores, o bien después de la aplicación de un determinado tratamiento.

NECESIDAD DE DIAGNÓSTICO Y CAPACITACIÓN Para estudiar las causas y evaluar la gravedad de los daños, es preciso acertar en el diagnóstico, señalar los procedimientos de rehabilitación, calcular el reforzamiento y establecer los procesos constructivos que requieren de técnicas que van desde el conocimiento de la mecánica de los materiales tradicionales. PRONÓSTICO El pronóstico es predecir probable evolución de la anomalía; prevenir que puede suceder. El concepto de pronóstico, asociado siempre al diagnóstico, lleva implícito la idea de previsión. Un buen pronóstico debe basarse tanto en el diagnóstico de la patología como en el conocimiento de la estructura ya que este induce, en mayor o menor grado, en la evolución. Como resumen, pronóstico es prever a distintos niveles lo que puede ocurrirle a la estructura o a parte de él.

Pueden existir diferentes tipos de pronósticos, que puede plantearse de distintas maneras según lo que se quiere o se pueda considerar: a) Pronóstico optimista. En cuyo caso el daño evolucionará favorablemente mediante la aplicación de una terapia adecuada, es decir, nuestra estructura podrá recuperar sus características resistentes mediante una reparación. b) Pronóstico pesimista. Nuestra estructura tendrá que sufrir amputaciones o en el último caso su demolición

TIPOS DE PRONÓSTICO Por su duración Puede ser temporal o crónico. Por temporal pueden considerarse aquellos estados patológicos que se dan con gran intensidad, pero por poco tiempo, como por ejemplo los sismos, el viento, intensidad de lluvias cambios de temperatura, etc.

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Por su reversibilidad Según la posibilidad de que el daño puede volver a la normalidad. Por su certeza Aunque el diagnóstico pueda alcanzar distintos grados no es posible pronosticar de forma absoluta que puede ocurrir a la estructura a lo largo del tiempo. Por ello el pronóstico puede ser: categórico, condicional, indeterminado, etc. Por su intensidad Según si sus efectos son graves o leves de acuerdo con el campo que afecte, como seguridad, economía, etc. MÉTODOS DE PRONÓSTICO Los métodos de pronóstico pueden ser intuitivos por simulación o por extrapolación. Método intuitivo Se pronostica el comportamiento de una especie de simpatía intelectual, sin llegar a la comprensión regional exhaustiva del fenómeno, puede ser: a) Intuición sensible Solo interviene la sensación sin que intervengan los conceptos intelectuales. b) Intuición adivinadora o presentimiento Conocimiento sensorial muy agudo con intervención de la inteligencia. c) Intuición de evidencia Razonamiento abreviado también denominado intuición racional. d) Simulación Proceso en el que se estudia modo de conducirse y la evolución de los fenómenos, por reproducción artificial. Simulación o extrapolación Método por el que se deducen conclusiones a partir de datos fragmentarios, generalizando a partir de un número limitado de resultados procedentes de la experiencia, pretendiendo prolongar la validez de un comportamiento más allá de los límites para lo que fue estudiado LOS ESTADOS LÍMITES DE SERVICIO Todas las estructura y en particular de hormigón armado, además de presentar la seguridad necesaria frente a los estados límites últimos, deben comportarse adecuadamente en las condiciones de servicio. Se incluyen bajo la denominación de estados límites de servicio. MÉTODO DE LOS ESTADOS LÍMITES

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Toda la estructura debe reunir todas las condiciones adecuadas de seguridad, funcionalidad y durabilidad, con objeto de que pueda rendir el servicio. Se denominan estados límites aquellas situaciones tales que al ser rebasadas, colocan a la estructura fuera de servicio, los estados límites pueden clasificarse en: Estados límites últimos Son las que corresponden a la máxima capacidad resistente de la estructura, los estados últimos se relacionan con la seguridad de la estructura y son independientes de la función, las más importantes no dependen del material que lo constituye sino de: Equilibrio. Caracterizado por la pérdida de estabilidad estática (vuelco, deslizamiento, supresión, etc.). Se estudia a nivel de estructura o elemento estructural completo. Agotamiento. Caracterizado por el agotamiento resistente de una o varias secciones críticas, sea por rotura o por deformación plástica excesiva. Se estudia a nivel de sección estructural. Pandeo. Sea de una parte o del conjunto de la estructura. Se estudia a nivel de elemento estructural o de toda la estructura. Fatiga. Caracterizado por la rotura de uno o varios materiales de la estructura. Por efecto de la fatiga bajo la acción de cargas repetidas. Se estudia a nivel de sección. Además. En estructuras de hormigón armado, deben considerarse el estado límite último de: Adherencia. Caracterizado por la rotura de la adherencia entre las armaduras de acero y el hormigón que las rodea. Se estudia a nivel de sección. Anclaje. Caracterizado por el sedimento de un anclaje. Se estudia en forma local en las zonas de anclaje. Estados límites de utilización o de servicio También llamados estados límites de servicio que corresponde a la máxima capacidad de servicio de la estructura, los estados límites de utilización se relacionan con la funcionalidad de la estructura y dependen de la función que esta cumpla, en estructuras de hormigón armado los más importantes son los de: Deformación excesiva. Caracterizado por alcance de un determinado movimiento (flechas, giros) en un elemento de la estructura. Se estudia a nivel de estructura o elemento estructural. Fisuración excesiva. Caracterizado por el hecho de que la abertura máxima de las fisuras en una pieza alcancen un determinado valor límite, función de las condiciones ambientales en que dicha pieza se encuentre y de las limitaciones de uso que correspondan a la estructura en cuestión. Se estudia a nivel de sección.

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Vibraciones excesivas. Caracterizado por la producción en la estructura de vibraciones de una determinada amplitud o frecuencia. Se estudia a nivel de estructura. Magnitudes aleatorias, valores característicos de cálculo Las magnitudes que se utilizan en los cálculos aparecen rodeadas todas ellas de márgenes de impresión. Tanto las resistencias de los materiales como los valores de las cargas y otros factores, son magnitudes aleatorias cuya cuantificación cualquiera que sea, aparece siempre asociada a una determinada probabilidad de ser o no superado al valor correspondiente.

En las dos primeras columnas de la tabla 3.2 se relacionan los factores aleatorios más importantes y sus causas de incertidumbre. Cada una de las variables allí enunciadas pueden tratarse como una variable estocástica, es decir, como una función de probabilidad.

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La finalidad del cálculo es comprobar que la probabilidad de que la estructura quede fuera de servicio (es decir, alcance un estado límite), dentro del plazo previsto para su vida útil, se mantiene por debajo de un valor determinado que se fija a priori. 1.- Atribuir los efectos de las diversas causas de error mencionadas a solo dos de los factores, la resistencia de los materiales y los valores de las acciones. 2.- Introducir en el cálculo, en vez de las funciones de distribución de acciones y resistencias unos valores numéricos únicos (asociados a un determinado nivel de probabilidad) que se denominan valores característicos. 3.- Ponderar los valores mediante unos valores característicos, coeficientes parciales de seguridad y uno que afecta a las resistencias y otro a las acciones o solicitaciones para tener en cuenta los restantes factores aleatorios y reducir la probabilidad de fallo a límites aceptables.

PATOLOGÍA DE LOS MATERIALES CONSTITUTIVOS DEL CONCRETO El concreto tiene 4 componentes básicos como son el cemento, áridos, agua y aditivos, y cada uno de ellos puede presentar problemas específicos. Cemento

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El cemento presenta diversas patologías, las cuales mencionaremos a continuación de manera sintetizada, a fin de tener una visión general de los problemas patológicos que puede presentar únicamente el cemento como componente del concreto. • Falso fraguado debido a la hidratación rápida del yeso. • Retracción por exceso de calor de hidratación y retracción hidráulica, debido al alto porcentaje de Aluminato Tricálcico “AC3”. • Resistencias bajas a los ciclos de hielo deshielo y atacabilidad por los sulfatos debido al exceso de AC3. • Fisuraciones en el concreto debido al exceso de cal libre. • Concretos atacables por el agua pura o ácida debido al exceso de cal liberada en la hidratación. • Produce efectos similares de la cal liberada, pero aún más nocivos, debido al exceso de magnesia. • Reacciones con los áridos: Los álcalis del cemento pueden reaccionar con áridos silíceos, dando compuestos expansivos. Teniendo en consideración que el cemento como material tiene patologías muy peligrosas para el concreto, se efectúan las siguientes recomendaciones genéricas para todos los tipos de cementos: • Debe utilizarse cemento de la menor resistencia posible para el concreto que se exija, puesto que dará menos problemas patológicos. • Debe utilizarse el mínimo de cemento posible para el concreto que se exija, puesto que dosificaciones altas dan problemas de retracción. • Si hay sulfatos, especialmente en suelos agresivos, debe utilizarse cemento resistente a los sulfatos. Áridos Los áridos constituyen entre el 70 y el 80% del volumen total del concreto y son esenciales para definir su resistencia, pero son pocos los problemas patológicos que presentan. Se detallan algunos problemas patológicos de los áridos a continuación. • Bajas de resistencia debido a exceso de finos. • Áridos muy alargados que exigen mayor cantidad de agua y producen igualmente bajas de resistencia. • Áridos tienen compuestos de azufre, como la pirita, que reaccionan con el cemento dando compuestos expansivos que destruyen completamente la masa de concreto. (Patologías muy graves). Agua En general el agua de amasada únicamente precisa ser potable, y con ello se minimiza la existencia de patologías graves, salvo que se incumpla lo establecido en la Norma de Agua en el Perú NTP 339.088, que establece las limitaciones sobre calidad de agua para la elaboración de concreto. Actualmente el Comité de Normalización de Concreto, Agregados, Concreto Armado y

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Pretensado se encuentra discutiendo la nueva norma de agua, que evidentemente seguirá los lineamientos de la ASTM 1602, ya que en el Perú también es usada el agua de proceso para elaborar nuevos concretos. Con ciertas limitaciones, se puede utilizar agua no potable en la elaboración del concreto, como el agua de mar para concretos en masa, pero en estos casos, la resistencia disminuye alrededor de un 15% y normalmente aparecerán eflorescencias. No es recomendable para concreto armado debido a que el exceso de iones cloro favorece la corrosión de la armadura. Finalmente se precisa los problemas patológicos más graves relacionados con el agua de amasada: • Substancias nocivas disueltas en agua que produzcan corrosión química del concreto. • Exceso de agua, que disminuye enormemente la resistencia final del concreto.

Aditivos Son productos que añadidos al conglomerante mejoran sus propiedades con carácter permanente, sin embargo el uso de ellos sin el debido asesoramiento técnico, puede presentar problemas patológicos muy graves los cuales se detallan. • Mejoran pero no arreglan un concreto si es defectuoso. • El mejorar una propiedad puede empeorar otras. • Algunos aditivos en exceso pueden modificar su comportamiento en sentido contrario. Esto se produce a nivel local, por lo que es muy importante que se repartan homogéneamente en toda la amasada. • Los aditivos con menores problemas suelen ser los plastificantes, mientras que los más problemáticos suelen ser los inclusores de aire y los aceleradores de fraguado, que incluso pueden acelerar los procesos de corrosión. • Cuidar las dosificaciones, asegurar un reparto homogéneo y utilizar aditivos de comportamiento suficientemente contrastado y convenientemente garantizados por el fabricante.

Patologia del concreto armado El concreto armado tiene problemas de resistencia y durabilidad que dependen de propiedades intrínsecas propias del mismo material, tales como: Compacidad Depende de cuatro factores: Relación árido-cemento Dosificación de cemento Relación agua-cemento

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Aire ocluido

Influencia de la relación árido-cemento La relación árido-cemento tiene una influencia muy directa sobre la calidad del concreto final, por lo cual se detallan algunas pautas a tener en cuenta a fin de evitar patologías ligadas con esta relación. • Granulometrías adecuadas: Son especialmente malas las deficitarias en diámetros comprendidos entre 0,08 y 2,5 mm. y las que contienen excesos de fracciones finas. • Una granulometría incorrecta puede paliarse con más cemento. Es preciso ser especialmente cuidadoso con la disposición constructiva, puesto que se producirán mayores retracciones. • El árido debe ser compatible con las distancias entre armaduras, entre encofrados y entre encofrados y armaduras. 1.2.1.2 Influencia de la dosificación de cemento Es conveniente utilizar la mínima cantidad posible de cemento, compatible con la resistencia que se desee obtener. Es preferible utilizar menos cemento utilizando una granulometría correcta y una adecuada relación agua-cemento. Las altas dosificaciones de cemento generan en el concreto las siguientes patologías: • Mayor calor de hidratación debido a la mayor cantidad de aluminato tricálcico que genera el cemento al hidratarse. • Fuertes retracciones térmicas debido al incremento del volumen del concreto por acción del calor de hidratación y, posterior enfriamiento y disminución del volumen. • Fuertes retracciones hidráulicas, debido a la evaporación rápida del agua de amasado por el exceso de calor de hidratación.

Influencia de la relación agua-cemento Entre menos agua se utilice, se tendrá una mejor calidad de concreto siempre y cuando se pueda consolidar adecuadamente, algunas ventajas que se obtienen al reducir el contenido de agua son: • Se incrementa la resistencia a la compresión y a la flexión. • Se tiene menor permeabilidad, y por ende mayor hermeticidad y menor absorción. • Se incrementa la resistencia al intemperismo. • Se logra una mejor unión entre capas sucesivas y entre el concreto y el refuerzo.

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La relación agua-cemento es un parámetro muy importante a tener en cuenta, influye en propiedades fundamentales del concreto generando mayor porosidad, menor resistencia, mayor retracción y en consecuencia mayor riesgo de ataque debido a que el exceso de agua tenderá a evaporarse. A menor relación agua-cemento se tiene mayores resistencia y por ende concretos con menos problemas patológicos. En la figura 1.1 se puede observar que los valores grandes de w/c penaliza fuertemente la curva de endurecimiento del concreto a igualdad del resto de las características, asimismo se puede observar que las relaciones agua-cemento mínimo teórico y mínimo real varían entre los siguientes valores: Mínimo teórico w/c = 0,18 Mínimo real w/c = 0,30 ÷ 0,40 .

Aire ocluido El aire ocluido forma parte del concreto en una proporción del 2 al 5% y su uso sin respetar las limitaciones técnicas, puede generar disminución de la compacidad y la resistencia del concreto. El uso adecuado de este componente puede ser beneficioso al aumentar la durabilidad ante los ciclos hielo deshielo, usándose para ello aireantes que permiten reducir la relación agua cemento y permiten mejorar el comportamiento ante heladas y líquidos agresivos. Patología del concreto por corrosión Se produce este fenómeno por ataques químicos de diversos medios agresivos, tales

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como: Gases atmosféricos , Aguas ,Compuestos orgánicos. Corrosión por gases atmosféricos Los principales agentes de emisión de gases son por combustión de carbón o petróleo, los cuales generan el dióxido de carbono CO2 que reacciona con los componentes alcalinos de la fase acuosa del cemento hidratado y da lugar a una pérdida de la alcalinidad del concreto; esto produce una disminución abrupta del PH dando lugar a la aparición de una región neutralizada llamada frente carbonatado, que al llegar a la armadura, la despasiva en forma generalizada produciendo la corrosión de la armadura. Los mecanismos de corrosión de las armaduras se muestran en la figura 1.2 y son: Corrosión química que es poco frecuente Corrosión electroquímica que es el mecanismo habitual.

Figura 1.2: Mecanismos de corrosión de las armaduras El mecanismo básico de protección de la armadura se produce al fraguar el cemento, dando lugar a la generación de Ca(OH)2 que origina un ambiente básico, con un PH superior a 12,5 que impide la corrosión del acero debido a que se forma una capa alrededor de la armadura que la protege por pasivación. Para que se produzca la corrosión electroquímica es necesario: • Destrucción de la capa pasivante • Oxígeno. • Humedad. • Iones cloro que actúan como electrolitos.

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La destrucción de la capa pasivante se produce por carbonatación del concreto que va avanzando progresivamente con el tiempo en la medida en la que el oxígeno, anhídrido carbónico, humedad e iones cloro van penetrando a través de la red de poros intercomunicados que siempre tiene el concreto superficialmente. Este proceso se detalla en la figura 1.3. Figura 1.3: Corrosión por difusión de iones cloro Un mecanismo importante para la corrosión es la difusión de los iones cloro, que son imprescindibles como electrolito. Los iones cloro se difunden en especial a través de poros llenos de agua cuando el concreto se moja superficialmente y al secarse las sales de cloro se fijan en los poros, al mojarse nuevamente aumenta la concentración de iones cloro y el proceso va incrementándose progresivamente, dependiendo sobre todo de la permeabilidad del recubrimiento. Este proceso de corrosión según un modelo simplificado se detalla en la figura 1.4. Figura 1.4: Proceso electrolítico de corrosión El proceso electrolítico se precisa la presencia de oxígeno, humedad, iones cloro que actúan como electrolitos y la destrucción de la capa pasivante, si existiese esta, es imposible químicamente el proceso. Si cualquiera de estos factores no existe, la corrosión resulta imposible.

Corrosión por agua La patología de corrosión de armadura debido a la calidad de agua y la forma de ataque de estas se detalla a continuación: Aguas puras: Atacan al concreto por disolución Aguas ácidas o salinas: Atacan al cemento convirtiéndolo en sales solubles, que se disuelven Aguas selenitosas: Producen un ataque especialmente grave, puesto que reaccionan con el aluminato tricálcico dando etringita que es expansiva. Agua de mar: Produce una desagregación muy grave por disolución del cemento. Las patologías que se generan por el uso del agua de mar y los niveles de corrosión por efectos del agua de mar, se detallan en la figura 1.5 y se presentan de la siguiente manera: • Cambio de color

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• Fisuras entrecruzadas • Abombamiento de la superficie Las soluciones propuestas para evitar estas patologías son: • Concretos muy compactos • Cementos con aluminato tricálcico “AC3” < 7 % • Recubrimientos adecuados

Corrosión por componentes orgánicos Los componentes orgánicos nocivos más comunes para el concreto son: • Aceite y grasas • Leche y mantequilla • Vino y derivados • Cerveza Producen ácidos que atacan al concreto y a veces a la armadura generando patologías de corrosión graves, estas pautas se deben tener en cuenta si se pretende diseñar estructuras de concreto que sirvan de contenedores de estos productos.

Patología del concreto por efecto del fuego El fuego es causa importante de patologías sobre estructuras de concreto armado, para ello se analizará el comportamiento del concreto y el acero de manera individual. A

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continuación se detallan las patologías más comunes del concreto por efectos del fuego. Ver figura 1.6. Concreto: • Prácticamente no resulta afectado por temperaturas inferiores a 300º. • A partir de los 300º, inicia una fuerte pérdida de resistencia, que ya no se recupera tras el incendio, sino que disminuye aún más. • Su bajo coeficiente calorífico hace que tarde mucho en alcanzar los niveles peligrosos. • Si el incendio es corto, normalmente se comporta muy bien.

Figura 1.6: Disminución de la resistencia del concreto en función al incremento de la temperatura

Para la evaluación de la temperatura alcanzada durante el incendio suele emplearse las variaciones de coloración que se indican (Fig. 1.6), aunque tienen un matiz subjetivo que hace difícil la determinación precisa de la temperatura (sólo son válidas para áridos silíceos). Vale como estimación inicial y luego se recurre a medir la resistencia por probetas testigo. Una superficie de concreto afectada por un incendio no puede ser analizada por ensayo esclerométrico, al carecer de fiabilidad. Acero: • Sufre una fuerte pérdida de resistencia durante el incendio. • Alcanza pronto valores altos de temperatura por su alto coeficiente calorífico. • Es muy peligroso durante el siniestro, pero tras el mismo recupera casi toda su resistencia. • Si resiste el incendio, en general será aprovechable tras el mismo. Acero de pretensado: • Sufre pérdidas muy graves por relajación que lo convierten en inutilizable en la mayoría de los casos.

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• Si se desea reutilizar estructuras pretensadas es preciso un estudio sumamente cuidadoso. • Especialmente complejo es el caso de los techos de viguetas pretensadas, que en muchos casos han de ser demolidos tras el incendio. En la figura 1.7, se muestra la disminución de la resistencia del acero en función a la temperatura.

Ensayos para la evaluación del concreto Uso de esclerómetro La evaluación de las estructuras de concreto en sitio, además de los métodos de extracción de testigos y pruebas de carga, se pueden realizar mediante ensayos no destructivos, que tienen la ventaja de permitir el control de toda la estructura y sin afectarla en forma rápida. Dentro de los métodos no destructivos, los de dureza superficial son los más generalizados, por su economía y facilidad de ejecución, entre ellos el método del esclerómetro es empleado por el mayor número de países. El esclerómetro fue diseñado por el Ing. Suizo Ernest Schmidth en 1948, constituyendo una versión tecnológicamente más desarrollada que los iniciales métodos de dureza superficial generados en la década del veinte. Originalmente, fue propuesto como un método de ensayo para determinar la resistencia a la comprensión del concreto, estableciendo curvas de correlación en laboratorio. Sin embargo, por los diferentes factores que afectan los resultados y la dispersión que se encuentra, en la actualidad se le emplea mayormente en los siguientes campos: 1.-

Evaluar

la

uniformidad

del

concreto

en

una

obra. 24

2.Delimitar zonas de baja resistencia en las estructuras. 3.- Informar sobre la oportunidad para desencofrar elementos de concreto. 4.- Apreciar, cuando se cuenta con antecedentes, la evolución de la resistencia de estructuras. 5.- Determinar niveles de calidad resistentes, cuando no se cuenta con información al respecto. 6.- Contribuir, conjuntamente con otros métodos no destructivos a la evaluación de las estructuras. 7.Descripción del aparato y del método Un esquema del aparato está dado en la siguiente figura, según la información del fabricante, en el que se singulariza los siguientes elementos: 1. Percutor, 2. Concreto, 3. Cuerpo exterior, 4. Aguja, 5. Escala, 6. Martillo, 7. Botón de fijación de lectura, 8. Resorte, 9. Resorte, 10. Seguro.

El ensayo se efectúa apretando el percutor contra la superficie examinar, hasta que el martillo, impulsado por un resorte, se descargue sobre el percutor. Después del golpe, el martillo rebota un acierta distancia, la cual se indica por una aguja en una escala graduada. La lectura de la posición de la aguja representa la medida del retroceso en porcentaje del avance del martillo. Básicamente el proceso está constituido por una masa móvil, con una cierta energía inicial, que impacta la superficie de una masa de concreto, produciendo una redistribución de la energía cinética inicial. Parte de la energía es absorbida como fricción mecánica en el instrumento y otra parte como energía de formación plástica del concreto. La parte restante es restituida a la masa móvil en proporción a la energía disponible. Para tal distribución de energía es condición básica que la masa de concreto sea prácticamente infinita con relación a la masa del percutor del aparto, lo que se da en la mayoría de las estructuras. En consecuencias, el rebote del esclerómetro es un indicador de las propiedades del concreto, con relación a su resistencia y grado de rigidez. En la actualidad se encuentra en el mercado varios tipos de esclerómetro: Modelo N Energía de percusión = 2,207 Nm (0,225 kgm), sirve para el control del concreto en los casos normales de construcción de edificios y puentes. Modelo L

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Energía de percusión 0,735 Nm (0,075 kgm) es una reducción del modelo N. Es más apropiado para el examen de elementos en concreto de escasas dimensiones a los golpes. Modelo M Energía de percusión = 29,43 Nm (3 kgm) sirve especialmente para la determinación de la resistencia del concreto en obras de grandes dimensiones y para el examen de calidad de carreteras y pistas de aeródromos de concreto. Sin embargo no es excluyente el uso del modelo M

Todas estas variantes, vienen también provistas de un sistema que permite el registro automático o impresión de cada uno de los resultados de ensayo, evitando que el operador deba detenerse para tomar nota o requiera dictar los valores obtenidos, evitando errores y documentando los registros. ● ● ●

Para efectuar el ensayo se apoya firmemente el instrumento, con el émbolo perpendicular a la superficie, incrementando gradualmente la presión hasta que el martillo impacta y se tome la lectura. Los impactos deben efectuarse a por lo menos 2.5 de distancia Se tomarán 10 lecturas para obtener el promedio. En el caso que una o dos lecturas difieran en más de 7 unidades del promedio, serán descartadas. Si fueran más las que difieren se anulará la prueba.

Los ensayos son influenciados por la característica del concreto en la zona de impacto, los vacíos o la presencia de agregado grueso, disminuyen o incrementan los valores. Esto ocurre a menudo en concretos con agregado mayor de 2” o con menor a 140 kg/cm2 de resistencia, en los cuales el método no es apropiado. El coeficiente de variación del número de rebote decrece con el incremento de la resistencia del concreto. Procedimiento del ensayo Para obtener resultados válidos y reproducibles conviene tener en cuenta las siguientes disposiciones: ●

El método concreto sometido a prueba está fijo en la estructura, teniendo mínima dimensión 100 mm, de espesor. Los especímenes más pequeños deberán ser

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● ●

● ●

sujetados rígidamente. En el caso de probetas, se aconseja fijarlas entre los cabezales de la máquina de comprensión. El área en la cual se podrá efectuar una determinación, por el promedio de una serie de pruebas comprenderá aproximadamente una circunferencia de 150 mm de diámetro. Deberá efectuarse el pulido superficial en la zona de prueba de los especímenes, hasta una profundidad de 5mm, en los concretos de más de 6 meses de edad, en texturas rugosas, en las húmedas y cuando se encuentran en proceso de carbonatación. A efecto se utilizará una piedra abrasiva de carburos de silicio o material equivalente, con textura de grano medio. Aditamento que forma parte del equipo provisto por el fabricante. La posición del aparato, en casos de 4 ensayos comparativos, deberá tener la misma dirección. La posición normal del aparato es horizontal.

Extraccion de nucleos de concreto para ensayo de resistencia La resistencia del concreto, medida por los ensayos de los núcleos y vigas, se ve afectada por la cantidad y distribución de la humedad en la probeta al momento del ensayo. No existe un procedimiento normalizado para acondicionar una probeta que asegure que al momento del ensayo, se encuentre en las mismas condiciones de humedad que el concreto en la estructura. Los procedimientos de acondicionamiento de la humedad en este método de ensayo tratan de proporcionar condiciones de humedad reproducibles que minimicen las variaciones tanto dentro de un mismo laboratorio como entre laboratorios y de reducir los efectos de la humedad introducida durante la preparación de la probeta. No existen relaciones absolutas entre la resistencia a la compresión de un núcleo y la correspondiente resistencia a la compresión de cilindros moldeados y curados en forma estándar. La relación se ve afectada por diversos factores como el nivel de resistencia del concreto, la temperatura y el historial de humedad del lugar y las características de desarrollo de resistencia del concreto. Históricamente, se ha asumido que las resistencias de los núcleos corresponden al 85% de las resistencias de los correspondientes cilindros curados de manera estándar, pero lo anterior no es aplicable a todas las situaciones. El criterio de aceptación para la resistencia de los núcleos debe ser establecido por quien especifica los ensayos. El código ACI 318 proporciona criterios de aceptación para la resistencia de núcleos de construcciones nuevas. APARATOS 4.1 El Taladro de Núcleos, para obtener núcleos cilíndricos mediante una broca hueca con el borde diamantado. 4.2 Sierra, para cortar especímenes en forma de vigas del tamaño adecuado para ser sometidas a ensayos de resistencia a la flexión, y para esmerilar los extremos de los núcleos. La sierra debe tener una hoja de diamante o carburo de silicio capaz de cortar las muestras de manera que se ajusten a las dimensiones necesarias, sin provocar calentamiento excesivo o impactos. Las probetas que contienen acero de refuerzo no se deberán usar para determinar la resistencia a la tracción indirecta. En caso de ensayos para determinar la resistencia a la 27

flexión, no se usarán probetas que tengan refuerzo en la porción sometida a tensión. Nota 1.- Los núcleos que contengan refuerzo y estén destinados a la determinación de la resistencia a la compresión, pueden dar resultados mayores o menores que los núcleos sin acero embebido y, en lo posible, se deben evitar o recortar para eliminar el refuerzo, proporcionando simultáneamente una relación L/D de 1.0 o mayor. 3.2. Extracción de Núcleos – Siempre que sea posible, los núcleos se extraerán perpendicularmente a una superficie horizontal, de manera que su eje sea perpendicular a la capa de concreto tal como se colocó originalmente y cuidando de no hacerlo en vecindades de juntas o bordes obvios del elemento construido. Las probetas tomadas en dirección perpendicular a una superficie vertical o a una superficie irregular, se deberán extraer lo más cerca que sea posible del centro de la pieza y nunca cerca de juntas o bordes de ella. 3.3. Remoción de Losas – Se deberá remover una losa de tamaño suficiente para asegurar las probetas de ensayo deseadas, excluyendo todo concreto agrietado, astillado, mal cortado o con cualquier otra irregularidad. NÚCLEOS 4. PROBETAS PARA DETERMINACIÓN DE LONGITUD Deberán tener un diámetro de cuando menos 95 mm (3.75”). La medida de la longitud de los núcleos se hará conforme se describe en la norma INV E– 419. 5. RESISTENCIA A COMPRESIÓN 5.1. Probetas de Ensayo – Los diámetros nominales de los núcleos para la determinación de la resistencia a compresión deberán ser, como mínimo, de 95 mm (3.75”). Los diámetros de núcleos menores que 95 mm (3.75”) son permitidos cuando es imposible obtener núcleos con una relación longitud – diámetro (L/D) =1 para la evaluación de la resistencia a la compresión. Para concreto con tamaño máximo nominal mayor a 37.5 mm (1 ½”), el diámetro nominal debería ser preferiblemente igual a tres (3) veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso, y necesariamente debe ser como mínimo igual a dos (2) veces el tamaño máximo nominal del agregado grueso. Su longitud, luego del refrentado, deberá estar entre 1.9 y 2.1 veces el diámetro. Si la relación longitud-diámetro del núcleo excede 2.1, se reduce la longitud del núcleo, para que la relación este entre 2.1 y 1.9. Los núcleos con relaciones longitud-diámetro menores a 1.75 requieren correcciones en la medida del esfuerzo a la compresión. No se deberán ensayar núcleos cuya altura sea inferior al noventa y cinco por ciento (95%) de su diámetro antes del refrentado o menor de su diámetro después de dicha operación 5.2. Preparación de las bases – Las bases de los núcleos que van a ser ensayados a la compresión, deberán ser sensiblemente lisas, perpendiculares a su eje longitudinal y del mismo diámetro del cuerpo del núcleo. De ser necesario, las bases se deberán aserrar o maquinar hasta cumplir los siguientes requisitos: Instituto Nacional de Vías E 418 - 3 5.2.1 Las salientes, si las hay, no se deberán extender más allá de 5 mm (0.2“) de la superficie de la base. 5.2.2 Las superficies de las bases no se podrán apartar de la perpendicularidad al eje longitudinal en más de 1: (0.3d) o [1:(8d)] donde d es el diámetro promedio del cilindro

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expresado en milímetros o pulgadas (mm o pulg.) 5.2.3 El diámetro de las bases no deberá diferir en más de 2.5 mm (0.1”) del diámetro medio del núcleo. 5.3. Acondicionamiento en Humedad – Las probetas de ensayo se deberán sumergir en agua saturada de cal a 23º ± 1.7º C (73.4º ± 3.0º F) por un período no inferior a 40 horas, antes someterlas al ensayo de resistencia a la compresión. Durante el lapso transcurrido entre el retiro de las probetas del agua y el ensayo, se deberán cubrir con una sábana, una arpillera húmeda u otra tela absorbente que resulte adecuada. Nota 2.- Cuando lo exija la entidad para la cual se realizan las pruebas, los núcleos se podrán ensayar en una condición de humedad diferente a la alcanzada por la inmersión durante un mínimo de 40 horas. Los factores de corrección por la relación longitud/diámetro que se muestran en la Sección 5.7, son aplicables tanto al concreto seco, como al sometido a inmersión en agua. Instrucciones para la consideración del ensayo en condiciones diferentes a las alcanzadas por inmersión por 40 horas o más, se pueden hallar en el capítulo 17 del documento ACI-301 y en el capítulo 4 del ACI-318. 5.4. Refrentado – Las bases de los núcleos se deberán refrentar antes del ensayo de acuerdo con el procedimiento prescrito en la sección pertinente de la norma de ensayo INV E – 403,. Las superficies refrentadas deberán cumplir los requisitos de uniformidad exigidos en la misma norma. 5.5. Medida – Antes del ensayo, se deberá medir la longitud del núcleo refrentado con aproximación a la décima de pulgada (2.5 mm), longitud que se emplea para el cálculo de la relación longitud/diámetro. El diámetro se determinará promediando dos (2) medidas tomadas en ángulos rectos entre sí, aproximadamente en la mitad de la probeta. Siempre que sea posible, la medida del diámetro se realizará con aproximación a la centésima de pulgada (0.25 mm), pero como mínimo a la décima de pulgada (2.5 mm). No se ensayarán los núcleos cuya diferencia entre el diámetro mayor y el diámetro menor, exceda el 5% de su diámetro promedio Nota 3.- La mayoría de los núcleos no tienen la lisura suficiente para justificar medidas del diámetro con aproximación mayor a la décima de pulgada (2.5 mm). 5.6. Ensayo – El ensayo a compresión de los núcleos se efectuará tal como se describe en la norma INV E – 410, “Resistencia a la compresión de cilindros de concreto”. Los núcleos se ensayarán dentro de los siete días siguientes a la extracción, si no se especifica de otra manera. 5.7. Cálculos – El cálculo de la resistencia a la compresión de cada probeta se realizará utilizando su sección transversal basada en el diámetro medio determinado según se indicó en la Sección 5.5. Si la relación longitud/diámetro es apreciablemente inferior a 1.75, la resistencia a compresión calculada se deberá multiplicar por un factor de corrección, como se indica a continuación: Instituto Nacional de Vías E 418 - 4 Relación L/D Factor de corrección de resistencia a 1.75 0.98 1.50 0.96 1.25 0.93 1.00 0.87 a Estos factores de corrección se aplicarán a concreto liviano (1600 a 1920 kg/m3 ) y a concreto normal, y son aplicables tanto a concreto seco como húmedo en el momento del ensayo. Los valores que no estén indicados en la tabla, se obtendrán por interpolación. Los factores de corrección son aplicables para resistencias nominales a la compresión entre

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2000 y 6000 lb/pul² (13.8 a 41.4 MPa). (Los factores de corrección dependen de diferentes condiciones, tales como la resistencia y el módulo elástico. Los valores que se dan en la tabla son promedio). 5.8. Informe – Los resultados se informarán como lo exige la norma INV E – 410, adicionando los siguientes datos: 5.8.1 Longitud de la probeta antes y después del refrentado. 5.8.2 Resistencia a la compresión aproximada a 69 kPa (10 psi) cuando el diámetro se haya medido con aproximación de 0.25mm (0.01”), y a 345 Kpa (50 psi) cuando el diámetro se haya medido con aproximación de 2.5mm (0.1”), luego de la corrección de la relación longitud/diámetro, si ella se requiere. 5.8.3 Dirección de aplicación de la carga en la probeta con respecto al plano horizontal del concreto. 5.8.4 Condición de humedad en el momento del ensayo. 5.8.5 Fecha y hora de obtención, empacado y ensayo del núcleo. 5.8.6 Si fue usada agua para la preparación de las bases de los núcleos, se anotara la fecha y hora en que se completaron las bases y se empaco el núcleo. 5.8.7 Tamaño máximo nominal del agregado pétreo del concreto. 5.9. Precisión 5.9.1 Se ha encontrado que para un simple operador el coeficiente de variación en núcleos es 3.2% para un rango de resistencia a la compresión comprendido entre 32.0 MPa (4500 psi) y 48.3 MPa (7000 psi). Por consiguiente, los resultados de dos ensayos dirigidos apropiadamente con el mismo operador en Instituto Nacional de Vías E 418 - 5 núcleos en la misma muestra de material, no deberían diferir el uno del otro en más de 9% de su promedio. 5.9.2 Se ha encontrado que para precisión multilaboratorio el coe ficiente de variación en núcleos es 4.7% para un rango de resistencia a la compresión comprendido entre 32.0 MPa (4500 psi) y 48.3 MPa (7000 psi). Por consiguiente, los resultados de dos ensayos conducidos apropiadamente, sobre núcleos obtenidos del mismo concreto endurecido (donde un ensayo simple es definido como el promedio de dos observaciones (núcleos), cada una realizada en perforaciones adyacentes de diámetro 100 mm (4”) ), y probados por dos laboratorios diferentes no deben diferir el uno del otro en más de 13% de su promedio. 5.10. Tolerancias No hay ningún estándar aceptado para la determinación de la tolerancia en este ensayo, ninguna declaración sobre tolerancia se ha hecho. 6. RESISTENCIA A LA TRACCIÓN INDIRECTA 6.1. Probetas para Ensayo – Estarán de acuerdo con los requisitos sobre dimensiones, indicados en las Secciones 5.1, 5.2.1 y 5.2.2. Las bases no se deberán refrentar. 6.2. Condiciones de Humedad – Antes de ensayarlos, los núcleos deberán ser

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acondicionados como se describe en la Sección 5.3. 6.3. Superficies de Soporte – La línea de contacto entre la probeta y cada pieza de apoyo deberá ser recta y libre de salientes o depresiones mayores de 0.01 pulgadas (0.25 mm). En caso contrario, la probeta deberá ser rectificada o refrentada de manera de producir líneas de apoyo que cumplan estos requisitos. No se usarán probetas con salientes o depresiones superiores a 0.1 pulgadas (2.5 mm). Cuando se emplee refrentado, la capa deberá ser tan delgada como sea posible y deberá estar formada de pasta de yeso de alta resistencia. 6.4. Ensayo – Las probetas se ensayarán de acuerdo con lo indicado en la norma INV E – 411 “Ensayo de tracción indirecta de cilindros normales de concreto”. 6.5. Cálculos e Informe – El cálculo de la resistencia y el informe se harán conforme lo indica la norma INV E – 411. Cuando se haya requerido rectificación o refrentado de las probetas, el diámetro se deberá medir entre las superficies terminadas. Se deberá indicar que la probeta es un núcleo y su condición de humedad en el momento del ensayo. 7. RESISTENCIA A LA FLEXIÓN 7.1. Probetas para Ensayo – Una viga para el ensayo de resistencia a la flexión deberá tener, en general, una sección de 150 mm x 150 mm (6”x6”) (Nota 4). El espécimen deberá tener, cuando menos, 530 mm (21”) de longitud, pero cuando se vayan a realizar dos ensayos de resistencia a la flexión sobre un espécimen, éste deberá tener no menos Instituto Nacional de Vías E 418 - 6 de 840 mm (33”) de longitud. La operación de aserrado se deberá efectuar de manera que el concreto no se vea debilitado por golpes o por calor. Las superficies aserradas deberás ser lisas, planas, paralelas y libres de huellas, salientes y ranuras. Se deberá tener cuidado durante el manejo de las vigas aserradas, con el fin de evitar astillamientos o agrietamientos. Nota 4.- En muchos casos, particularmente con prismas cortados de losas de pavimentos, el ancho estará gobernado por el tamaño del agregado pétreo y la profundidad por el espesor de la losa. 7.2. Acondicionamiento en Humedad – Las probetas de ensayo se deberán sumergir en agua saturada de cal a 23º ± 1.7º C (73.4º ± 3.0º F) por un período no inferior a 40 horas antes de efectuar el ensayo a flexión. El ensayo se deberá efectuar con la mayor prontitud luego de sacar las probetas del agua. Durante el lapso transcurrido entre la remoción del agua y el ensayo, se deberán cubrir con una sábana, una arpillera húmeda u otra tela absorbente que resulte adecuada. Nota 5.- Cuando lo exija la entidad para la cual se realizan las pruebas, las vigas se podrán ensayar en una condición diferente a la alcanzada por inmersión durante un mínimo de 40 horas. Cantidades relativamente pequeñas de secado de la superficie de vigas para ensayo de resistencia a la flexión, inducen esfuerzos de tensión en las fibras extremas, los cuales reducen notoriamente la resistencia a la flexión. 7.3. Ensayo – Las probetas se ensayarán de acuerdo con las disposiciones de la norma INV E – 414, “Resistencia a la flexión del concreto. Método de la viga simple cargada en los tercios de la luz”.

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Nota 6.- Las resistencias a compresión de porciones de vigas rotas a la flexión, se pueden determinar ensayando dichas porciones como cubos modificados, de acuerdo con la norma INV E – 413, “Resistencia a la compresión del concreto usando una porción de viga rota en el ensayo de flexión”. Nota 7.- El aserrado puede producir reducciones sustanciales de la resistencia a la flexión; por lo tanto, las vigas se deberán ensayar con una superficie moldeada en tensión siempre que sea posible. Se deberá indicar la ubicación de la cara de tensión respecto a la posición del concreto como fue colocado, así como la posición de las superficies aserradas. 7.4. Informe – Los resultados se deberán informar de acuerdo con lo que resulte aplicable de la norma INV E – 414 y los requerimientos de este método, incluyendo la condición de humedad de las vigas en el momento de ensayo, y las caras de tensión con respecto a su posición en la máquina de ensayo. 8. NORMAS DE REFERENCIA AASHTO T 24 – 05 ASTM C 42 – 04

Ensayo de pulso ultrasónico en concreto

Los ensayos no destructivos constituyen hoy en día una herramienta muy útil para determinar la calidad del concreto endurecido. Entre una gama variada de estos ensayos, el ultrasonido o método de medición de pulso ultrasónico se utiliza con éxito desde hace más de 50 años en muchos países. Es un método que día a día ha ido incrementando sus aplicaciones en el campo de la tecnología del concreto, como una alternativa de ensayo no destructivo. El método del ultrasonido tiene hoy entre sus especificaciones a la ASTM C597 –Standard Test Method for Pulse Velocity Through Concrete, que consigna la metodología y exigencias para aplicar el método del pulso ultrasónico. La reglamentación británica también ha publicado algunas recomendaciones para medir de la velocidad de pulsos de ultrasonido en el concreto. Entre las ventajas del ensayo de pulso ultrasónico tenemos: ● Cualquiera que sea el medio de propagación de las ondas, se necesita una única medida para obtener un valor representativo. Es decir, la dispersión de este ensayo resulta muy baja. * Es un ensayo con elevada confiabilidad y fácil de realizar, sin dejar de lado que se refiere a uno de los ensayos no destructivos al concreto, con lo que, además, se garantizan repetitividad y versatilidad. ● Diversos autores consideran que, aunque este ensayo no permite evaluar

32

directamente la resistencia del concreto, correlacionando las medidas ultrasónicas con la resistencia a partir de una combinación del método con calibración en laboratorio, podría ofrecerse una estimación de la resistencia característica del concreto ensayado con una precisión de ± 20%. ● El método se basa en un fenómeno físico muy bien conocido: la propagación de ondas en un medio material, el cual puede tornarse complejo cuando el medio de propagación es heterogéneo. Este hecho implica diferentes fases que componen al material, con diferentes propiedades elásticas relativas a la propagación de ondas, heterogeneidad que representa una limitación en el conocimiento de la forma del frente de onda, así como también en el camino seguido por ella. ● Las ondas de sonido se propagan en los medios sólidos a partir de excitaciones vibratorias en forma de ondas, y la velocidad de estas depende de las propiedades elásticas del medio en que se propagan, de manera que, conociendo la velocidad del sonido y la masa del sólido, es posible estimar las propiedades elásticas del medio, las cuales se pueden relacionar con los parámetros de calidad del material El ensayo de pulso consiste en medir el tiempo que demora un pulso ultrasónico (frecuencia entre 20 y 150 kHz) al recorrer la distancia entre un transductor emisor Tx y un transductor receptor Rx, ambos acoplados al concreto en estudio.Mediante el transductor electroacústico emisor se genera un impulso de vibración longitudinal. Después de recorrer una determinada distancia L, el segundo transductor (Rx) recibe la señal y, por medio de un circuito electrónico se mide el tiempo de tránsito o de propagación del impulso a través del material. De ahí que algunos especialistas lo establecen como una herramienta ideal, muy simple y versátil, para determinar la uniformidad en el concreto, tanto a nivel de campo como a nivel de laboratorio. En este caso, lo idóneo resulta ser la toma estratégica de muestras de concreto endurecido, evitando en cualquier caso la existencia de acero de refuerzo en la muestra. Una vez desarrolladas las extracciones, se llevan a cabo mediciones directas en los especímenes y se obtiene así el tiempo de pulso ultrasónico. Conocida la velocidad de pulso ultrasónico, y adicionalmente determinada la densidad del material por un simple pesado de los especímenes en estudio, y por supuesto conociendo el volumen de la muestra, por medio de una ecuación, se 33

puede evaluar el módulo de elasticidad dinámico. Pull

-

out

test

El método se basa en extraer un elemento que previamente ha sido embebido en el hormigón, bien sea durante el vaciado, o bien con taladro y adhesivo, midiendo la fuerza necesaria para lograr esa extracción. En este caso el concreto falla por esfuerzos de tensión y cortante, lográndose una buena correlación con su resistencia a la compresión. El método ha sido usado en Rusia desde 1935, pero sólo después de estudios que mostraban una buena correlación entre sus resultados y la resistencia a la compresión, y su poca variabilidad, se empezó a poner en práctica en la

década

del

70.

Tiene un inconveniente y es que necesita ser planeado con anterioridad para dejar embebidos en el concreto los insertos; pero en nuestro medio no están comercializados los sistemas de extracción. Además de ser una prueba parcialmente destructiva dependiendo de la relación profundidad de penetración/menor dimensión de la sección. Como alternativa se ha planteado aplicar una fuerza asociada con una resistencia mínima; si ésta se alcanza sin que se presente desprendimiento se considera que el hormigón del elemento ensayado cumple los requisitos de resistencia

y

no

hay

necesidad

de

llegar

hasta

la

extracción

final.

Otra desventaja es que con este método sólo se evalúa la calidad del hormigón superficial, pues la profundidad de anclado no debe soprepasar los 10 cm, ya que una profundidad mayor implicaría fuerza de extracción muy grande y por lo tanto equipos mas poderosos y costosos que afectarían el aspecto práctico y económico del

método.

Los resultados del método se ven afectados por la presencia del acero de refuerzo, la perpendicularidad del inserto y la forma en que es aplicada la fuerza de extracción: Ver figura N° 11

34

Penetración

de

proyectiles

Es una variante del índice esclerométrico, que busca evaluar la resistencia del hormigón por la profundidad de penetración de un proyectil. Con la pistola se efectúan disparos en los vértices de un triángulo equilátero de 18 cms de lado y se determina la profundidad de penetración como la diferencia entre la longitud inicial y la

longitud

que

sobresale

del

proyectil.

Presenta una alta dispersión de resultados y valores no siempre concordantes con las

curvas

de

calibración

suministradas

por

los

fabricantes.

Los resultados dependen mucho del agregado utilizado, es un ensayo que mide la resistencia del concreto superficial, al igual que el índice esclerométrico se utiliza en ensayos comparativos, pero presenta una desventaja con relación al anterior en que produce

descascaramiento.

ANEXOS

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FISURAS POR CORROSIÓN DE ARMADURAS CARACTERÍSTICAS 1.- Fisuras paralela y superpuesta a una armadura. 2.- El ancho generalmente de medio a grande. CAUSAS 1.-La causa es la corrosión de la armadura, bien por escasez de recubrimiento, bien por falta de capacidad de protección del concreto. 2.- La formación de óxido ejerce presión sobre el recubrimiento provocando el estallido del concreto.

FISURAS DE REACCIÓN ÁLCALIS – ÁRIDOS CARACTERÍSTICAS 1.- Fisuración en malla o en estrella 2.- A veces se presenta exudaciones blancas de gel o de calcita 3.- Pueden presentarse deformaciones notables de la superficie. O conos de expulsión de granos reactivos muy próximos a la superficie 4.- Suelen aparecer entre dos a cinco años de edad del concreto.

CAUSAS 1.- Son debidas a una reacción entre áridos que contengan sílice reactiva y cemento cuya concentración es alta en álcalis y solo se presenta en atmósfera húmeda.

FISURA EN UNA COLUMNA PRODUCIDA POR CORROSIÓN DE LA ARMADURA CARACTERÍSTICAS

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1.- Fisuras superpuestas longitudinalmente a la armadura 2.- Aparecen preferentemente en barras de esquina 3.- El ancho evoluciona hasta valores muy altos (hasta 0.5/1mm) 4.- Usualmente aparecen entre dos a cinco años a partir del vaciado del concreto y a veces en fechas mucho más tardías CAUSAS 1.-La causa es la corrosión de la armadura, bien por escasez de recubrimiento, bien por falta de capacidad de protección del concreto del recubrimiento. 2.- La formación de óxido ejerce presión sobre el recubrimiento provocando se estallido.

FISURAMIENTO DE UN MURO ARMADO POR CONTRACCIÓN TÉRMICA INICIAL CARACTERÍSTICAS 1.-Fisuras de ancho apreciable (0.15 a 0.3mm) 2.-Aparecen generalmente entre un día y una semana a partir del vertido del concreto CAUSAS 1.-Aparecen habitualmente en muros ejecutados sin juntas de contracción y/o sin suficiente armadura de retracción y temperatura 2.- Enfriamiento demasiado rápido, temperaturas altas (debidas a la lenta disipación del calor de hidratación), respecto a la temperatura ambiente. 3.- Cemento inadecuado o excesiva cantidad de cemento por m3 de concreto.

FISURACIÓN EN MUROS Y LOSAS

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CARACTERÍSTICAS 1.-Fisuras de ancho pequeño a medio (0.05 a 0.2 mm) 2.-Distribución anárquica 3.-Escasa profundidad 4.-Generalmente aparecen entre un día y una semana a partir del vertido del concreto

CAUSAS 1.-Encofrados excesivamente impermeables 2.-Curado deficiente 3.-Llaneado o fratasado excesivo

FISURACIÓN EN CABEZA DE PILAR CARACTERÍSTICAS 1.-Rotura con expulsión de material, pandeo de armaduras longitudinales y posibles apertura de ganchos de cercos rotula de estos 2.-Fisuras ortogonales a la directriz 3.- Ancho muy grande, hasta 2mm. CAUSAS 1.- Fisuras debidas a defectos locales, tales como baja resistencia del concreto en cabeza de pilar, estribos con disposición inadecuada para zonas sísmicas, etc. Que son puestos en evidencias por la acción sísmica. 2.- Dimensionamiento inadecuado para resistir los esfuerzos producidos por la acción sísmica.

CONCLUSIÓN

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Gracias a nuestra investigación documental sobre las patologías del concreto pudimos comprender de mejor forma las causas, sintomas y caracteristicas de estas. El estudio de la durabilidad de las estructuras de concreto armado y pretensado ha evolucionado gracias al mayor conocimiento de los mecanismos de transporte de líquidos y gases agresivos en el concreto, y así se permite evaluar la vida útil de una estructura en el tiempo, expresada en número de años y no en criterios subjetivos del tipo “más o menos adecuada” para un cierto grado de exposición. Se requiere, conocer, evaluar y clasificar el grado de agresividad del ambiente y, por otro, conocer el concreto y la estructura, estableciendo entonces una correspondencia entre ambos, es decir, entre la agresividad del medio y la durabilidad del concreto de la estructura. Para lograr un buen acabado en el concreto, se deben emplear materiales, equipos, herramientas, mano de obra y procedimientos que permitan entregar una obra cuyos defectos se encuentren en el rango de tolerancia establecido. Para esto se debe tener un conocimiento profundo de las causas que originan los defectos, de tal manera que se puedan enfocar los esfuerzos para reducir al mínimo posible, o eliminar en el mejor de los casos, estas causas y así mismo los defectos sobre la superficie. Las tolerancias permisibles para los defectos superficiales del concreto están definidas según el grado de exposición del elemento, la distancia de observación, el tamaño del defecto y el porcentaje del área afectada con respecto al área total.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto. Concreto arquitectónico. 1ª ed. México, 1980. ISBN 968-464- 000-5.

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ANEFHOP. Manual de consejos prácticos sobre hormigón. Módulo 13089, España, HOP. “Patologia del concreto” Dr. Genner Villarreal Castro “Patologías, causas y soluciones del concreto arquitectónico” Tatiana Figueroa; Ricardo Palacio; REvista EIA 2008, (10).

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