50 - Patologas en cimentaciones. Anlisis de grietas. 1 Parte Madrid, 13 / 06 / 2011 Las grietas constituyen la manifestacin de algn defecto en las edificaciones, en donde estas grietas pueden deberse a multitud de causas y factores. Con el anlisis morfolgico de las grietas podremos comprender los movimientos que ha sufrido la estructura y as llegar a un diagnstico sobre el origen del problema.

Slo a partir de ah, puede plantearse una teraputica adecuada y en su caso, las medidas de prevencin adecuadas para evitar que el dao se repita.

Un anlisis completo debe abarcar tanto la disposicin actual como las evoluciones que se han ido produciendo en el tiempo.

TOMA DE DATOS. Anlisis del estado actual

En las primeras fases de estudio se deber de recabar toda la informacin posible acerca del inmueble que sufra la patologa. Informacin en cuanto al terreno sobre el cual se asienta el edificio y las caractersticas geotcnicas del terreno, planos del proyecto (tanto bsico como de ejecucin), antiguos usos del terreno en el cual se localiza el edificio, etc.

Se hace una inspeccin ocular de las grietas, debiendo describir tantas grietas como se encuentren. Finalmente, debemos disponer de fotos de los daos para su consulta y anlisis en gabinete.

Se ha de realizar una descripcin lo ms detallada posible, en la que se determine tanto los elementos afectados como sus caractersticas en el momento de la toma de datos. Es un paso muy importante el caracterizar en el tiempo las grietas para, sobre el registro de su evolucin, poder evaluar y comprender su cinemtica.

Las caractersticas a destacar de las grietas debe hacerse con el mayor grado de exactitud posible, definiendo su apertura y si la apertura es uniforme, si se trata de una grieta lisa u ondulada, continua o discontinua, si existen indicios de movimiento a ambos lados de la grieta, ... Debe indicarse el sentido de movimiento relativo de las dos caras de la grieta, mediante flechas, etc. Es necesario que se representen las grietas con todas sus caractersticas para tener una visin de conjunto y poder analizar las posibles causas. La representacin de estas grietas se suele hacer en planos de planta y/o secciones verticales. En los planos deben estar definidos los huecos de ventanas y puertas pues constituyen zonas de debilidad y de acumulacin de tensiones.

Al objeto de poder definir la magnitud de cualquier anomala se suele instrumentar los elementos fundamentales de las estructuras afectadas y del terreno colindante para medir los movimientos verticales, horizontales, giros, ... etc

Hay mtodos ms o menos sofisticados para llevar un control de la evolucin de la patologa. Todos ellos pasan por medir la amplitud de las grietas y controlar el avance de otras deformaciones que paralelamente sufra la construccin: abombamientos, inclinaciones, desplome, etc Para el estudio y control de la evolucin de las grietas, el mtodo ms sencillo y eficaz es la instalacin de testigos de yeso o cristal en los puntos ms significativos de las grietas ms representativas, anotando la fecha de la colocacin.

Para decidir el sistema a emplear, habr que tener en cuenta la rigidez del material testigo respecto a la intensidad y velocidad de avance de la grieta. Los testigos de cristal son ms sensibles a los movimientos que los testigos de yeso, con lo cual su aplicacin permitir detectar movimientos de menor escala. Los testigos de yeso permiten observar la evolucin de fisuras y grietas y determinar la velocidad de la deformacin. Si su progresin es muy lenta esto puede llevar aos, incluso se pueden colocar estos testigos sobre fisuras de forma preventiva, mediante su comprobacin peridica determinaremos si su evolucin hacia la consideracin de grieta es ms o menos rpida, lenta o nula. Con ello concluiremos el riesgo que supone para la seguridad estructural del conjunto.

Testigos de yeso en grieta vertical de columna (Fig. 1)

y en grieta inclinada en cerramiento(Fig. 2).

Cuando se trata de grietas ya definidas, y sobre todo de progresin ms rpida, se utilizan aparatos de medicin ms precisos como el de la figura 3.

Para medir la velocidad de apertura de grietas se usan micrmetros o defrmetros. Son aparatos de precisin hasta dcimas de milmetro, se basan en mediciones de la variacin de longitud de los lados de un tringulo equiltero. El defrmetro proporciona datos de apertura de la grieta y tambin del movimiento relativo en su misma direccin.

Los datos obtenidos sobre las grietas han de contrastarse con las mediciones de giros, inclinaciones y desplomes. Hay aparatos especficos para estas mediciones: dianas, plomadas pticas, mira Invar, niveles fotogrficos de precisin, inclinmetros... que se han ido perfeccionando y sofisticando con las nuevas tecnologas.

Fig. 3 y 4. Lectores de apertura de grietas.

CINEMTICA. Anlisis de la evolucin

Con todas estas medidas se lleva un registro y se elaboran escalas de referencia y grficos de evolucin. Herramientas fundamentales para hacer una diagnosis y evaluar la intensidad del dao, y prever su posible evolucin. A partir de aqu determinaremos la urgencia de la reparacin y el mejor modo de acometerla. Incluso, si esto fuera posible, eliminar la causa origen.

Fig. 5 y 6. Representaciones grficas de movimientos verticales y horizontales y su evolucin en el

tiempo.

Consideraciones Finales

Posteriormente a la etapa de toma de datos y estudio de la cinemtica de las grietas, podremos estudiar su morfologa y deducir su origen. Con esto podremos tener una idea muy precisa de cules son las causas primeras de la patologa y a partir de ah plantear una terapia adecuada.

El anlisis morfolgico ser tema de una prxima Ficha de Patologa.

BIBLIOGRAFA

1. Curso de rehabilitacin. La cimentacin. Jos Mara Rodrguez Ortiz. COAM 1984. 2. Diagnosis y causas en patologa de la edificacin. Manuel Muoz Hidalgo. 3. Patologa y recalces de cimentaciones Luis Sopea Maas. Ponencia dentro de las Jornadas sobre cimentaciones en el Cdigo Tcnico de la Edificacin. CEDEX. 2006

51 - Patologas en cimentaciones. Anlisis de grietas. 2 Parte Madrid, 4 / 05 / 2011

Las grietas vienen a ser los sntomas de un dao ms profundo en la edificacin. Nuestro objetivo ha de ser la localizacin de la causa primera del dao, as podremos repararlo y si fuera posible incluso prevenir que pueda reproducirse.

Hemos visto ya cmo acometer un anlisis completo del estado actual y la evolucin de las grietas. Esta toma de datos, plasmada en fotos, grficos y planos, constituye la herramienta fundamental para hacer una interpretacin de las grietas.

Es decir, con el anlisis morfolgico de las grietas podremos comprender los movimientos que ha sufrido la estructura y as llegar a un diagnstico sobre el origen del problema.

INTERPRETACIN DE LAS GRIETAS

A.- Anlisis morfolgico

La morfologa de los agrietamientos es complicada y su interpretacin suele ser difcil, debido a que pueden ser varias las causas que motivan el agrietamiento.

Los sistemas estructurales y los elementos de una construccin, se disean considerando una deformabilidad admisible. Es decir un cierto grado de adaptacin a movimientos o distorsiones, sin superar el lmite de resistencia de los materiales que lo componen. Si la suma de esfuerzos es tal que agota la resistencia de los materiales, stos se fisuran o agrietan.

Dicho de otro modo, los elementos menos deformables (ms rgidos) y los menos resistentes sern los primeros en manifestar patologas debidas a movimientos diferenciales. Por esto los tabiques suelen ser lo primero en agrietarse, ya que el elemento constructivo (el tabique) tiene una gran rigidez en su plano y absorbe todas las tensiones. El tabique es poco deformable y adems la fbrica que lo forma tiene poca resistencia.

Cuando en las estructuras de hormign armado aparecen las grietas, los daos en cerramientos y tabiques son importantes. Puesto que por su propio diseo, las estructuras reticulares son mucho ms flexibles, y los materiales que las forman mucho ms resistentes: acero y hormign.

De todo, las zonas ms susceptibles de presentar agrietamientos son las de apertura de huecos (dinteles de puertas, ventanas,...) o bien las zonas de contacto entre tabiques, o uniones de tabiques y pilares. En un sentido general, los asientos en edificios de gran esbeltez suelen producir movimientos monolticos, con pocos asientos diferenciales o puntuales. Mientras que las grietas por asientos diferenciales son ms probables en edificios de poca esbeltez, que frecuentemente presentan daos en su tabiquera.

Los agrietamientos debidos a fallos de la cimentacin son el resultado de la interaccin terreno-estructura. Un asiento diferencial entre partes de la cimentacin producir esfuerzos superiores a los previstos en la estructura, normalmente son esfuerzos de traccin y tangenciales. Estos agrietamientos suelen presentar un patrn caracterstico. As, si una misma familia de grietas se repite en plantas sucesivas, lo normal es que tengan su origen en un movimiento de la cimentacin como puede ser el asiento puntual de una zapata o localizado de una parte de la cimentacin. B.- Grietas por movimientos del terreno Los movimientos por expansividad tienen un efecto diferente segn se produzca el mayor hinchamiento en el centro o hacia los extremos del edificio. Los hinchamientos perimetrales, o levantamiento de las esquinas conllevan mayores asientos en el centro del edificio. Es lo que se conoce como arrufo. Se producen grietas en los forjados, ms acusadas en las plantas bajas (Fig. 8).

Fig. 1. Fenmeno de arrufo y agrietamiento que provocara.

(Tomadas de las publicaciones de ngel Uriel Ortiz (2) y Francisco Serrano Alcudia (1))

El caso contrario, provoca daos de mayor intensidad. Es el fenmeno conocido como quebranto, consistente en hinchamientos mayores en el centro, y conllevan movimientos verticales o levantamiento del centro respecto al permetro o las esquinas del edificio (fig. 9). Agrietndose los forjados, con mayor intensidad en las plantas altas. Es incluso probable que se traduzcan en goteras en las cubiertas planas.

Fig. 2. Fenmeno de quebranto y grietas consecuentes. (Tomadas de las publicaciones de ngel Uriel Ortiz (2) y Francisco Serrano Alcudia (1))

El efecto voladizo se da en la esquina de un edificio cuando se produce un asiento diferencial excesivo. Es un mecanismo caracterstico de colapsos del terreno, aunque sin llegar a tanto, tambin se da cuando en ese punto, el terreno de apoyo es ms deformable que en el resto o bien ha cedido por fenmenos de desecacin u otros. Se produce una grieta inclinada. Lo normal es que la fbrica se agriete en el sentido de su mayor resistencia, esto es en el sentido de la isosttica de compresin. Por tanto, una grieta de asiento diferencial ser inclinada apuntando hacia la zona de terreno menos deformable. En los casos ms dramticos, de colapso del terreno, se produce el descenso de la esquina. Y si se produce una combinacin de esfuerzos de torsin, la esquina puede desplazarse hacia fuera.

Fig. 3. Redistribucin de esfuerzos por asiento excesivo en la esquina de la edificacin, provocando grietas inclinadas en forma de arcos.

Fig. 4. Grieta debida al asiento excesivo en la esquina de una edificacin (vista int.)

C.- Grietas por esfuerzos de traccin inducidos

En el caso de los forjados sometidos a traccin, su comportamiento depende de su configuracin. Los forjados reticulares o bidireccionales presentaran grietas perpendiculares a la direccin de mxima traccin.

Mientras que los forjados unidireccionales son anistropos. Si las mximas tracciones son perpendiculares a la direccin del forjado, las grietas sern paralelas a las viguetas. Si la traccin mayor es oblicua, adems de grietas paralelas a las viguetas, se producirn grietas perpendiculares a las tracciones que pueden afectar a las viguetas fisurndolas.

El mayor riesgo estructural ocurre cuando las tracciones son en la misma direccin del forjado, porque las grietas sern perpendiculares a ellas y por ende a las viguetas pudiendo llegar a quebrarlas.

Las grietas normalmente se producen por roturas a traccin de la fabrica. Se localizan en los puntos de mxima traccin y son oblicuas y perpendiculares a los esfuerzos principales de traccin. Es frecuente ver grietas inclinadas en los dinteles de puertas o ventanas en tabiques, debido a que en sus esquinas se concentran las mximas tracciones.

Fig. 5. Tensiones de traccin en un tabique debidas a asiento diferencial y Fig. 6. Concentracin de tensiones en las esquinas de los huecos.

D.- Grietas por tensiones tangenciales inducidas

Debido a movimientos de asiento y distorsiones se pueden generar familias de grietas oblicuas o tambin grietas verticales debido al agotamiento de la resistencia a tensin tangencial. Un movimiento diferencial de un pilar respecto al conjunto, inducir una tensin tangencial entre el pilar y el elemento contiguo (normalmente un tabique). Esto es consecuencia del equilibrio de fuerzas ya que en el punto opuesto se produce exactamente lo contrario, ya que el otro pilar no asienta o no se mueve igual. El tabique se ve as sometido a esfuerzos tangenciales.

Si las tensiones en su plano superan la resistencia de la fbrica, se producirn grietas a 45 grados. Y en ocasiones se producen fracturas verticales y horizontales, debido a que las juntas de mortero entre ladrillos son menos resistentes que la propia fbrica, y la grieta siempre se produce en la zona ms dbil.

Menos frecuente es el fallo por deslizamiento relativo entre elementos, esto es el agotamiento de la resistencia tangencial del elemento en el permetro. Ocurre en juntas verticales entre elementos con diferente resistencia tangencial (fachada-tabique, pilar-tabique, tabique-tabique). En estos casos, se produce una grieta vertical o familia de grietas oblicuas en el elemento ms dbil, y localizado junto a la zona de mximo esfuerzo (el encuentro). En un tabique puede darse en la parte superior produciendo una familia de grietas oblicuas.

Fig. 7.Tensiones tangenciales entre viga y tabique.

a) Fisuras cortas a 45. b) Grieta nica y ramales..

Fig. 8. Daos por tensiones tangenciales de los tabiques con vigas y pilar.

Fig. 9.Tensiones tangenciales entre pilar y tabique

a) Despegue debido al momento, formndose grietas con abertura decreciente

b) Deslizamiento

ESTUDIO DE LAS CAUSAS

Posteriormente a la etapa de toma de datos y estudio de la cinemtica de las grietas, podremos estudiar las causas que han podido originar las grietas, estableciendo la causa o la confluencia de causas que han provocado la patologa.

Por hacer una clasificacin de posibles causas por separado, podramos hablar de causas derivadas de la interrelacin entre la cimentacin y la estructura, o bien por causas estructurales o constructivas.

Las principales causas que pueden provocar la aparicin de agrietamientos son debido a la interrelacin entre la cimentacin y estructura, debido a los movimientos diferenciales que pueden estar provocados por apoyos de la cimentacin sobre materiales con distintas caractersticas geotcnicas, provocando distorsiones entre los elementos ms sensibles a deformaciones.

Tambin los agrietamientos pueden ser debidas a causas estructurales, en donde podran estar relacionadas con voladizos, forjados, vigas, deformabilidades, sobrecargas, etc.

Otras causas podran estar relacionadas con aspectos constructivos o arquitectnicos, por la incompatibilidad de materiales, por variaciones trmicas, por deficiencias en los materiales constructivos, etc.

CONSIDERACIONES FINALES

Una vez recopilada toda la informacin relacionada con los aspectos constructivos del edificio, deberemos de abstraernos para no preconcebir las causas de la patologa. Determinadas las causas, se podr concluir cul sea el mejor mtodo de reparacin del dao y en la medida de lo posible eliminar la causa. Esto es fundamental puesto que sin eliminar la causa, persistir el dao, por mucho que reparemos los sntomas visibles.

La reparacin puede hacerse por una amplia variedad de mtodos que dependern tanto de la causa como de la profundidad del dao y por tanto el alcance de la reparacin. Caben por tanto gran variedad de reparaciones, como recalces (pilotes, micropilotes...), mejoras de terreno (inyecciones, jet-grouting....), recrecidos de elementos de cimentacin, supresin de cargas, refuerzos estructurales (zunchados, resinas epoxi, ...), tratamientos superficiales de fisuras y grietas (mallas, rellenos, enlucidos...), etc.

La nica prevencin posible para patologas con origen en la cimentacin es realizar el proyecto sobre la base de un estudio geotcnico adecuado, un proyecto acorde a ste y un buen control de ejecucin. Con ello estaremos reduciendo la probabilidad de fallo.

An as, la posibilidad de fallo de la cimentacin sigue existiendo. No slo porque partimos de un muestreo del que extrapolamos conclusiones, sino porque adems los elementos de cimentacin son sensibles a variaciones fsicas o climticas, y a variaciones exgenas (intervenciones posteriores en el terreno colindante).

BIBLIOGRAFA

1. "Patologa de la edificacin. Lenguaje de las grietas". Francisco Serrano Alcudia

2. "Patologa de las cimentaciones". ngel Uriel Ortiz. Informes de la Construccin n 350. IETcc

3. "Curso de rehabilitacin. La cimentacin". Jos Mara Rodrguez Ortiz. COAM 1984.

4. "Diagnosis y causas en patologa de la edificacin". Manuel Muoz Hidalgo.

5. "Prevencin y soluciones en patologa estructural de la edificacin". Manuel Muoz Hidalgo. 1991

6. 6. "Patologa y recalces de cimentaciones" Luis Sopea Maas. Ponencia dentro de las Jornadas sobre cimentaciones en el Cdigo Tcnico de la Edificacin. CEDEX. 2006

50 - Patologas en cimentaciones. Anlisis de grietas. 1 Parte51 - Patologas en cimentaciones. Anlisis de grietas. 2 Parte