Fisuras y grietas en estructuras de concreto

Fisuración varía

La fisuración se trata de una rotura en la masa del hormigón que se manifiesta exteriormente con un desarrollo lineal. La fisuración se produce cuando la tensión, generalmente de tracción, a la que se encuentra sometido el material sobrepasa su resistencia.

En todas las construcciones de hormigón pueden aparecer fisuras que pueden manifestarse al cabo de años, de semanas, de días, o solamente de horas y que pueden estar motivadas por causas múltiples, unas veces actuando en solitario y otras asociadas a otros fenómenos.Las fisuras se distinguen por la edad de aparición en un elemento estructural, en su forma y trayectoria, abertura, movimiento, etc. La determinación de las causas que han provocado las fisuras es importante como medida previa a la reparación. Necesitamos aislar las causas para comenzar a reparar.Las fisuras pueden ser la vía por la cual pueden entrar al hormigón, principalmente, los agentes agresivos de tipo químico. No hay que pensar, que las estructuras fisuradas de hormigón son siempre peligrosas, lo que importa conocer es el tipo de elemento estructural en que han aparecido y la naturaleza de las

fisuras. Éstas son especialmente peligrosas cuando sobrepasan determinados espesores y cuando están en determinados ambientes.Si tenemos en cuenta el momento en el que aparecen en el hormigón, distinguimos fisuras que se manifiestan en estado plástico y las que tienen lugar en el endurecido.En todo proceso de fisuración se pueden observar dos etapas: una microfisuración inicial y una macrofisuración posterior. Las micro fisuras no son apreciables a simple vista pues, en general, no aparecen al exterior sino para convertirse en macro fisuras que son las que podemos llegar a evaluar. Se consideran micro fisuras las fisuras en las que el espesor es inferior a 0,05 mm.También podemos clasificar las fisuras en función del movimiento que admitan diferenciando entre: fisuras estabilizadas o muertas en las que se llega a una abertura determinada y el proceso queda parado como ocurre, por ejemplo, en un proceso de retracción hidráulica; las fisuras en movimiento, aquellas en las que la fisuración continúa normalmente con una velocidad decreciente hasta llegar a la estabilización y, las fisuras vivas en las que la abertura es variable de acuerdo con la temperatura, con solicitaciones dinámicas, etc.Así mismo, las fisuras también pueden ser catalogadas como fisuras estructurales y fisuras no estructurales. Las fisuras estructurales son las debidas al alargamiento de las armaduras o a las excesivas tensiones de tracción o compresión producidas en el hormigón por los esfuerzos derivados de la aplicación de las acciones exteriores o de deformaciones impuestas. Las fisuras no estructurales son las producidas en el hormigón, bien durante su estado plástico, bien después de su endurecimiento, pero generadas por causas intrínsecas, es decir, debidas al comportamiento de sus materiales constituyentes (asiento plástico, retracción plástica, contracción térmica inicial, retracción hidráulica.)

FISURAS POR RETRACCIÓN HIDRAULICA

Fisuras de retracción plástica.

Son características del hormigón fresco y son producidos por la tensión capilar en los poros llenos de agua apareciendo como consecuencia de un retraso en el curado o protección del hormigón (exudación). Se produce fundamentalmente entre la primera hora y las seis horas a partir de su vertido, aunque a veces pueden incluso aparecer al día siguiente. Tienen una gran importancia en aquellos elementos estructurales en los cuales prevalece la superficie sobre el volumen (losas) y en especial cuando hay una pérdida rápida de agua causada por tiempo seco, viento o altas temperaturas. La fisuración se facilita si existen cerca de la superficie armaduras o áridos gruesos que impidan la deformación del hormigón.La aparición de estas fisuras es mas frecuente en tiempo seco, soleado y sobretodo con viento, aunque las temperaturas no sean altas, por lo que pueden aparecer también en tiempo frío e incluso húmedo si existe viento.Las fisuras de retracción plástica suelen ser superficiales con aberturas que oscilan entre 2 y 3 mm y van decreciendo conforme van profundizando en la pieza. También es habitual que lleguen a atravesar el espesor de las losas, a diferencia de las fisuras de asentamiento plástico. Este tipo de fisuras son muy frecuentes en las losas de hormigón y pueden mostrarse, por lo general, de las siguientes maneras: pueden seguir líneas paralelas diagonales, aproximadamente a 45º con las esquinas, con distancias entre ellas comprendida entre los 20 centímetros y los 2 metros; presentarse a modo de crestas onduladas, o siguiendo un patrón indeterminado formando generalmente una especie de malla. También es común que sigan el recorrido de las armaduras o de alguna cualidad física de la pieza, como por ejemplo un cambio de sección o una interrupción en el hormigonado.Las fisuras de afogarado (o fisuras en mapa) son un tipo de retracción plástica superficial intensa. Son siempre superficiales y generalmente de menos de 1 cm. de profundidad y de 0,05 a 0,5 mm de anchura aproximadamente. Suelen aparecer en la primera semana (a veces mucho después) después del hormigonado, durante la fase de endurecimiento. En los elementos de espesor variable, las fisuras aparecerán con más profusión en las partes más delgadas. Por lo general, las fisuras de afogarado se manifiestan como un dibujo en forma de red o malla no regular de entre 5 y 10 cm. de lado. No siguen líneas determinadas sino que se ramifican y presentan sinuosidades debido a que aparecen cuando el hormigón no tiene prácticamente resistencia y han de adaptarse al contorno de los áridos a los cuales no pueden romper. Tienen una finura tal que, a veces, solo se las percibe después de cierto tiempo cuando se han llenado de suciedad o polvo. Los nidos de fisuras son concentraciones fuertes de fisuras en una determinada zona.

Fisuras por asentamiento plástico

Aparecen siguiendo las líneas de las barras de armado en aquellos elementos de hormigón que han sufrido un asentamiento plástico, es decir, un desplazamiento de las partes sólidas hacia el fondo del encofrado debido a la acción de la gravedad y del agua hacia la superficie del hormigón.En general, se trata de fisuras amplias y poco profundas, de escasa trascendencia estructural, aunque pueden tener incidencia en los efectos de corrosión de las armaduras al quedar desprotegidas. Suelen aparecer generalmente durante las tres primeras horas después del vertido del hormigón y, en algunas ocasiones, hasta las seis e incluso ocho horas posteriores. Aparecen en los lugares donde el movimiento de asentamiento derivado del descenso de la masa de hormigón se haya limitado. En función de la forma concreta de dicha restricción, se pueden distinguir los siguientes tipos:

o

Fisuras marcadas inmediatamente encima de las armaduras horizontales, ya sean éstas las armaduras principales o los estribos.

Fisuras horizontales en elementos verticales (como pilares, muros, etc.) cuando los estribos limitan el movimiento del hormigón al descender.

Fisuras coincidiendo con cambios bruscos de sección. Son muy frecuentes en forjados reticulares. Se forma a causa de la diferencia de asentamiento del hormigón según los diferentes grosores.

Fisuras coincidiendo con secciones delgadas de hormigón. Cuando el plano de las armaduras no permite el descenso del recubrimiento y lo desolidariza del resto de la pieza.

Fisuras por retracción de secado

Se producen a consecuencia de las tensiones de tracción creadas en la masa de hormigón al quedar impedida la deformación provocada por los cambios volumétricos en la retracción de secado.Las fisuras de retracción de secado, a diferencia de las de retracción plástica, suelen tener una anchura constante y un trazado limpio sin entrecruzarse ni ramificaciones. Si la distribución de las fisuras es buena, estas fisuras de retracción son muy estrechas, del orden de 0,05 a 0,1 mm de anchura y es frecuente que no tengan más de 0,02 mm. Tampoco son profundas y no suelen penetrar en el hormigón de 4 a 10 mm. Pueden aparecer a partir de las dos o tres semanas desde el vertido del hormigón, pero el riesgo de su aparición persiste en

condiciones normales hasta un año, retardándose a veces hasta los dos y tres años, en función de las condiciones de sequedad atmosférica.En este tipo de fisuración juegan un papel importante la rigidez del elemento estructural y sobretodo, la del conjunto estructural que le afecta. Se puede dar el caso de que en vez de producirse la fisuración en el elemento que se acorta, se produzca en los elementos que están unidos a él. Este efecto es frecuente en vigas de sección grande y muy armadas unidas a pilares esbeltos y poco rígidos; en este caso las fisuras aparecen en la cabeza y pie de los pilares en vez de en la viga. En el caso contrario, en vigas con luz más o menos grande, pueden aparecer fisuras perpendiculares a su eje, de espesor cons-tante, que seccionan las vigas si éstas se encuentran coaccionadas por pilares de gran rigidez.Un caso típico de fisuras de retracción hidráulica lo tenemos en el caso de un pórtico de una crujía con dos vigas a distinto nivel. Si la viga superior tiene más rigidez y está más armada que la inferior retraerá menos que ésta, dando lugar a que ésta última sea la que se fisure.En los forjados pueden aparecer fisuras de retracción si estos están coaccionados por vigas o nervios unidos a ellos.La retracción en elementos verticales puede originar fisuras en elementos horizontales que funcionen hiperestáticamente con ellos. En el caso de retracción diferencial en los diferentes elementos verticales, da lugar a un estado tensional en las vigas y forjados que puede ser comparable al producido por un asiento diferencial del terreno.La retracción en láminas y cáscaras, al tener más libertad de deformación que los otros elementos estructurales, se traduce en una reducción de las flechas si las vigas de borde impiden los movimientos en estas líneas. Sin embargo, al deformarse la lámina por retracción pueden aparecer fisuras en su intradós. Las fisuras de retracción en láminas deformables, pero coaccionadas en sus bordes, son muy parecidas a las de flexión presentando una abertura variable que va disminuyendo desde el intradós hasta la línea neutra de la sección.Los muros de contención de tierras son elementos de gran masa con tendencia a sufrir los efectos de la retracción. Por lo general, las fisuras en estos muros, suelen presentarse en su coronación y van decreciendo hacia el terreno a la vez que van cerrándose hasta llegar a desaparecer en la proximidad de éste debido a que la humedad y el abrigo que proporciona el terreno son unas condiciones muy favorables para el curado.La fisuración por retracción hidráulica puede afectar solamente a los recubrimientos. Esto ocurre en los elementos muy armados en los que las propias armaduras son las que coaccionan los movimientos del núcleo de la pieza y no los de ellos que al ser más superficiales son más propensos a retraer, dando lugar a la aparición de fisuras superficiales y en ocasiones a pequeños desprendimientos localizados en zonas del recubrimiento.

FISURAS DE ENTUMECIMIENTO HIDRAÚLICO

Aquellas que aparecen a consecuencia del aumento de volumen del hormigón, como consecuencia de un contacto permanente con el agua. Desde el punto de vista de la fisuración, son menos peligrosas que las de retracción debido a la menor resistencia a tracción de los hormigones y a los valores relativos más altos de las retracciones con respecto a los entumecimientos.

FISURAS TÉRMICAS

Las fisuras suelen aparecer en la superficie en forma de un mapa de fisuras de escasa profundidad (algunos milímetros o centímetros). A veces son tan finas que sólo se observan si se humedece con agua la superficie del hormigón. Las diferencias de temperatura dentro de la masa del hormigón producen cambios volumétricos diferenciales en la misma y cuando la tensión de tracción generada es superior a la resistencia del hormigón se produce la rotura del mismo.

Fisuras de dilatación

El hormigón se contrae con el frío y con el calor aumenta su volumen y, con él, su longitud. Si no se determinan estos movimientos en la estructura se llegará, en general, a la fisuración, porque el movimiento no quedará absorbido por una red de juntas debidamente situadas. Como consecuencia de estas omisiones se formarán fisuras en el hormigón.

Fisuras por contracción térmica inicial

Suelen aparecer entre el primer y quinto día después del vertido, cuando el hormigón ha finalizado ya su fraguado. La expansión que produce el calor generado por las reacciones de hidratación del cemento provocan tensiones en las zonas a temperaturas más frías del mismo elemento, por estar en contacto con el ambiente, o con volúmenes de hormigón puestos en obra con anterioridad que van impidiendo su libre movimiento de retracción inicial. Abundan especialmente en los muros de contención, en las losas y, en general, en aquellos elementos de espesor considerable, en especial cuando la disipación de calor del núcleo se halla impedido por alguna de sus superficies. Suelen confundirse con las de retracción hidráulica ya que hay una elevada coincidencia con los lugares habituales de aparición y con algunos de los factores que influyen en su formación.

FISURAS DE ORIGEN QUÍMICO

Las reacciones químicas producidas entre algunos tipos de áridos silíceos y los álcalis existentes en el hormigón, el ataque de ácidos, sulfatos etc., pueden dar lugar a reacciones expansivas que se manifiestan inicialmente mediante una fisuración superficial del hormigón.

Fisuras por reacción árido-álcali

Los daños que presentan los hormigones dañados por la reacción árido-álcali se manifiestan en forma de pequeñas fisuras de forma irregular que aparecen en la superficie de los mismos, o en forma irregular que aparecen en la superficie de los mis-mos, o en forma de cráteres localizados. El daño se inicia con una pequeña superficie fisurada de forma irregular seguida eventualmente por una completa desintegración. La expansión progresa en las direcciones de menor resistencia originando fisuras paralelas a la superficie y en la dirección de los esfuerzos de compresión a que esté sometido el elemento.

Fisuras por oxidación de áridos sulfurosos

Se manifiesta en forma de fisuras poligonales o rectas que van aumentando hasta convertirse en grietas. A su vez, y tal y como se comenta más adelante, van produciendo un hinchazón y del hormigón en la zona afectada.

Fisuras por corrosión de la armadura

Las fisuras debidas a la corrosión de armaduras y consiguiente expansión del óxido son paralelas a la dirección de la armadura. La causa es la corrosión de la armadura, bien por escasez de recubrimiento, bien por falta de capacidad de protección del hormigón. La formación de óxido sobre la barra de acero ejerce presión sobre el recubrimiento provocando su estallido. Por lo general, las fisuras aparecerán manchadas de óxido, por lo que esta patología es muy fácil de detectar. En barras sometidas a compresión, tales fisuras tienen la misma dirección que las que hubieran podido deberse al estado tensional de la pieza. Las debidas a corrosión de la armadura principal se caracterizan porque se encuentran próximas a los vértices y porque, con frecuencias, los labios de la fisura se encuentran en distinto plano. El ancho evoluciona hasta valores muy altos (hasta 0,5/1 mm. Así mismo, la fisuración también puede suponer una causa secundaria de corrosión de armaduras.

FISURAS POR ADHERENCIA

Se produce en zonas en que la armadura que trabaja a tracción se encuentra insuficientemente anclada. Se caracteriza por fisuras normales a la armadura, acompañada en ocasiones por fisuras paralelas a aquellas.

FISURAS DEBIDAS A ACCIONES MECÁNICAS

Aquellas que aparecen en los elementos estructurales cuando se ha producido el agotamiento del hormigón. Sin embargo, la fisuración no es por sí misma un indicio alarmante, dado que lo habitual es que las piezas de hormigón se fisuren en estado de servicio. De hecho, el estudio de las deformaciones en estructuras flectadas de hormigón, tiene dos estados que se diferencian por que la pieza pasa de un primer estado sin fisurar a un segundo estado fisurada, sin que ello implique problemas patológicos. Para comprobar si realmente corresponde a una situación de alarma, es preciso atender a su evolución. Formas de las fisuras en el hormigón según las distintas solicitaciones:

Fisuras por compresión

Las fisuras de compresión son paralelas a la dirección del esfuerzo. La separación entre ellas es muy variable y su trazado es irregular debido a la heterogeneidad del hormigón. Las fisuras pueden tener trazados diferentes a los indicados si la pieza está impedida de deformarse en determinadas zonas. Las piezas muy esbeltas sometidas a compresión pueden presentar fisuras muy peligrosas en la parte central de las mismas y sólo en una de sus caras. Estas fisuras, que suelen ser finas y estar muy próximas unas a otras, pueden ser índice bastante claro de la iniciación de un fenómeno de pandeo.Hay una diferencia esencial entre las fisuras de compresión y las de tracción: las fisuras de tracción aparecen repentinamente mientras que las de compresión empiezan a hacerse visibles con esfuerzos inferiores a los de rotura y van aumentando de tamaño de forma continua.

Fisuras por tracción

Las fisuras producidas por la acción de esfuerzos de tracción presentan superficies perpendiculares a la dirección del esfuerzo. Son fisuras poco frecuentes en el hormigón armado ya que lo impiden las armaduras. Sin embargo, cuando las deformaciones de las barras sobrepasan un determinado valor, pueden aparecer coincidentes, en general, con el lugar donde están colocados los estribos. Son fisuras que aparecen de forma súbita y atraviesan la sección.

Fisuras por flexión

Este tipo de fisuras pueden presentar aspectos diferentes según correspondan a flexión simple o a flexión combinada con esfuerzo cortante. Las fisuras por flexión simple aparecen en las proximidades de las armaduras sometidas a tracción y progresan verticalmente buscando la línea neutra, a la vez que su anchura va disminuyendo, para curvarse buscando el punto de aplicación de las cargas y desaparecer en la zona de compresión. En el caso de las vigas, este tipo de rotura se presenta prácticamente siempre, aunque en forma de fisuras muy repartidas, que no van más allá de la armadura inferior. En algunos casos, esta fisuración va acompañada o precedida por el deterioro de la zona de compresión. En ésta pueden aparecer fisuras paralelas a la directriz de la barra, similares a las producidas por la compresión simple. Estas fisuras pueden no aparecer y dar paso directamente a la plastificación y rotura del hormigón.Si la flexión es compuesta es posible que sea la fibra más comprimida la que sufra la fisuración. Es normal que vigas sometidas a flexión con cargas concentradas próximas a los apoyos se fisuren por cortante y no por flexión.

Fisuras por cortante

En el caso de esfuerzo cortante simple, como la resistencia a tracción es muy inferior a la de compresión, las fisuras serán perpendiculares a la tensión de tracción. Las fisuras de cortante suelen aparecer en el alma de las vigas sometidas a flexión y van progresando hacia las armaduras para llegar finalmente hasta los puntos de aplicación de las cargas con lo cual dividirán las piezas en dos partes. Su inclinación sigue el antifunicular de las cargas que actúan sobre el elemento, fisurando al hormigón su este no dispone de armadura suficiente para absorber las tracciones producidas.

Fisuras por torsión

Las fisuras debidas a la torsión aparecen generalmente en las caras de barras sometidas a tal estado tensional; se caracterizan por formar siempre un ángulo de 45º con el eje de aquéllas y por describir un trazado helicoidal. Este tipo de fisuras es frecuente en estructuras de edificios cuando existen brochales que arriostran pórticos de luces descompensadas y cuando no se ha tenido en cuenta el efecto de torsión que se origina colocando la armadura precisa para absorberlo.

Fisuras de punzonamiento

Se caracterizan por la formación de una superficie de fractura de forma troncopiramidal cuya directriz es el área cargada. Por lo general, se localizan en ábacos de los forjados reticulares y en las uniones de vigas planas con pilares. Los fallos de punzonamiento son frecuentemente de tipo frágil y han sido origen de numerosos hundimientos.

GRIETAS Las grietas son lesiones mecánicas que presentan un corte alargado de mayor abertura entre sus bordes que la de la fisura (de 3 milímetros en adelante), de mayor profundidad (no solamente superficial) y que pueden llegar a afectar todo el espesor del componente constructivo, generando su rotura.

Estos cortes pueden ser de origen primario, como cuando se producen por la acción directa de cargas, o se pueden deber a causas secundarias como resultado de otras deformaciones previas.

Una de las formas de caracterizar tipológicamente las grietas es a través de las causas que le dieron origen y determinando los materiales y la técnica con la que fue ejecutado el elemento afectado, pues esto contribuye a caracterizar el proceso patológico y su aspecto morfológico.

A simple vista, se pueden identificar en cualquier material las grietas de origen más común debido a sus formas tan particulares. “Las grietas en la estructura, por su posición, direccionalidad, abertura y desplazamiento relativo entre los bordes de las mismas, orientan inicialmente hacia las posibles causas que las produjeron”, admite Eduardo Murature, especialista en técnicas constructivas.

Los daños por contracción térmica se hacen presentes tanto en estructuras de hormigón como en mampostería y son causadas por cambios de volumen cuando varía la temperatura, induciendo a movimientos de contracción o de dilatación.

Generalmente en pilares y muros, las discontinuidades se manifiestan verticalmente. El recurso más habitual para prevenirlas es disponer juntas de dilatación que limiten las deformaciones.

Las fisuras ramificadas o en mapa son similares en su aspecto, con la salvedad de que son provocadas por una diferencia de gradiente de humedad.

Mientras que las lesiones por asentamientos diferenciales también son muy usuales y son causadas por el descenso o elevación diferenciado de un punto de la cimentación con respecto al resto. La causa del problema tiene que ver con la resistencia a la compresión de los suelos y a su nivel de agua. Dependiendo de la humedad, la estructura se empuja hacia abajo o hacia arriba provocando grietas verticales. “Si el empuje vertical se produce en un extremo, seguramente aparezcan esfuerzos de tracción horizontales en la parte alta que se traducen en grietas verticales en forma de V”, afirma el arquitecto Pablo Azqueta.

Si se apoya una pared muy larga sobre un terreno con poca resistencia, es posible que no se forme un arco de descarga por estar muy alejados los puntos de arranque. La consecuencia será la aparición de una grieta horizontal en el sector inferior del muro.

La rotura por aplastamiento es otra de las principales afeccciones que se produce por un exceso de carga, dando origen a fisuras finas y verticales acompañadas de ramificaciones laterales. Ese aplastamiento puede producir un pandeo, si se trata de muros altos y esbeltos, mostrando grietas horizontales, con la particularidad de que serán abiertas en una de las caras y cerradas en la otra.

En los últimos tiempos se han agudizado las deformaciones por exceso de flecha, puesto que la construcción moderna tiende hacia el diseño de estructuras muy flexibles y deformables. Las flechas pueden producir aplastamientos en la parte superior de una pared, grietas en la inferior y pandeo en el centro, en forma simultánea o independiente.

“Las fallas son la expresión visible de una dificultad que presenta la estructura. Interpretarlas adecuadamente permitirá diseñar una estrategia de cura o sanación”, asegura el patólogo Enrique Sgrelli.

“Las discontinuidades superficiales del hormigón indican que las tensiones actuantes sobre la estructura superaron las admisibles de cálculo”, explica Murature. Según el especialista, por más superficiales que sean las fisuras del hormigón deben ser reparadas porque pueden facilitar la agresión de agentes corrosivos externos. En el caso del hormigón, las grietas y fisuras pueden ser el inicio de una cadena de males mayores. En las estructuras expuestas a la intemperie con recubrimientos insuficientes, suele aparecer corrosión en las armaduras, provocando una paulatina rotura de la superficie de la estructura.

Para proceder a su reparación, se debe lavar con agua a presión toda la superficie. Luego hay que golpearla con una herramienta roma de madera (particularmente en las adyacencias a las fisuras y grietas) y extraer los trozos que se desprendan. Así quedará a la vista la armadura, a la que se le debe quitar el óxido con una máquina rotativa y un cepillo de acero. Si la corrosión fuera profunda, hay que hacerlo con arenado a presión.

Para proteger las armaduras, lo indicado es emplear recubrimientos anticorrosivos (del tipo mastics de epoxiamina). Si el problema es de superficie, se deben aplicar mezclas cementicias y resinas epoxi modificadas, que trabajan también como fijador del hormigón adyacente y luego como puente de adherencia de la mezcla de reposición.

Una vez endurecida la capa anterior, se debe reconstruir la superficie de hormigón con morteros predosificados con resinas acrílicas monocomponentes (solo se mezclan con agua), controlando la granulometría de la mezcla a fin de obtener en la reparación una textura equivalente.

En las superficies laterales a las fisuras que no se hayan desprendido se deben sellar las hendiduras. Para un sellado óptimo, se debe ponderar la deformación de la fisura (en su apertura y cierre) por la variación de la carga térmica solar que recibe la estructura.

La acanaladura se debe hacer cortando el hormigón con disco de diamante a 10 milímetros de profundidad. La junta debe tener un ancho igual al cuádruple del movimiento de la fisura, ya que las deformaciones admisibles de los selladores no superan el 25 % de elongación en servicio real.

El sellado incluye la colocación de un fondo de junta, el primer sellador y el sellador propiamente dicho, un monocomponente de poliuretano.

Para evitar las diferencias de textura entre el sellador y el hormigón, se puede espolvorear cuarzo molido sobre su superficie.

El último paso de la reparación es la aplicación de pintura: un latex con resinas acrílicas. El hormigón visto requiere de alguna protección luego de años de exposición a la intemperie. La aplicación debe constar de una primera mano diluida al 40 % en agua, y otras tres manos de pintura pura (o con dilución máxima de un 10 %. De esa forma, se logrará un espesor final de película seca de 0,2 milímetros.

Identificación de las Grietas

Grietas paralelas a la dirección del esfuerzo:

Se producen por esfuerzo de compresión. Son muy peligrosas, especialmente en columnas porque "no avisan", ya que son producto de un agotamiento de la capacidad de carga del material, y el colapso puede producirse en cualquier momento.

Grietas normales a la dirección del esfuerzo:

Indicativas de que éste es de tracción.

Grietas verticales en el centro de la luz de una viga:

En las secciones de máximos momentos flectores, se originan en esfuerzos de flexión y se deben generalmente a armaduras insuficientes.

Grietas horizontales o a 45º en vigas:

Son debidas al esfuerzo de corte y se deben a secciones insuficientes de hormigón en los apoyos, y/o secciones insuficientes de armaduras de refuerzo en estribos y en hierros doblados en los apoyos.

Grietas que rodean la pieza de hormigón:

Con una tendencia a seguir líneas a 45º, son debidos a esfuerzos de torsión y denotan armaduras de refuerzo insuficientes para contrarrestarlos.

Tratamiento de grietas

Por su naturaleza misma, ya que las grietas son debidas generalmente a fallas de diseño con insuficientes secciones de hormigón y/o armaduras de refuerzo, exigen trabajos importantes que incluyen re-calcular la estructura dañada y luego reforzar la misma.

Las grietas en el concreto, en función de su tiempo de aparición son

manifestaciones de que algo no ha estado bien en el proceso de

construcción o de operación de una estructura.

Muchas son las clasificaciones que se definen para las grietas en el concreto; de

acuerdo a su ancho de abertura, a su tiempo de aparición, a su origen, e incluso a

su naturaleza de desarrollo. Así, de acuerdo a su ancho de abertura, es común

diferenciar una grieta de una fisura cuando la abertura es mayor a 0.30 mm.

Obviamente, cuando las aberturas no sobrepasen los 0.30 mm, podemos hablar

de fisuras, clasificación estrecha-mente relacionada con la manera de repararlas.

Mención aparte, es el caso en que el daño fragmenta en partes independientes la

estructura o partes de la misma; en este caso se estaría en presencia de lo que

generalmente se conoce como fractura.

De acuerdo al tiempo de aparición, las grietas se pueden desarrollar en el

concreto en estado plástico, las cuales se desarrollan durante el periodo de

fraguado del concreto, así como durante el estado endurecido. tal y como su

nombre lo indica son las que se desarrollan una vez que el concreto posee toda o

gran parte de su resistencia a la compresión de proyecto.

En lo que respecta a su origen, las grietas se suelen clasificar en las de origen

físico, químico, mecánico y biológico. Las de ori-gen físico son aquellas asociadas

a diferenciales de humedad y temperatura. Por su parte, las de origen químico son

las asociadas a procesos químicos que relacionan al concreto (carbonatación,

ataque de cloruros y sulfatos), o a cualquiera de sus componentes (reacción álcali

agregado o álcali carbonato), e incluso al acero de refuerzo (corrosión) con los

efectos medioambientales.

Las grietas de origen mecánico son aquellas que aparecen debido a la

interrelación del ente formado por la estructura y el material, con las acciones

mecánicas que la solicitan. Las biológicas son las menos estudiadas; sin embargo

no menos importantes. No son más que la acción de organismos o

microorganismos de origen vegetal o animal sobre las estructuras de concreto. En

la Fig. 1, se presenta un diagrama que describe la clasificación de las grietas en

función de su origen.

En este escrito se describen de manera general algunos de los puntos de especial

importancia a considerar para la evaluación de una estructura dañada, en donde el

daño se caracterice por la existencia de grietas, fisuras o fracturas de naturaleza y

características variadas.

Muchas son las causas del desarrollo de una grieta, unas evidencian problemas

estructurales y otras problemas de durabilidad; sin embargo, de acuerdo a la

importancia de una construcción, las características de una grieta, puede ser más

o menos importante, en dos construcciones que difieren de acuerdo a su grado de

importancia. Una gráfica muy representativa de lo anterior la desarrolló Denison

Campbell-Allen, en la Universidad de Sídney en Australia (Cam-pbell-Allen, D

(1979): “the reduc-tion of cracking in concrete”); la grafica de referencia expuesta

en la Fig. 2, La presentó posteriormente el profesor José Calavera en su obra:

Patología de estructuras de hormigón armado y pretensado”, editada por InteMAC,

en Madrid.

en la figura se visualiza que un mismo ancho de grieta puede no tener la

misma importancia en dos tipos de construcciones diferentes, cuando la

observamos desde una determinada posición, en este caso asociada a la

magnitud de la separación entre la grieta y el punto de observación. Por ejemplo,

en un edificio destinado a estacionamiento, si asumimos una posición distante a

2.0 m respecto al daño, es aceptable ver una grieta con un ancho de abertura de

aproximadamente medio milímetro. Si por el contrario hacemos el mismo ejercicio

en un edificio con un mayor grado de importancia, por ejemplo un edificio histórico,

entonces la abertura de la grieta tolerable, considerando el mismo punto de

observación, no será mayor a 0.05 mm.

Algo similar a lo anterior –en este caso relacionado con el régimen de operación

de la estructura–deberá considerar la tolerancia en la abertura de las grietas; de

ahí que en una estructura de retención de líquidos los niveles permisibles de

agrietamiento serán mucho menores que en una estructura cualquiera. Lo mismo

sucede en estructuras de concreto sometida a ambientes agresivos, en donde

razones de durabilidad, se deberá cuidar el ancho de la abertura de grietas

respecto a construcciones que se construyan en ambientes poco agresivos. En la

tabla 1, extraída de la norma ACI 224r-01 (Control of Cracking in Concrete

structures), se presentan los anchos de grietas tolerables de acuerdo a las

características del elemento de concreto a evaluar.

Para desarrollar trabajos de reparación de grietas, previamente es necesario

desarrollar trabajos de evaluación que entre otras cosas determinen si el daño no

se seguirá desarrollando (daño “muerto” o estático), o si por el contrario éste sí

continuará su desarrollo (grietas “vivas” o dinámicas). Este primer elemento es

importante dado que permitirá definir si directamente un proceso de reparación es

aplicable o si previamente hay que desarrollar otros trabajos de evaluación más

sofisticados; que quizá conlleven a que se realicen labores de reforzamiento en la

estructura. este re-forzamiento será el que garantizará entonces el buen

desempeño de los trabajos de reparación, de ahí que es definitorio el

conocimiento previo de la clasificación de las grietas en “vivas” o “muertas” pues el

desconocimiento de este particular podría incidir en que se desarrollen procesos

de reparación que resulten inútiles, que en muchos casos suelen ser sumamente

costosos.

En función de las características de las grietas, se deberán definir los

trabajos de evaluación a llevar a cabo; sin embargo, especial importancia tiene en

cualquier caso el conocimiento de la naturaleza físico mecánica de los materiales

de la construcción, la estimación de los niveles de seguridad de la estructura ante

acciones de posible ocurrencia, y por supuesto el conocimiento de la

estructuración y de los niveles de reforzamiento de la construcción.

La naturaleza físico mecánica de los materiales es posible es-timarse mediante

pruebas destructivas o ensayes de muestras representativas extraídas

directamente en la construcción. Es importante referir que para el caso del

concreto actualmente ya existen procedimientos de evaluación no destructivos que

pueden ser usados cuidadosamente, siempre y cuando, los resultados sean

correlacionados con los resultados de las pruebas destructivas convencionales.

Algunas de estas pruebas son la esclerometría y la velocidad de pulso ultrasónico.

Los niveles de seguridad (Fs) podrán ser evaluados por medio de la correlación

entre los niveles de capacidad (C) (función de las características de los

materiales), de las propiedades geométricas de los elementos estructurales que

componen la edificación, de los niveles de reforzamiento y de la estructuración de

la edificación) y de los niveles de demanda (D) asociados a las acciones de

posible ocurrencia, que pueden solicitar a la construcción. tanto la capacidad como

la demanda estructural podrán ser estimadas y evaluadas, todo lo detallado que

se quiera, interpretando los resultados de modelos matemáticos previa-mente

analizados en programas de computadoras especializados. Por supuesto que la

magnitud del factor de seguridad (Fs), es un parámetro obtenido al relacionar la

capacidad contra la demanda. (Ver ec. 1).

De la interpretación de la ecuación anterior se puede referir, que una

magnitud superior a la unidad, indicará que la estructura es adecuada; por lo que

es posible que se proceda directamente al desarrollo de trabajos de reparación.

Obviamente, la condición contraria indicará que se necesitan labores previas de

reforzamiento, que eliminen los orígenes de las patologías existentes; para una

vez eliminados se pueda proceder al desarrollo de los trabajos de reparación.

Un elemento de especial importancia, asociado a la obtención de la capacidad, sin

dudas es la estimación del nivel de daño que presenta la construcción a evaluar,

pues de acuerdo a dichos niveles se podría reducir significativa-mente la

capacidad; de ahí que es importante que se evalúen los niveles de daño por medio

de variados trabajos de campo. Dos de los posibles trabajos a desarrollar en

campo para la evaluación de los niveles de daño de referencia son las

determinaciones de los niveles de corrosión y de carbonatación. en las fotografías

que se presentan en las figuras 3 y 4, se observa un equipo de medición de los

niveles de corrosión en estructuras de concreto y el proceso cualitativo de

medición en campo de la profundidad de carbonatación en especímenes de

concreto endurecido previamente extraídos, por medio de la fenolftaleína. en

función de los niveles de daños que se registren, se deberá considerar el efecto de

éstos sobre la capacidad resistente de la estructura. Actualmente existen

programas de cálculo estructural de elementos finitos que incluyen formulaciones

no lineales, tanto para el material como para la geometría, que permiten estimar

con suficiente exactitud y precisión, los niveles de capacidad resistente en

estructuras que tienen importantes niveles de daño.

Respecto a la estimación de los niveles de reforzamiento y de la estructuración de

la edificación, se refiere que deben de ser obtenidos por medio de la revisión de

toda la información disponible. Especial importancia tienen el proyecto estructural,

la memoria de cálculo estructural e incluso el reporte de mecánica de suelos

desarrollado para la validación o recomendación de la solución de la cimentación.

es común que la información disponible quede complementada por medio de

detallados y laboriosos trabajos de levantamiento, en donde se suelen emplear

sofisticados equipos de evaluación. En la fotografía que se presenta en la Fig. 5 se

muestra uno de estos equipos.

SISMORESISTENCIA

Es una vibración o movimiento ondulatoria del suelo que se presente por la súbita

liberación de energía sísmica, que se acumula dentro de la tierra debido a fuertes

tensiones o presiones que ocurren en su interior . los sismos o terremotoa pueden

causar grandes desastres , en especial donde no se han tomado medidas

preventivas de protección , relacionadas con la sismoresistencia de las

edificaciones .

Los terremotos son fenómenos naturales que se presentan por el movimiento de

placas tectónicas o fallas geológicas que existen en la corteza terrestre

    Se dice que una edificación es sismoresistente cuando se diseña y construye con una adecuada configuración estructural, con componentes de dimensiones apropiadas y materiales con una proporción y resistencia suficientes para soportar la acción de las fuerzas causadas por sismos frecuentes. Aún cuando se diseñe y construya una edificación cumpliendo con todos los requisitos que indican las normas de diseño y construcción sismo resistente, siempre existe la posibilidad de que se presente un terremoto aún más fuerte que los que han sido previstos y que deben ser resistidos por la

edificación sin que ocurran daños. Por esta razón no existen edificios totalmente sismoresistentes. Sin embargo, la sismoresistencia es una propiedad o capacidad que se dota a la edificación con el fin de proteger la vida y las personas de quienes la ocupan. Aunque se presenten daños, en el caso de un sismo muy fuerte, una edificación sismoresistente no colapsará y contribuirá a que no haya pérdidas de vidas y pérdida total de la propiedad.

 

Principios de la sismoresistencia

Forma regular

    La geometría de la edificación debe ser sencilla en planta y en elevación. Las formas complejas, irregulares o asimétricas causan un mal comportamiento cuando la edificación es sacudida por un sismo. Una geometría irregular favorece que la estructura sufra torsión o que intente girar en forma desordenada. La falta de uniformidad facilita que en algunas esquinas se presenten intensas concentraciones de fuerza, que pueden ser difíciles de resistir.

Bajo peso

    Cuanto más liviana sea la edificación menor será la fuerza que tendrá que soportar cuando ocurre un terremoto. Grandes masas o pesos se mueven con mayor severidad al ser sacudidas por un sismo y, por lo tanto, la exigencia de la fuerza actuante será mayor sobre los componentes de la edificación. Cuando la cubierta de una edificación es muy pesada, por ejemplo, ésta se moverá como un péndulo invertido causando esfuerzos tensiones muy severas en los elementos sobre los cuales está soportada.

Mayor rigidez

.

    Es deseable que la estructura se deforme poco cuando se mueve ante la acción de un sismo. Una estructura flexible o poco sólida al deformarse exageradamente favorece que se presenten daños en paredes o divisiones no estructurales, acabados arquitectónicos e instalaciones que usualmente son elementos frágiles que no soportan mayores distorsiones

Buena estabilidad

    Las edificaciones deben ser firmes y conservar el equilibrio cuando son sometidas a las  vibraciones  de  un  terremoto. Estructuras  poco  sólidas  e  inestables  se  pueden  volcar  o deslizar en caso de una cimentación deficiente. La falta de estabilidad y rigidez favorece que edificaciones vecinas se golpeen  en  forma  perjudicial  si  no  existe  una  suficiente separación entre ellas. 

Suelo firme y buena cimentación

    La  cimentación  debe  ser  competente  para  trasmitir  con seguridad  el  peso  de  la  edificación  al  suelo.  También,  es deseable que el material del suelo sea duro y resistente. Los suelos  blandos  amplifican  las  ondas  sísmicas  y  facilitan asentamientos nocivos en la cimentación que pueden afectar la estructura y facilitar el daño en caso de sismo.

Estructura apropiada

    Para que una edificación soporte un terremoto su estructura debe ser sólida, simétrica, uniforme, continua o bien conectada. Cambios bruscos de sus dimensiones, de su rigidez, falta de continuidad, una configuración estructural desordenada o voladizos excesivos facilitan la concentración de fuerzas nocivas, torsiones y deformaciones que pueden causar graves daños o el colapso de la edificación.

 

Materiales competentes

    Los materiales deben ser de buena calidad para garantizar una adecuada resistencia y capacidad de la estructura para absorber y disipar la energía que el sismo le otorga a la edificación cuando se sacude. Materiales frágiles, poco resistentes, con discontinuidades se rompen fácilmente ante la acción de un terremoto. Muros o paredes de tapia de tierra o adobe, de ladrillo o bloque sin refuerzo, sin vigas y columnas, son muy peligrosos.

Capacidad de disipar energía

    Una estructura debe ser capaz de soportar deformaciones en sus componentes sin que se dañen gravemente o se degrade su resistencia. Cuando una estructura no es dúctil y tenaz se rompe fácilmente al iniciarse su deformación por la acción sísmica. Al degradarse su rigidez y resistencia pierde su estabilidad y puede colapsar súbitamente.

Fijación de acabados e instalaciones

    Los componentes no estructurales como tabiques divisorios, acabados arquitectónicos, fachadas, ventanas, e instalaciones deben estar bien adheridos o conectados y no deben interaccionar con la estructura. Si no están bien conectados se desprenderán fácilmente en caso de un sismo.