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Ing. GUSTAVO E. BALANGERO Página 1
PATOLOGÍA DE LA CONSTRUCCIÓN
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
EL PROCESO PATOLÓGICO
La obra, objeto de nuestro estudio, tiene características
mecánicas, físicas, químicas, geométricas, que al momento de
proyectarlas las consideramos ideales y por lo tanto creemos que no se
van a alterar ni enfermar. En tal sentido los profesionales de la
construcción, no tenemos en la agenda la idea programar desde el
proyecto una ingeniería de mantenimiento para prolongar así la vida de
servicio de nuestras construcciones.
Sabemos que por envejecimiento del material, la lesión, llámese
fisura, o humedad, puede aparecer a los 10 – 15 años. Esto se da por
efecto de la entropía, que es la declinación del material hacia un equilibrio
termodinámico perfecto.
Pero por mala praxis del profesional, ya sea de proyecto, cálculo
o dirección de obra, se adelanta el envejecimiento del edificio de manera
alarmante. Esa lesión, fisura o humedad puede aparecer a los 2 – 3 años.
En los edificios en altura que se están construyendo se interviene por
diferentes motivos, en un tiempo muy inmediato a su inauguración.
El proceso patológico tiene una secuencia que la podemos
resumir brevemente en tres pasos:
1) ORÍGEN
2) EVOLUCIÓN
3) RESULTADO FINAL
El ORIGEN es la mecha que lo enciende. Imaginemos que puede
ser la raíz de un árbol que buscando humedad rompe una cañería de
desagüe (causa biótica), o puede ser por la reforma que se quitó una
pared para ampliar el espacio y modificó las originales condiciones de
apoyo de la estructura (causa antrópica), o también se puede deber a que
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en época de lluvia se satura el suelo perimetral de la vivienda y activa la
arcilla ávida de captar agua y crece en volumen (causa climática).
La EVOLUCIÓN es el tiempo que le toma al proceso para
desequilibrar el sistema y sacarlo de servicio.
Siguiendo con el primer ejemplo: si el suelo donde asienta el caño
que fue roto por la raíz es limoso, lentamente se va a ir escapando por la
misma cañería cada vez que se produzca una descarga. Llegará un
momento en que ese vacío por lavado, o socavación tenga tal dimensión
que deja descalzada la zona donde se produjo la avería, puede ser el piso
del local donde pasa la cañería, o parte de la fundación de la vivienda.
El RESULTADO FINAL va a verse reflejado en la lesión, para el
caso anterior puede ser: hundimiento del piso o fisura de pared por
asiento diferencial según cual sea la evolución.
Hemos imaginado como se puede desencadenar un proceso
patológico. El problema que se nos presenta en la realidad, es que cuando
la lesión aparece, la evolución del proceso no se manifiesta en forma clara
y precisa.
Es acá donde comienza nuestra tarea, que es la de estudiar el
proceso. Y lo vamos a hacer aplicando el método inductivo.
La única manera que tenemos para investigar es en la calle, en las
obras. En el trayecto que hacemos de nuestra casa a la facultad podemos
ir observando las cosas que están enfermas: el pavimento, las veredas, las
fachadas, la elástica de una viga, etc. Equívocos que cometemos en
nuestro desempeño profesional que se traducen luego en anomalías y que
incluso hasta a veces nos parecen normales. (He escuchado decir a
profesionales la siguiente frase: “sí, la verdad es que la carpeta se tenía
que fisurar…”)
Debemos aprender a investigar, a generar conocimiento, y para
que eso ocurra los paradigmas se tienen que cambiar. La ciencia es
cambio. Hay cosas que se están enseñando de libros de la década del 60.
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Ahora tenemos que trabajar al revés, en forma resumida, los
pasos para el estudio serán:
1) OBSERVAR EL OBJETO (lesión)
2) ENTENDER EL PROBLEMA (diagnóstico)
3) INTERPRETAR LA CAUSA DE ORÍGEN
4) PROPONER UN TRATAMIENTO
La arquitectura y la ingeniería nos forman desde el método
deductivo, por ejemplo:
Tensión es una fórmula →
Momento flector otra fórmula →
Son fórmulas universales, las podemos utilizar en cualquier lugar
del planeta donde vayamos a emplazar la obra, la usamos para la madera,
el acero, o el hormigón. Más aún, utilizamos el signo igual y no lo
discutimos, lo aceptamos.
Ese es el desenvolvimiento del método deductivo; desde esas
fórmulas generales, podemos calcular, dimensionar un edificio en
particular.
El problema ahora que les planteo es el método inductivo.
Resulta que esa viga que calculamos hace cinco o seis años, está
fisurada.
¿Cómo podemos determinar la causa de esa fisura?
Esa viga ya no es más continua (en la teoría suponíamos un
material continuo, homogéneo, isótropo), hoy tiene una fisura.
Entonces Patología debe utilizar el método inductivo, observar la
fisura (no existe una fisura igual a otra), cada fisura expresa un lenguaje,
expresa una dolencia que la tenemos que saber interpretar.
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Desde esa fisura, y haciendo uso de la Metodología de la
Investigación, vamos a poder determinar la causa.
Ahora tenemos que trabajar al revés, partimos de lo individual (la
fisura) y haciendo inducción, vamos a poder determinar la causa que la
produjo. (Debido a una sobrecarga de uso, debido a la corrosión de una
barra, debido a un descenso diferencial, etc.)
MÉTODO DEDUCTIVO e INDUCTIVO
Para explicarlo vamos a observar a una de las ciencias que utiliza
la arquitectura, por ejemplo la Resistencia de Materiales. Relato la historia
de cómo se sucedieron los hechos hasta que llegaron a la ecuación:
Primero fue Arquímedes, que usó una palanca y pretendió
levantar un peso. (“Dadme una palanca y un punto de apoyo y moveré al
mundo”)
Ahí comienza en la historia del hombre el análisis de la resistencia
de los materiales y los efectos de la fuerza. Pero lo que a Arquímedes le
faltaba era la matemática. Apenas si había una aritmética incipiente.
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Pasan 2000 años y aparece Galileo, en el Renacimiento. Galileo
observa la viga de madera, pudo haber observado la viga del techo de su
prisión de Arcetri, Florencia, y se da cuenta que según las cargas tiene una
elástica.
Galileo inventa el método experimental. Hace ensayos en el patio
de su casa que era su prisión. Durante esas observaciones Galileo empieza
a encontrar algunas particularidades en la viga, respecto al ancho y al alto.
Se da cuenta que hay una cierta relación entre la elástica, b, h, y
las características del material. Él no la llama resistencia o tensión, Galileo
llama “gluten”. Él se daba cuenta de que cada material, por ejemplo entre
un roble o un pino, había un gluten diferente que le daba mayor o menor
resistencia.
Galileo se equivoca en su análisis teórico, porque cree que la
tracción se desarrolla en toda la altura de la viga hasta hacerse cero en la
fibra superior.
Es el único error que comete Galileo en la consideración de algo
que no se ve; porque hasta hoy no se puede ver el estado de tensiones
dentro de una viga.
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Luego, aparece otro científico, Navier, que establece que hay un
eje neutro que atraviesa longitudinalmente a la pieza, y que abajo hay
tracción, y arriba compresión. La ciencia va avanzando.
En ese avance aparece Newton, que inventa en cálculo
diferencial, y a partir de allí se aclaran todas las dudas, se encienden todas
las luces.
Con los avances de Newton, a la elástica que había observado
Galileo, la pueden transformar en una expresión matemática en donde
aparece la entidad: momento flector.
Es decir el momento flector fue descubierto para poder
interpretar la elástica, que para el caso de una viga simplemente apoyada
con carga uniformemente distribuida es:
Este momento flector es la acción externa, es la acción de la carga
sobre la viga. Entonces la pregunta que se hicieron después fue: ¿si ese es
el momento flector que puede romper la viga?, ¿qué es lo que resiste
dentro de la viga?
Entonces se llega mediante el estudio de las tensiones a
determinar el momento interno:
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Ese momento interno lo determinan por la acción de la culpa
entre la resultante de compresión y la de tracción.
La fórmula tiene en cuenta a la tensión, a la forma, a la
resistencia interna (Mi), y para que haya equilibrio, el Mint. = Mext.
O sea que la ingeniería y la arquitectura utilizo el método
inductivo para obtener una fórmula, que luego se va a utilizar en forma
general:
Esta fórmula apareció hace aproximadamente 200 años, nos
maravillamos con ella, y la seguimos usando, pero desde la disciplina de
Patología de la Construcción, debido a las lesiones que vamos estudiando,
nos damos cuenta que ella no es tan general. Esta fórmula, repito, se
cumple sí y solo sí ocurre lo siguiente:
Material elástico.
Material uniforme.
Material continuo.
Material isótropo.
Apoyo virtual, puntual, sin rozamiento.
Carga uniformemente distribuida.
Temperatura constante.
Humedad constante.
La realidad no es un punto.
Es una pared, o una columna.
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Me pregunto ahora: esta ecuación que tiene cinco símbolos
¿Cuál es el que deberíamos corregir?
Entonces desde esta disciplina Patología de la Construcción, nos
damos cuenta que no debemos pasar por alto una serie de hipótesis que
están contenidas dentro de esa ecuación, porque si así lo hacemos la
igualdad no es tal sino que es más o menos igual.
CAUSAS – EFECTOS
Voy a comenzar a hablar con un ejemplo:
Me imagino una historia en la vida de una pared, donde ocurren
una sucesión de eventos:
Debido a la acción térmica el muro de fachada de una vivienda se
dilata y contrae, esos movimientos dejan reflejar fisuras a través del
revoque de la misma. Las aberturas que dejan las fisuras, dan lugar para
que dentro de ellas se alojen las semillas de los árboles aledaños que el
viento arrastra. El revoque tiene en su composición cal dolomita y calcita
que actúan como fertilizantes para las plantas. En un período de tiempo
no muy largo transcurren épocas de lluvia y calor. La humedad hace
germinar la semilla, crece una planta y con su raíz se genera una fuerza
interna muy superior a la que originó la fisura térmica ensanchando aún
más el ancho de la misma. En ese caso el efecto térmico desaparece, y
entonces debemos comenzar a estudiar la fisura desde la faceta biótica.
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En el sentido horario de las agujas del reloj son EFECTOS.
La fisura aparece por efecto de la acción térmica.
La germinación se produce por efecto de las condiciones
propicias que le dio la cal, la humedad y la temperatura a la semilla.
La raíz aparece por efecto de la germinación
En el sentido anti horario tenemos las CAUSAS. Que no son fáciles
de determinar y que va a ser nuestra dirección durante el estudio
patológico.
La germinación fue la causa por la que apareció la raís.
Las condiciones propicias de humedad y temperatura, fue la
causa por la que pudo germinar la semilla.
La semilla se alojó en el muro por causa de que había una
fisura
La fisura se produjo por causa de la acción térmica.
ACCIÓN
TERMICA
FISURA
SEMILLA
FERTILIZANTE
HUMEDAD
RAÍZ
CAL
DOLOMITA
CALCITA
GERMINA
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Ahora debemos seguir con el marco teórico y probar las
hipótesis:
¿Es cierto lo que estoy pensando? Hipótesis térmica, hipótesis
biótica, etc.
¿Cuál es nuestro marco teórico?
Los materiales se dilatan. Busco en termodinámicas la fórmula
que me dice que el material de una longitud “L” se dilata un “∆l” según la
expresión:
α: coeficiente propio de cada material.
Para pared = =
∆t. salto térmico para Resistencia entre invierno y verano. (50°C)
L: longitud de la pared = 30 mts.
Entonces de acuerdo a la teoría toda la pared o se expandió o se
contrajo 3 cm. Que hacemos entonces, este valor teórico tenemos que
contrastarlo con la realidad. Primero les asignamos un número a cada
fisura y luego con un calibre o con un microscopio de campaña que mide
el ancho de fisura, vamos a medir el ancho de todas las fisuras que tiene
la pared. Para ello medimos las fisuras contenidas en una misma línea
trazada en la dirección horizontal que contenga la mayor cantidad de
fisuras (LÍNEA “A”). Sumo el espesor de todas las fisuras, y si esa suma
coincide con la obtenida en el marco teórico, implica que la pared fue
disipando energía térmica en base a las fisuras que se iban formando.
Estaríamos confirmando la hipótesis térmica.
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Si las lecturas de las fisuras arrojan un valor superior al obtenido
en el marco teórico por acción térmica, quiere decir que hubo una causa
secundaria. Hay que trabajar la hipótesis biótica.
Esto se daría en el caso de que la pared tenga expansión libre.
¿Pero qué pasa si tenemos la pared entre dos edificios que la
confinan?
En ese caso en épocas de calor, la pared se comprime. Siguiendo
en el marco teórico:
Buscamos en la mecánica y resistencia de materiales y
encontramos la Ley de Hook que dice que:
E: Módulo de elasticidad de la pared= 15.000 MPa
LINEA “A”
LINEA “B”
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Buscamos ahora otro marco teórico nos preguntamos ¿a qué
tensión rompe la mampostería por compresión?
A compresión la mampostería rompe aproximadamente a 60 – 70
Kg/cm2. = 6 – 7 MPa.
Esto implicaría que la mampostería se va a romper por acción
térmica si está confinada. No va a aparecer una grieta abierta, sino que se
va a manifestar un aplastamiento por plastificación de la mampostería.
Ahora, si está confinada y es invierno va a sufrir un acortamiento
y como la mampostería no es isótropa (resiste más a compresión que a
tracción) a tracción apenas resiste entre 10 y 15 Kg/cm2. En ese caso sí se
manifestaría una grieta abierta, clara y limpia
Esto hay que analizarlo para comprender la causa de las fisuras
en la pared, y no pensar (como ocurre de manera frecuente) de que las
fisuras son solo por falla del suelo. Siempre pensando en que su causa de
origen se debe a las cargas gravitatorias.
Supongamos que hubiera aparecido una fisura inclinada. En ese
caso esa fisura voltearía la hipótesis por causa térmica.
Porque esa fisura inclinada está dando una pauta de que el suelo
puede ser activo y pudo haber tenido un hinchamiento o un descenso en
algún sector, y empujó hacia arriba o hacia abajo un sector, produciendo
ese tipo de fisura.