patologías por problemas en cimientos

8/19/2019 Patologías Por Problemas en Cimientos

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Patologías por problemas en Cimientos

Las Patologías que aparecen en las estructuras como consecuencia de problemas originados

en las cimentaciones provocan daños que a veces pueden concluir en colapsos, lo que

conlleva pérdidas materiales y hasta de vidas humanas.

Trataremos

aquí de determinar las causas más frecuentes y sus efectos en las construcciones.

Para evitar estos tipos de patologías constructivas, recordamos la importancia que significa un

correcto análisis del proyecto y el control permanente en la ejecucin de las obras.

Causas

!stos fallos estructurales pueden originarse en la interaccin entre el terreno y la estructura" el

terreno recibe las cargas trasmitidas y se deforma bajo esta presin.

#abemos que el terreno no es una masa homogénea de tierra, como otros materiales

construidos por el hombre" el terreno es heterogéneo, es decir, que posee distintos

componentes que lo integran (áridos, arcillas, tierra vegetal, residuos orgánicos o

inorgánicos, restos de construcciones o antiguas cimentaciones, agua, etc) , por esta

ra$n en muchos casos es difícil evitar que se produ$can asientos diferenciales entre

diferentes elementos de apoyo, pues el material que subyace bajo estos cimientos puede

comportarse en forma distinta.


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Tanto la resistencia como la deformabilidad del terreno no son constantes y pueden ser

afectadas entre otras, por causas como%

• &odificaciones en el contenido de humedad.

• 'avado de áridos.

• (isoluciones.

• )ctividades de la construccin en área pr*ima.

!ntre los diversos factores que generan fallos, encontramos tres grupos%

1. Cimientos: (eterioro de los materiales

2. Cimientos: &al comportamiento

3. Acción de las Cargas: +ncremento o variaciones no contempladas por proyecto

) continuacin, señalaremos las causas más frecuentes de fallos de acuerdo al Tipo de

imentacin.

Cimentación Superfcial

!n las cimentaciones superficiales pueden ocasionarse fallos por alguna o la combinacin de

las siguientes causas%

• #ocavacin y arrastre de finos.

• imentacin apoyada sobre rellenos mal compactados o flojos.

• !*istencia de arcillas e*pansivas o suelos colapsables.

• !*istencia de $anjas rellenas mal compactadas.

• -undimiento de oquedades o cavernas no detectadas en etapa de estudio inicial.

• imentaciones en laderas, donde pueden producirse fenmenos de reptacin o

desli$amientos provocados por la e*cavacin.

• -eterogeneidad de la cimentacin o del terreno, que provoca asientos diferenciales

entre apoyos.

Cimentación Prounda

!n las cimentaciones profundas pueden ocasionarse fallos por%


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• o$amiento negativo.

• 'os empujes laterales sobre pilotes pueden provocar esfuer$os de fle*in no

calculados en el dimensionamiento.

Muros y Pantallas

!n muros de contencin y pantallas puede ocurrir%

• /allo en los apuntalamientos o en anclajes.

• )ccin del agua por empuje sobre el trasds del muro como consecuencia de

sobreelevaciones del nivel freático.

• 0aloracin incorrecta de las acciones.

Otros

• Por movimientos sísmicos en terrenos granulares saturados, puede ocurrir

licuefaccin.

• 'a congelacin y1o descongelacin del terreno puede producir asientos o

levantamientos del terreno.

Incidencia en las Estructuras

'a patología en las cimentaciones se anuncia casi siempre afectando las estructuras de losedificios, es recién en ese momento que puede ser detectado el fallo.

omo la estructura posee rigide$, en consecuencia tiene una deformabilidad tal que le permite

absorber una serie de esfuer$os hasta alcan$ar su límite resistente.

uando se producen asientos diferenciales, aparecen esfuer$os adicionales sobre la

estructura de tal manera que pueden llegar a provocar fisuras o grietas cuando es superado el

límite tensional.

'a observacin y estudio de esas grietas es de gran importancia para reconocer los

movimientos que ha e*perimentado la estructura" por ello efectuar un análisis y diagnstico

certero, conduce a adoptar las soluciones correctas.

2ste suele ser un estudio complejo, pero la e*periencia y la comprensin del comportamiento

de las estructuras combinadas con el sentido com3n pueden ayudar al momento de emitir un

diagnstico sobre las causas aparentes que han provocado esas grietas.


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Por lo general, son una serie de factores que se combinan y producen ese resultado poco

deseado.

ontamos con una serie de criterios donde se consignan los valores admisibles para los

asientos que pudieran producirse.

Criterio de !em"ton # $c%onald (a&o 1'), com"letado luego "or *+errum, donde seindican los valores de distorsión angular entre a"o#os:

4 5 61788 de la lu$, como límite seguro para edificios.

4 5 61988 de la lu$, se espera el comien$o del agrietamiento

4 5 6178, daños considerables en muros y paneles de fábrica.

!n luces usuales de edificacin, el orden de los 7 m., la magnitud de los asientos má*imos

admisibles :#má* 5 ; < 4=, se puede encontrar alrededor de los ; cm., aclaremos que este

valor está en funcin del tipo de cimentacin y otros factores, por lo cual este es valor de

referencia.

Para reparar y corregir estas patologías, los tratamientos más usuales son los de

consolidacin y recalce.

Normativa

>.T.!. )condicionamiento del Terreno y imentacin%

• )(?. ?alerías.

• )(0. 0aciados.

• !. !studios.

• P. Pilotes.

• #. imentaciones #uperficiales.

• )#(. (renajes.

•

. !studios.

• !.-.!.. +nstruccin del -ormign !structural.

• P?


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Patología de las cimentaciones

!ste trabajo pretende presentar de manera sucinta los problemas de durabilidad, debidos a la

gravedad del medio, mas comunes que afectan a las estructuras de concreto en contacto con


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el suelo y el agua.

DURABILIDAD DE LAS ESTRUCTURAS DE CONCRETO

!l concreto ha probado a través de los siglos ser un material durable. !*isten a3n estructurasconstruidas por los romanos, teles como edificios, cimentaciones, estructuras hidráulicas, que

han soportado por casi ;888 años la agresin del medio. -ay innumerables estructuras que

no han sobrevivido" muchas de ellas probablemente sufrieron degradacin, perdieron sus

condiciones de servicio y fueron abandonadas y destruidas con el tiempo.

!n el mundo moderno, nadie pretende que las estructuras sean @eternasA. 'a dinámica del

crecimiento las renovará o reempla$ará probablemente en el lapso de 688 años, lo que si se

pretende es que las estructuras sena durables, es decir que mantengan las características de

servicio y resistencia, para las que fueron diseñada, por lo menos por el lapso de su vida 3til

prevista.

Para lograr este propsito, es indispensable que las estructuras, además de ser diseñadas por

resistencia, se diseñen por durabilidad.

!n muchos casos el deterioro se evita tomando medidas preventivas, que requieren para ser

adecuadas, del conocimiento de los agentes agresivos y de la interaccin de los factores que

afecta la durabilidad. !l deterioro, la generalidad de las veces e s @consecuencia de una

eleccin imperfecta, al casar al concreto elegido, para ser usado en un medio determinado,

con las características de ese medioA. Bna de las ventajas del concreto es la posibilidad de

poder obtener propiedades determinadas con la seleccin apropiada de cemento, agregado y

aditivos y sus proporciones. 'a perfomance del concreto estará influenciada además, por el

diseño y las prácticas constructivas. 0er figura >C 6.


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!U" ATENTA CONTRA LA DURABILIDAD#

'a durabilidad de una estructura puede ser comprometida por varios factores reconocidos de

degradacin del concreto que van desde los superficiales por desgaste, hasta los químicos

que afectan la masa misma del concreto y que se pueden agrupar en% :0er Tabla 6=.

a. )gentes físico


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!n este trabajo se presentan las características del mecanismo de deterioro que más pérdidas

produce, la corrosin del concreto por ataque químico y la agresin electo química o corrosin

del refuer$o.

$ECANIS$OS DE ATA!UE AL CONCRETO

'os problemas de durabilidad más comunes en estructuras que están en contacto con el suelo

o con el agua, tales como las cimentaciones son debido al deterioro y destruccin de los

materiales D concreto y acero por agresividad del medio. #e describe seguidamente los

mecanismos de deterioro más comunes, clasificados en dos grupos seg3n sea la agresin de

origen químico o de origen electro D químico, su conocimiento es indispensable para poder

hacerles frente y tener la posibilidad de construir cimentaciones resistentes a l agresin del

medio.

Tabla 6. &ecanismos de deterioro

/actores que pueden producir

deterioro prematuro

aracterísticas del

concreto

aracterísticas del

medio

&anifestaciones

del deterioro

6. -elada y deshielo )usencia de aire

incorporado en la

pasta de cemento o

agregado e*c.

Poroso o ambar en

concreto

-umedad,

heladas y deshielo

!*pansin interna

;. )taque químico

agresivoa. #ulfatos

b. E. :'eaching=

!*cesiva cantidad

de aluminatos de

calcio hidratados

en la pasta de

cemento Porosidad

e*cesiva

-umedad con

concentracin

e*cesiva de

contenidos de sulf.

(isueltos

solubles.-umedad

de p- bajo y

contenido bajo de

cal disuelta

!*pansin int. F

rajaduras

(isolucin y

pérdida de

componentes

9. )brasin Eaja resistencia ala abrasin

)brasivo muchasveces en cero

bajo el agua

(esgaste desuperficie con

pérdida de materia

G. orrosin del refuer$o &etal corrosivo y

frecuente presencia

en el concreto de

-umedad cero,

humedad y

agentes que

!*pansin interna

y rajaduras


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agentes que

inducen a la

corrosin

inducen a la

corrosin

7. eaccin alHali D #ílice antidad e*cesiva

de sílice sobuble enagregados y álcalis

den el cemento

-umead cero.

-umead y álcalis

!*pansin

I. Jtrasa. ementob. /isuraci

n Plástica

antidad e*c. (e

aJ o &gJ no

hidratados en el

cemtno/alta de

contenido de

humedad sostenido

en el período decurado

especificado.

-umedad +ndice

alto de

evaporacin de la

humedad

!*pansin interna

y

rajaduras/isuraci

n en edad

temprana

$ECANIS$O DEL ATA!UE !U%$ICO DE LA CORROSI&N DEL CONCRETO

'a corrosin del concreto puede darse por factores internos y por factores e*ternos.

'a corrosin por factores internos se da por las reacciones entre los componentes del

concreto. !ntre ellas tenemos, la reaccin álcali D agregado D es decir la reaccin de los

agregados o por reaccin de los cementos. 'a reaccin álcali D agregado no se ha dado enPer3 o por lo menos no esta documentada su ocurrencia" la reaccin de los agregados se

debe al ácido sulf3rico que se forma por o*idacin de sulfuros de fierro, esta reaccin tampoco

está documentada en el Per3" la reaccin del cemento se da por e*ceso de caída libre o por

e*ceso de magnesio, esta ocurrencia es cosa del pasado por que las normas de fabricacin

de cementos ponen límites severos al contenido de ambos productos.

'a corrosin del concreto por factores e*ternos es un fenmeno químico que se produce por

la reaccin de sustancias agresivas e*ternas con los álcalis del concreto, producto de la

hidratacin del cemento. !n este tipo de corrosin la que nos interesa tratar en estas notas.

'a corrosin por factores internos la mencionaremos muy sucintamente.

SUSTANCIAS A'RESI(AS AL CONCRETO EN EL SUSELO ) EN EL A'UA

'as sustancias más dañinas a la estructura de concreto que están enterradas en el suelo y en

contacto con aguas subterráneas, y que dan origen a la corrosin del concreto, son los

sulfatos y los ácidos. ) estos agentes se le suma los cloruros, por su accin destructiva

cuando penetran al interior de elementos de concreto armado. 'os cloruros, si bien no son


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dañinos al concreto, su penetracin en éste origina, como veremos más adelante, la corrosin

del refuer$o.

!s importante notar que la actividad nociva de los sulfatos y de los ácidos slo ocurre en

presencia de humedad. Por lo general solo las sustancias químicas que están en solucin

son agresivas al concreto y su grado de agresividad dependerá de su concentracin en lasolucin.

!l nivel de concentracin tolerable de sulfatos es sustancialmente mayor en suelos

relativamente seco y bien drenado que cuando los sulfatos están presentes en el agua

subterránea, es la concentracin de sulfatos en el agua la que decide si es necesario tomar

medidas de prevencin.

'as aguas subterráneas generalmente aguas de origen natural" su agresividad estará en

funcin al contendido de químicos que recoja en su pasos el subsuelo.

(ebe tenerse encuentra también la ocurrencia de agua de desecho industrial" éstas por lo

general tienen concentraciones muy altas de ácidos y son difíciles de manejar. !n la cercanía

a plantas industriales que procesan o producen sustancias químicas, se encuentra con

frecuencia suelos altamente contaminados son sustancias que pueden ser destructivas del

concreto.

'a vulnerabilidad del concreto será mayor cuando las soluciones agresivas se encuentran bajo

presin y son for$adas a penetrar en las porosidades y fisuras del concreto.

!l agua de mar tiene un alto contenido de sales disueltas las principales son cloruros

:alrededor de 6K888 ppm= y sulfatos :alrededor de ;888 ppm=. ) pesar del alto contenido de

sulfatos, el agua de mar, en condiciones normales, tiene agresividad moderada sobre el

concreto de buena calidad. )lgunos investigadores piensan que la poca agresividad es

debida al efecto inhibidor de las otras sales en especial la de cloruros. !s importante notar

que en algunos lugares, tales como estuarios, radas de puerto y cuerpos de agua, donde

e*iste obstruccin de las corrientes de la marea, puede ocurrir mayor concentracin de sales e

incluso de compuestos orgánicos agresivos, en particular cuando hay contaminacin por

desechos orgánicos, minerales u otros. !n el puerto del allao tenemos ejemplos muy

recientes de destruccin de pilotes de concreto por severa agresin química y electo D

química. 'a e*periencia en estructuras marinas, en aguas no contaminadas, muestra que la

e*posicin atmosférica en las $onas de manera y de salpicadura, es el ambiente máscorrosivo. !n aguas contaminadas el ataque químico ocurre también en el cuerpo del pilote

permanente sumergido.

ATA!UE !U%$ICO

!l ataque químico de cemento Prtland se manifiesta por%


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Liiviación

!l paso del agua a través del concreto D por filtracin o por presin D produce la disolucin y

e*traccin de la cal libre con la consecuente pérdida de volumen y de resistencia. 'a

disolucin de la cal del concreto ocurre también por contacto con aguas blandas debido al

bajo contenido de sales que tienen estas :;=.

%egradación de los aglomerantes del cemento

'os ácidos fuertes y algunas sales pueden reaccionar con los hidratos e hidr*idos del

cemento.

-"ansión de los "roductos de la reacción

'os mecanismos de e*pansin se producen en el ataque por sulfatos, en el cristali$acin de

sales, y en la reaccin álcali D agregado.

Cristaliación de sales

'a formacin de cristales resulta en e*pansin interna que rompe por traccin el concreto.

!ste mecanismo debe ser considerado cuando el concreto esta colocado en ambientes muy

contaminados y ocurre generalmente, cuando hay filtracin de agua a través del concreto.

!n este trabajo nos ocupamos slo de la corrosin del concreto producida por sulfatos y por

aguas ácidas por ser las sustancias agresivas más comunes en los suelos.

ATA!UE POR SUL*ATOS

!l ataque por sulfatos ocurre especialmente en concretos sumergidos en agua de mar y en

concretos enterrados o en contacto con el suelo cuando éstos tienen humedad. #u poder

destructivo dependerá de su concentracin en solucin en los suelos y aguas subterráneas.

'os sulfatos más comunes que se encuentran de manera natural en aguas subterráneas son%

a= el sulfato de calcio o yeso :a#JG=" b= el sulfato de magnesio :&g #JG= y c= el sulfato de

sodio :>a #JG=. 'os sulfatos de sodio y magnesio son muy solubles en agua y por tanto

pueden encontrarse en concentraciones mucho mayores que con sulfato de calcio. ) igualdad

de concentraciones en sulfato de magnesio es mucho más agresivo que los sulfatos de sodio,calcio y potasio" su agresin tiene mayor alcance, ya que además de reaccionar con los

hidr*idos de calcio y los aluminatos, descompone los silicatos de calcio hidratados, es decir

la pasta de cemento.

'os sulfatos pueden producir la desintegracin del concreto al reaccionar con los hidr*idos

de calcio :cal hidratada= liberados en el proceso de hidratacin del cemento, y forman sulfato

de calcio :yeso=. !ste a su ve$ reacciona con el aluminato hidratado de calcio para formar el


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sulfo aluminiato de calcio :etringita=. !stas dos reacciones dan productos slidos de mayor

volumen que el original y son causantes de las e*pansiones y rupturas del concreto.

'a descomposicin y desintegracin del concreto es progresiva mientras éste está e*puesto a

los agentes que la produce. (e no ser detectada y controladas a tiempo, su avance

comprometerá el recubrimiento de las barras dejando e*puestas la armadura a la accinagresiva directa del medio.

!l efecto será mas grave y destructivo cuando las sales penetran en la masa del concreto

arrastrada por la presin del líquido, como ocurre en las estructuras de contencin de suelos o

de agua. !l daño en estos casos se concentra en la superficie opuesta, en las fisuras por

donde ocurre la filtracin por la acumulacin de sales en las superficies.

)dicionalmente al fenmeno químico e independientemente a éste, se produce en muchos

casos, un fenmeno físico, que consiste en la cristali$acin de las sales de sulfatos en los

poros y en las fisuras del concreto. 'a destruccin del concreto se debe a la e*pansin de lassales al cristali$arse.

EL ATA!UE POR +CIDOS

Por lo general el concreto de cemento Prtland tiene poca resistencia al ataque de ácidos. 'a

agresividad de los ácidos en el subsuelo ocurre por su presencia en las aguas subterráneas.

'os ácidos mas comunes de encontrar en disolucin en aguas subterráneas son los ácidos de

origen orgánico tales como el ácido 3rico que se encuentra en depsitos de turba y el ácido

carbnico derivado del di*ido de carbono disuelto. )lgunas veces las aguas de origen

pantanoso pueden contener ácido sulf3rico como resultado de la descomposicin bacteriana

de los compuestos sulfurosos. Por lo general la presencia de sulfatos en solucin en las aguas

subterráneas particularmente en suelos arcillosos, es más frecuente que la acide$ .

'a acide$, es decir la presencia o ausencia de compuestos ácidos se mide con la escala

logarítmica del indicador de iones de hidrgeno, p-. uando el p- del suelo o del agua

subterránea está debajo del punto neutro L,8, el agua es ácida y por lo tanto capa$ de atacar

a cualquier tipo de cemento Prtland. 'a severidad del ataque dependerá de varios factores%

a. (el tipo y concentracin de ácido presente, los ácidos orgánicos como los inorgánicos,

e*cepcin del ácido fosfrico, al descomponer la cal del cemento, forman sales de calcio

como cloruros, nitratos y sulfatos, que son solubles en agua.

b. (e la posibilidad de renovacin del suministro de la solucin ácida. uando no hay flujo de

agua ni cambios de humedad o de nivel de la napa, la reposicin de las soluciones ácidas es

difícil y la acide$ puede ser totalmente neutrali$ada, con relativo poco daño después del

ataque inicial al concreto, los ciclos de humedecimiento y secado puede ser muy dañinos" las

sustancias disueltas pueden migrar por las masas de concreto y depositarse en la superficie


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puede ser de las mismas sustancias o de alg3n producto de la reaccin formada en el

concreto.

c. (el contenido de cemento y de la impermeabilidad del concreto. 'os concretos pobre y

permeables son mas susceptibles al ataque.

$ECANIS$O DEL ATA!UE ELECTO , !U%$ICO O DE LA CORROSI&N DELRE*UER-O

'as barras de refuer$o de concreto están sujetas a dos tipo de deterioro% o*idacin directa en

presencia de humedad y o*igeno" y corrosin por accin electroquímica, que se produce por

la presencia de cloruros conjuntamente con humedad de o*ígeno.

Protección del re/uero

!l acero de refuer$o está protegido de la corrosin por el recubrimiento de concreto que le

provee una barrera protectora y por el ambiente alcalino producto de una combinacin de

reacciones químicas en la superficie del acero. )l fraguar, el cemento suelta álcalis,

hidr*idos de sodio, potasio y calcio, convirtiendo al medio alrededor de las barras en pasivo,

con un p- alto en el rango de 6;.I a 69.7. !n este medio alcalino alto se produce una

reaccin química en la superficie del concreto, formándose una película protectora que inhibe

las reacciones electroquímicas del proceso de corrosin. 0er fig. >C ;.

'a superficie del acero embebida en el concreto permanecerá pasivamente mientras subsista

un p- alto y no haya presencia importante de cloruros aunque el o*igeno y la humedad

lleguen al acero.


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0actores ue destru#en la "rotección

!sta situacin no es estática, la pasividad del acero se pierde cuando se reduce la alcalinidad

del concreto, esto ocurre bajo las siguientes condiciones% a= Por carbonatacin del concreto,

b= Por presencia de concentraciones de cloruros en el concreto que rodea las barras, y c= Por

corrientes eléctricas que recorren la masa del concreto.

a. arbonatacin del concreto

#e produce por la reaccin química de los álcalis del concreto, particularmente el hidr*ido de

calcio, con el anhídrido carbnico del aire, que da como resultado el carbonato de calcio. !n

esta reaccin, el p- del concreto cae a valores por debajo del nivel de proteccin, dejando a

las barras en unos ambientes neutros y e*puestos a la o*idacin directa en presencia de

humedad y o*ígeno. 'a corrosin de las barras en estos casos es generali$ada. !l ritmo de

avance de la carbonatacin depende, en gran medida, en la calidad del concreto, en particular

en su permeabilidad, y en el estado de fisuracin de las superficies.

b. loruros en la cercanía de las barras de acero

uando están en presencia de humedad y o*ígeno, convierten al concreto en un electrolito,

destruyen la película pasivamente que las rodea y protege, y reaccionan con el fierro,

generando un proceso electro


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descarga a directa a tierra, se produce corrosin locali$ada en los puntos de salida de la

corriente de cada barra.

!l efecto de las corrientes vagabundas será mas grave en concretos de baja resistividad,

tales como concretos con contenidos altos de humedad o concretos contaminados con

cloruros. 'a corrosin por corrientes vagabundas es una ocurrencia muy frecuente enedificaciones industriales con procesos h3medos y en los que los equipos no están aislados

del concreto. Jcurre también en estructuras enterradas en suelos de baja resistividad

eléctrica D por lo general suelos h3medos con alto contenido de sales D cuando hay sistemas

de puesta a tierra de equipos industriales o de sistemas eléctricos como son las centrales de

trasformacin eléctrica.

-/ectos de la corrosión

'a corrosin del refuer$o genera *idos de fierro en la superficie de las barras que producen

fuer$as e*pansivas muy altas, que eventualmente destruyen al concreto que forma elrecubrimiento y dejan a las barras e*puestas directamente al medio y a la corrosin

atmosférica.

'as características de la destruccin dependerán del tipo de corrosin, de si éstas es

locali$ada o generali$ada, de la disposicin de la armadura y su ubicacin en la seccin del

elemento, etc.

'a corrosin lleva generalmente, la pérdida de la competencia estructural" por la destruccin

del concreto" por la corrosin del acero que, cuando es generali$ada produce reduccin de la

seccin de la barra y pérdida de adherencia y cuando es locali$ada produce picaduras que

originan concentraciones de esfuer$os que puede llevar a la rotura de las barras con

resultados generalmente graves.

DISE.O POR DURABILIDAD

uando se diseña o construye una estructura de concreto, es indispensable tomar en cuent

una serie de factores interrelacionados para asegurar su durabilidad, estos son%

• 'as condiciones del medio

• 'os mecanismo de ataque al concreto

• 'a medida de prevencin

CONDICIONES DEL $EDIO

!s esencial en primer lugar conocer las condiciones de e*posicin a las que estará sujeto el

elemento estructural en su vida 3til prevista. 'a evaluacin de las condiciones del suelo debe


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reali$arse en ase a una investigacin del sitio ligada al conocimiento geolgico del área.

(icha evaluacin no debe limitarse a establecer las condiciones de estabilidad y resistencia

del suelo. (ebe establecer también, la presencia de sustancias dañinas al concreto, la

humedad del suelo y el origen de la misma, el nivel de la napa freática, y finalmente la

resistividad electrice de los suelos hasta la profunda comprometida por las estructuras

enterradas.

'a agresividad del suelo depende no slo de la agresividad inherente de las sustancias

químicas presentes sino también de su disponibilidad en el tiempo. Por lo general habrá un

balance entre el ritmo de ataque y el ritmo en el que la sustancia agresiva se repone por

migracin en el suelo y a medida que la reaccin prosigue, a través del concreto atacado.

(ado que las migraciones de sustancias en el suelo solo se da cuando hay presencia de

humedad, no slo debe ponerse atencin en determinar que agentes agresivos están

presentes, sino también evaluar la permeabilidad del suelo, las variaciones de la napa freática

y los efectos de los cambios estacionales y climático en el movimiento del agua subterránea.

Bna ve$ que se conoce el medio, debe identificarse a los agentes agresivos en base a la

e*periencia propia o bibliográfica para luego establecer los mecanismos de deterioro a los que

podría estar sujeta la estructura y para definir las medidas de prevencin más convenientes.

$ECANIS$O DE ATA!UE

!l conocimiento de los mecanismos de ataque al concreto es indispensable para poder definir

las medidas de prevencin mas convenientes para cada caso. (ebe tenerse en cuenta que la

generalidad de las veces la destruccin del concreto se da por una combinacin de factores

que se superponen y se suceden unos a consecuencia de los primeros. !n el numeral G.8 de

este trabajo se describen los mecanismos de ataque mas frecuentes que deben tenerse en

cuenta.

$EDIDAS DE PRE(ENCI&N

'a prevencin contra deterioro involucra a todas las actividades de un proyecto, desde el

diseño y detallado, seleccin de materiales, procesos constructivos, proteccin y

mantenimiento.

'as medidas de prevencin deben ser mas severas en estructuras en las que será difícil o

imposible su inspeccin peridica, tal es el caso de las cimentaciones, estructuralesenterradas o de las estructuras sumergidas.

-ay una serie de medidas de prevencin contra la corrosin del concreto y corrosin del acero

que son comunes, hay otras que tiene un carácter más específico al tipo de agresin que se

desea combatir. 'as medidas de prevencin comunes están relacionadas con la calidad del

concreto y en especial con su permeabilidad.


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!n cimentaciones y otras estructuras en contacto con el suelo y el agua son más las medidas

de prevencin comunes que las específicas. Porque en medios agresivos la corrosin del

concreto, al no poder ser controladas pro falta de inspeccin, llevará necesariamente a la

corrosin del refuer$o.

(ebe tenerse presente que solamente las estructuras bien diseñadas por durabilidad,construidas con materiales de la mas alta calidad, asociada con una ejecucin rígidamente

controlada, pasarán la prueba del tiempo en medio agresivo.

'a prevencin comprende medidas relativas al diseño y medidas relativas a la calidad del

concreto, medidas de proteccin complementarias.

$edidas relativas al dise&o # detallado

!n la etapa de diseño y detallado se toman decisiones que influyen directamente en la

durabilidad de las estructuras. 'as decisiones para ser correctas, tienen que basarse sobre elconocimiento profundo de las características del medio donde estarán inmersas las

estructuras y de las características del uso al que estarán sometidas.

!s recomendable que en la etapa se tomen decisiones correctas sobre aspectos tales como%

a. ecurimiento del re/uero

!l propsito del recubrimiento es de proveer una barrera semi D impermeable suficientemente

gruesa, para asegurar el concreto, en contacto con el acero, no esté carbonatado ni

contaminado por sales.

!l espesor del recubrimiento debe ser compatible con las características agresivas del medio.

'a norma técnica nacional ! D 8I8, !structuras de oncreto )rmado, establece los

recubrimientos mínimos y llama la atencin sobre los ambientes corrosivos y otras

condiciones severas de e*posicin.

!l recubrimiento debe mantenerse en todas las superficies, de ser posible incrementarlo en

los bordes y esquinas.

'as estructuras sujetas a presin hidrostática, deben recibir proteccin adicional y en lo

posible deben ser aisladas del agua mediante membranas impermeabili$antes. !s de notar que en ciertos ambientes, tales como ambientes marinos, el recubrimiento de concreto puede

ser insuficiente como barrera contra la penetracin de sales y será necesario recubrir a

medidas especiales para lograr mayor impermeabilidad D revestimiento selladores o concretos

de muy baja permeabilidad logrados con el empleo de aditivos densificadores.

. Control de /isuración


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'as fisuras en la superficie del concreto aumentan el riesgo de penetracin de sales, o*ígeno

y humedad, propiciando corrosin del concreto y del acero. 'a fisurain generalmente se

e*plica por ra$ones de trabajo estructural, tal como las fisuras por fle*in, o, por tracciones

debidas a la contraccin del concreto. !ste 3ltimo producto de la fragua del concreto, del

proceso de secado o de las gradientes térmicas D caso de elementos estructurales masivos.

Para controlar los efectos de la fisuracin que tiene su origen en el comportamientoestructural, es necesario limitar el ancho de fisuras, mediante una adecuada seleccin,

dimensionamiento y distribucin del refuer$o.

'a contraccin del concreto debe controlarse principalmente mediante la seleccin de los

componentes del concreto y sus proporciones, con procesos de compactacin y curado

adecuados y con juntas de control bien ubicadas.

'a gradiente térmica debe controlarse limitando la temperatura del concreto cuando se lo

coloca. Para ello será necesario reducir la resistencia del concreto al mínimo posible para

reducir la cantidad del cemento" empelar aditivos apropiados y encofrados que minimicencambios de temperatura.

c. ección de los elementos

'os agentes agresivos del medio penetran al concreto a través de las superficies. uando

menor sea la superficie e*puesta menor será la contaminacin del concreto. !n

consecuencia, en el diseño debe buscarse secciones de perímetro mínimo. #erá mejor, en

este aspecto, las secciones rectangulares que las secciones con patín, y una seccin

rectangular ancha que dos angostas, etc. :ver figura >C 9=.

'as estructuras masivas son menos vulnerables al ataque químico que las estructuras de

secciones pequeñas, por la menor relacin del área superficial a volumen e*puesto. #in

embargo, problemas de otro tipo, ligados a la fisuracin térmica, que pueden ocurrir enestructuras masivas si no se tiene cuidado en la seleccin de los materiales y en el curado.

'os bordes y las esquinas son más susceptibles al ataque. (ebe proveerse drenajes para la

e*cavacin de aguas sean éstas de cualquier origen. !l agua acumulada ingresa a la masa

de concreto y al hacerlo disminuye su resistividad, facilitando los procesos de corrosin

galvánica. !l agua debe drenar sin grandes recorridos hori$ontales y sin humedecer

innecesariamente las superficies verticales. !l diseño de los drenes debe evitar el


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humedecimiento del concreto por capilaridad. 'os drenes que atraviesan el concreto deben

ser de materiales libre de corrosin :fig. G=.

'as aguas del subsuelo deben drenarse o desviarse de manera que las estructuras enterradas

no sirvan de elementos contenedores de su flujo. 'a presin de agua contra la superficie de

concreto for$ará el ingreso del agua a la masa del concreto y con ella de las sales y

soluciones ácidas.

$edidas relativas a la calidad del concreto

!n la generalidad de los casos en mas efectivo y econmico lograr concretos de calidad que

brinden proteccin duradera al esfuer$o que recurrir a medidas de proteccin adicionales o

correctivas.

'a observacin de obras y la e*perimentacin reali$ada en los 3ltimos años, ha llevado a

establecer que la durabilidad de una estructura de concreto esta relacionada directamente con

la permeabilidad de sus concretos. !s posible decir que permeabilidad es sinnimo dedurabilidad. :M=.

'a permeabilidad no es 3nica, dependerá del agente agresivo que trate de penetrar en el

concreto, así tenemos% permeabilidad a los líquidos :agua, agua ácida, agua de mar,

soluciones de sulfatos, aguas duras, etc.=" permeabilidad a los gases :o*ígeno, J;, #J9 etc=

o permeabilidad al in D cloruro.

'as ventajas que se logran con concreto de permeabilidad baja son m3ltiples%

+. itmo de carbonatacin más lento. !n concretos densos, el ritmo de carbonatacin

disminuye sustancialmente y puede detenerse totalmente a 68 67 mm de la superficie. !n

cambio en concretos permeables el ritmo de carbonatacin es más rápido D por la mayor

superficie e*puesta D y la penetracin será incontrolada.

++. !l ingreso de agua será restringido y en un determinado medio ambiente, menor cantidad

de agua penetrará y quedará retenida en la masa de concreto. !n consecuencia dichos


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concretos tendrán menor conductividad eléctrica, y se privará al proceso eléctrico de uno de

sus componentes esenciales% la humedad.

+++. 'a penetracin de sales D cloruros y sulfatos D y soluciones ácidas será restringida y mas

lenta.

+0. &ayor resistencia a la compresin, a la traccin y mayor mdulo de elasticidad.

'a permeabilidad es afectada por factores relacionadas con la seleccin y dosificacin de los

materiales y por factores relacionados con la obra.

a.1. elación agua 4 cemento (A4C)

'a relacin )1, de acuerdo a e*perimentaciones reali$adas :68=, tiene influencia muy grande

en la permeabilidad del concreto. !n ensayos reportados por Nhiting :68=, variando la

relacin )1 de 8.;I a 8.L7 la permeabilidad del agua a presin hidrostática aumento G veces,para la misma variacin, la penetracin de soluciones de cloruros aumento 68 veces.

(iversas normas ponen límites a la relacin )1. 'a norma técnica ! D 8I8 limita dicha

relacin para el concreto e*puesto a diversas concentraciones de sulfatos, ver tabal ;. !l

cdigo )+ 96K D KM limita la relacin agua 1 cemento má*imo a 8.G8 y estipula la resistencia

mínima a la compresin en concreto e*puesto a diversos tipos de agresividad. )sí, para

concretos e*puestos a corrosin fija como resistencia mínima 998 Hg1 cm; con lo cual

pretende fijar un nivel mínimo de proteccin alcalina demás de asegurar un contendido de

cemento que permita la posibilidad de concretos densos.

Para reducir la relacin agua 1 cemento, sin perder la trabajabilidad de la me$cla esconveniente el uso de aditivos reductores de agua.

a.2. 5i"o de cemento

'a composicin química del cemento es un factor importante en la neutrali$acin de los

cloruros en el concreto. !l aluminato tricálcico, 9), al reaccionar con dichas sales forma

compuestos insolubles. #erá por tanto, más ventajoso cuando se trata de resistencia a la

corrosin galvánica por cloruros el empleo de cementos con mayor contenido de 9).

Para atender el problema de la reaccin química, por sulfatos, será necesario emplear cementos resistentes a los sulfatos. !l tipo de cemento recomendado dependerá de la

concentracin de sulfatos en el medio, suelo o agua, en el contacto con el concreto.

'os cementos de produccin nacional que ofrecen proteccin contra el ataque de sulfatos son

el cemento pu$olánico +P. !l cemento tipo ++ y el cemento tipo 0. !stos se emplearán de

acuerdo a las recomendaciones dadas en la tabla ;.


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a.3. 6ranulometría de los agregados

!s recomendable emplear agregados con granulometría continua, ya que permiten lograr

concreto mas densos.

a.7. ustancia delet8reas

Previamente al empleo de los agregados y el agua es necesario hacer análisis químicos para

conocer su contenido de sales y otras sustancias deletéreas al concreto. !n especial su

contenido de cloruros.

!l contenido total de cloruros no debe e*ceder del límite dado en la norma ! D 8I8 :ver tabla

G= para cloruros solubles en agua de una muestra de concreto endurecido. !n dicha tabla el

contenido de cloruros se e*presa como porcentaje del cemento en la me$cla.

'a evaluacin de cloruros debe hacerse en funcin a las proporciones de la me$cla. (ebetenerse en cuenta que una parte del total de cloruros reaccionará con el cemento, durante la

hidratacin y se convertirán en insolubles y por tanto no dañinos.

!n muchos lugares de la costa se ha reportado canteras de agregados con muy alto contenido

de cloruros solubles :&arcona, hincha, Pisco u otros=. !n estos casos ante la dificultad de

abastecimiento alternativo, es indispensable lavar los agregados para bajar su contenido de

sales solubles. 'uego del lavado los agregados deben anali$arse por cloruros para establecer

si el contenido de cloruros ha disminuido, a niveles compatibles con los límites establecidos

por la norma.

!s recomendable ser conservador en los contenidos de cloruros que admitimos, ya que laagresividad de estos puede aumentarse por presencia de otras sales despasivantes tales

como los sulfatos.

!l agua en muchos casos puede ser un ingrediente que adiciona cantidades apreciables de

cloruros. !n centros urbanos por efecto del tratamiento, el agua ya tiene cloruros y debe

establecerse su contenido. !l agua de po$o debe también ser anali$ada. uando ésta está

cercana al mar, por lo general, el agua tiene salinidad alta y no es recomendable emplearla sin

un análisis que estable$ca el contenido de sales y en particular cloruros.

Tabla 2. Concreto expuesto a soluciones de sulfatos

!*posicin a

sulfatos

#ulfatos soluble en

agua, presente en el

suelo como #JG :O=

en peso

#ulfato en

agua p.p.m.

emento

tipo

elacin

a1c má*ima

:O=

ontenido

mínimo de

cemento

Hg1m9:OOOOO=


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(espreciable 8.8 D 8.6 8 D 678 :OOO= :OOOO= ;L7

&oderado :OO= 8.6 D 8.; 678 D 6788 ++ 8.78 968

#evero 8.; D ;.8 6788 D 68888 0 8.G7 998

&uy severo Q ;.8 Q 68880 mas

pu$olana8.G7 9L8

:O= Bna relacin agua cemento menor puede ser necesaria por ra$ones de impermeabilidad, o

por proteccin contra la corrosin de elementos metálicos embebidos, o por congelacin y

deshielo.

:OO= )gua de mar

:OOO= (ebe haberse comprobado que la pu$olana es adecuada para mejorar la resistencia del

concreto a la accin de los sulfatos, cuando ella es empleada en concretos que contienen

cemento Prtland Tipo 0.

:OOOO= Para éste tipo de e*posicin no hay limitaciones

:OOOOOO= ecomendaciones de las normas Eritánicas.

Tabla condiciones especiales de e*posicin

ondiciones de e*posicin elacin agua 1 cementomá*ima

oncreto de baja permeabilidad%a. !*puesto a

agua dulceb. !*puesto a agua de mar o agua

salobre

c. !*puesto a aguas cloacales :O=

oncreto e*puesto a proceso de congelacin y

deshielo en condicin h3meda%

a. #ardineles, cunetas, secciones delgadas

8.788.G7

8.G7

8.G7


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b. Jtros elementos

Proteccin contra la corrosin de concreto

!*puesto a la accin de agua de mar aguas,

#alobres, neblinas o rocío de esta agua

#i el recubrimiento mínimo se incrementa en 67 mm

8.78

8.G8

8.G7

:O= la resistencia fRc no deberá se menor de ;G7 Hg1 cm; por ra$ones de durabilidad.

Tabla contenido máximo de ion cloruro

Tipo de elemento

ontenido má*imo de ion cloruro soluble en agua

en el concreto!*presado como en peso del

cemento

oncreto pretensado oncreto armado e*puesto a

la accin de cloruros

oncreto armado no protegido que puede estar

cometido a un ambiente h3medo pero no e*puesto

a cloruro :incluye ubicaciones donde el concreto

puede estar ocasionalmente h3medo tales como

cocinas, garages, estructuras ribereñas y áreas

con humedad potencial por condensacin=

8.I 8.68

867

oncreto armado que deberá estar seco o

protegido de la humedad durante su vida por

medio de recubrimientos impermeables

8.K8


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a.. Aditivos

!n estructuras que estarán sujetas a ambientes especialmente corrosivos, es recomendable el

empleo de aditivos densificadores de la me$cla. Tal es el caso de la microsilica que reduce

sustancialmente la permeabilidad del concreto al in D cloruro o de los concretos impregnados

con láte*, que reducen drásticamente su permeabilidad a líquidos.

!n el empleo de aditivos en el concreto, como aceleradores u otros fines, debe tenerse

especial cuidado de no incluir cloruros en la me$cla. Para el efecto deberá anali$arse la

composicin química del aditivo propuesto y desechar en lo posible aquellos en cuya

formulacin haya cloruros.

a.. -m"leo de arras "rotegidas contra la corrosión

!l empleo de barras protegidas por resinas ep*icas es una práctica probada e*tensamente

en los países desarrollados del hemisferio norte. !l recubrimiento ep*ico no reducesignificativamente la adherencia. (e preferencia las barras deben ser revestidas luego de

habilitado. !l procedimiento que garanti$a la uniformidad del revestimiento y la ausencia de

discontinuidades en éste.

. $edidas relativas a la ora

!l medio mas efectivo para lograr la durabilidad deseado en una estructura de concreto, es

asegurar que el concreto desarrolle su calidad potencial. #erá de particular importancia no

solo el logro de la resistencia a la compresin, sino también, su densidad, su baja

permeabilidad entre otras propiedades. Para asegurar esto, los procesos constructivos de

me$clado, transporte y colocacin, consolidacin deben ceñirse a la buena práctica

constructiva establecida en norma como el )+ 96K, )+ 986 y norma técnica nacional ! D 8I8

y deben ser controlados en todos sus aspectos.

(e particular importancias será%

.1. -l almacenamiento de los materiales

(ebe evitarse su contaminacin sus sustancias deletéreas. !n ambientes marinos es

necesario proteger las barras no solo para evitar su o*idacin por humedad sino también para

evitar su contaminacin por la brisa cargada de cloruros. !n todo caso es recomendable lavar las armaduras con agua potables inmediatamente antes del llenado del concreto.

.2. Curado

(el curado del concreto dependerá no solo el logro de la resistencias del concreto sino

también la calidad de sus superficies, en gran medida su fisuracin y su permeabilidad,


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:Nhiting :68= sostiene que si el concreto no es curado por la vía h3meda por lo menos L días,

la permeabilidad crecerá G veces=.

!l curado temprano y prolongado por vía h3meda es el mas efectivo.

uando el curado se hace con membranas es necesario certificar previamente la performancede éstas.

!n superficies hori$ontales, el aniego continuado es el mas efectivo. 'as @arrocerasA para

este propsito deben formarse con arena libre de contaminantes. !n ciertos lugares las

arenas que se encuentran en el sitio provienen de $onas costeras y pueden tener contenidos

elevados de cloruros. #u empleo en las arroceras no es conveniente, porque producirán

corrosin de cualquier barra de acero que sobresalga y porque los cloruros de la arena

lavados por el agua serán introducidos en el concreto joven :6;=.

!l curado con membranas no es tan efectivo como el curado por vía h3meda. Previamente suempleo es conveniente certificar su performance mediante pruebas comparativas. !nsayos

reali$ados han demostrado que hay @curadoresA que no sellan las superficies y la pérdida de

humedad es similar a la que ocurre en concreto e*puesta al ambiente.

.3. Limitar el revenimiento de la mecla (slum")

&e$clas muy sueltas propician el asentamiento del concreto plástico, por debajo de la

armadura superior, generando vacíos en le concreto que debilitan la seccin, lo hacen menos

denso y llevan a la fisuracin del concreto superficial.

.7. -nco/rados

'os elementos de fijacin de los encofrados que atraviesan el concreto deben ser removibles.

>o debiendo quedar por ning3n concepto elementos metálicos, alambres u otros, sin el

recubrimiento especificad. 'a práctica com3n de fijar los encofrados con alambre amarrado a

la armadura, para luego del desencofrado cortar dichos alambres picando el concreto

localmente y resanándolo, es tremendamente dañina. )demás del daño estético y estructural

que se ocasiona con el picado, el resane, la generalidad de las veces, no tendrá la misma

calidad del concreto del origen. #e fisurará y será el camino para la corrosin del refuer$o.

!n elementos masivos, el encofrado debe evitar la pérdida de calor y aminorar la gradientetérmica.

.. Consolidación de la mecla

Tanto para lograr la resistencia y densidad potencial de la me$cla, es indispensable consolidar

el concreto por medio de vibradores. 'a energía de los vibradores debe ser compatible con las


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características de la me$cla, la masa de concreto por vibrar, el tamaño de las secciones y la

congestin de su refuer$o.

.. Aislamiento del concreto

uando la concentracin de sulfatos o de soluciones ácidas es muy alta, es recomendable, enlo posible, aislar las estructuras del medio agresivo. !l aislamiento puede hacerse

reempla$ando el material contaminado que rodea al concreto, por material no contaminado.

!sta solucin no es adecuada en terrenos saturados porque el relleno de material importado

tenderá a contaminarse muy rápidamente. !n estos casos, lo mas adecuado es aislar la

estructura de concreto mediante recubrimientos resistentes a sulfatos. 'a emulsin asfáltica

ha probado dar buenos resultados. !l aislamiento del fondo de las cimentaciones y las losas

pueden hacerse mediante el empleo de membranas plásticas con juntas selladas.

!n este aspecto debe tenerse en cuenta que el aislamiento del concreto del medio agresivo,

es una solucin temporal por cuando los revestimientos tienen vida limitada. #iempre serámejor solucin, especialmente en cimentaciones que son casi imposible de inspeccionar,

buscar la proteccin en el mismo concreto% haciéndolo denso y muy baja permeabilidad.

Peligros a /0e est1n e2p0estas las cimentaciones

ASIENTOS

Todo edificio hace su asiento y es muy fácil de observar como en muchos edificios recién

construidos aparecen fisuras y grietas que son fáciles de reparar y tapar. !n construccin

ocurre igual que en mecánica. Bn motor nuevo recién salido de la fábrica, no da el mismorendimiento como cuando ya lleva alg3n tiempo en movimiento" que es cuando por sí solo se

ha terminado de ajustar y acoplar. !s decir que todo el edificio se acopla, se ajusta, pues al

fin y al cabo una casa no es más que una máquina de vivir, y que no se asombre los legos si,

una ve$ terminada la obra, observan alguna que otra grieta por ahí.

'as grietas verdaderamente peligrosas y que reclaman con urgencia el maderamen

espectacular del apeo, son aquellas de tra$ado parablico que aparecen en las distintas

fábricas y maci$os con una inclinacin apro*imada de G7C :/ig. 67;=.


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!n las esquinas, la curvatura anterior se invierte en los parámetros, conservando sus

características en la vertical del encuentro de paredes :/ig. 679=.

!n las paredes con huecos o ventanales y puertas, las figuras llevan otra direccin a las

apuntadas, ya que estas siguen el curso de los elementos más débiles. #i las cargasactuantes son concentradas en dos puntos, el caso es idéntico al de la viga simplemente

apoyada y las grietas siguen la trayectoria del esfuer$o constante má*imo :/ig. 67G=.

!jemplo%

'o difícil que resulta averiguar la causa de un asiento lo puede comprobar no hace mucho

tiempo. Por un reconocimiento que se hicieron, jamás pudimos averiguar las causas que

mediaron para que los pilares de la fachada lateral de un edificio destinado a almacén, recién

construido, se despla$ara de su base un par de centímetros. F sin embargo, todo estaba

perfectamente% cimentacin, terreno, armaduras...pero la grieta resultante estaba allí :más

ancha de abajo que de arriba=.

!l edificio en cuestin, de estructura de hormign armado, estaba construido con pilares de G

R;8 m de altura, distribuidos cada G m eje, coronados por una viga cadena para apoyo de la

cubierta :/ig. 677=. 'a cimentacin de ;88 Hg de cemento Prtland, se apoyaba directamente

sobre un estrato de roca dura, cuyo previo reconocimiento nos dio un espesor de ;R78 m

repartidos y sensiblemente hori$ontales. (e la construccin doy fe que fue esmeradísima,


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pues personalmente atendí el 3ltimo detalle, cosa que me fue posible dado lo reducido de la

obra. >o cabía pensar más que en un seísmo, pero en este caso, Scmo fue posible que este

lateral lo acusara y el resto de la construccin no.

Pero la segunda parte fue más e*asperante todavía. Parece lgico que si el parámetro

afectado se pica, se limpia, se riega abundantemente o mejor a3n se enlecha como cemento

puro, y se enfosca, la grieta no vuelve a surgir" pero en nuestro caso las cosas sucedieron de

otro modo. Por tres veces se repiti la operacin y por tres veces la grieta se manifest aun

sin tanta violencia como al principio. #ospechando que los pilares continuarán en movimiento,

se colocaron ; 9 @chivatosA :testigos=, los que al cabo de cierto tiempo permanecieron

intactos. Bna prueba más y la grieta volvi a salir culebreando por el muro.

#e consultaron te*tos, técnicos" todos daban el remedio conocido y hubo hasta quien dijo que,

al producirse la dilatacin, la grieta no sería posible taparla nunca. Pero como aquello sipertenecía a mi oficio, apuré el 3ltimo recurso. (e la capital de provincia hice traer una malla

he*agonal, de las que se utili$an para parque de gallinero" la que, después de picar el

enfoscado en una $ona de un metro de ancho a uno y a otro lado de la grieta, coloqué bien

tirante y sujetada por puntas% posteriormente enfoqué de forma que el mortero se proyectara

contra la grieta lo más violentamente posible :/ig. 67I=. (espués de esto se fracas, pint y

esperamos. ) los tres meses no había ni huella de la grieta.


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-oy ha pasado mucho tiempo de aquello y el almacén de @pilares torcidosA, contin3a en la

misma posicin que lo dejamos, y es que los edificios también tienen derecho de salir

triunfantes con su misterio.

CORRI$IENTOS

)nte el despla$amiento del plano de asiento el compartimiento de un edificio de hormign

armado, por la liga$n y la continuidad monolítica que significa el hierro de su estructura, sufre

muy poco, má*ime, si su cimentacin la compone una placa armada.

orrientemente son escasos los fenmenos de este tipo. >o obstante, tampoco hay que

e*cluirlo del cuadro de las posibilidades y a3n así y caso de producirse los daños, serán

insignificantes. !n cuanto a las de fábrica ordinaria, de ladrillo o bloques, no pueden producir

más que fenmenos de sedimento o rotacin que reseñamos brevemente.

CEDI$IENTOS

-ay que señalar dos clases, los leves y los considerables. 'eves% son los producidos por los

asientos eventuales del terreno donde se apoya la cimentacin o por accidentes de índole

constructiva o casual, tales como inundaciones de stanos, infiltraciones de agua,

construccin de calles contiguas, nuevos edificios adyacentes, etc. 'a duracin de este

fenmeno es breve y por lo general no llega a manifestarse en la estructura principal de la

obra y por lo tanto no merece una atencin especial, ya que la estabilidad del edificio no corre

ning3n peligro.

Jtra cosa es cuando la superficie de asiento de la cimentacin va cediendo en forma gradual

y rápida, circunstancia reconocible por los @chivatosA rotos, pues entonces cuando se precisaun ingente apuntalamiento. Para que este resulte efica$ se deben observar las siguientes

reglas%

6C #i el edificio es de varios pisos, el apuntalamiento deberá efectuarse con dos ordenes de

tablones de pino o abeto, en el que el primero quede empotrado a la altura del forjado del piso

de la segunda planta, y el ;C puede muy bien acomodarse, en sentido paralelo, al forjado de la

planta primera. 'os dos ordenes se enla$arán entre sí por tablas cru$adas, de manera que se

forme una viga celosía :/ig. 67L=. !l ángulo de los puntales con la hori$ontal del pavimento

terreno e*terior no deberá ser menor de I8C.

;C ecercar con un cuadrillo de escuadra de 68 * 68 cm todos los huecos :/ig. 67K= o, si se

prefiere, cercarlos con ladrillos maci$os :/ig. 67M=.

Bna ve$ dispuesto el apuntalamiento en la forma descrita, ya se puede comen$ar, con cierta

seguridad, los trabajos de realce.


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ROTACI&N DE CI$IENTOS

'os fenmenos de rotacin son idénticos a los anteriores" manifestándose en una deformacin

más o menos acentuada de las armaduras de pilares :en edificios de hormign armado= al que

sigue un despegue de la capa envolvente de hormign.

'as reparaciones de este fenmeno son sencillas y elementales, pero a cambio de que se

utilice un buen material en áridos y un buen Prtland en cementos.

'os trabajos consisten en%

6C !nsanche de la base de cimentacin.

;C olocacin de encadenados de hierro que se oponga al desli$amiento de los muros.

9C F en las grietas hacer un buen $urcido con mortero muy rico en cemento, no sin antes

haber despegado y picado el mortero viejo que se halle desprendido.

CI$ENTACI&N SOBRE TERRENOS INCLINADOS

Partiendo de la base de que la cimentacin de un edificio deberá ser siempre hori$ontal y lo

más nivelado posible, es completamente improcedente cimentar en un terreno inclinado

siguiendo la rasante del terreno. Para salvar esta dificultad, la e*cavacin se hace

escalonada :/ig. 6I8= al objeto de que el plano de asiento sea también hori$ontal. #abido es

que todo cimiento trabaja a la comprensin y si se cimentara siguiendo el plano inclinado, las

fuer$as verticales intentaría seguir esta pendiente y el peligro del desli$amiento estaría

siempre presente.


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*EN&$ENO DEL BU3EO

#i el terreno donde se asienta un edificio está compuesto por tierras de origen sedimentario y

constituidas de sílice, aluminio y *ido de cal en íntima me$cla tiene la particularidad de

absorber y retener el agua" pero si sus estructuras moleculares tienen cierta porosidad, esta

las hace impermeables. >o obstante, un terreno así formado se alterará si varía la porcin de

agua contenida en la capa freática.

'as consecuencias del fenmeno del bujeo pueden ser muy importantes, pues un terreno en

grado de saturacin se reblandece hasta formar masas modelables, de viscosidad variable. !l

terreno pierde su principal conte*tura de firme$a y es incapa$ de oponerse a los esfuer$os de

desli$amiento y corrimiento, provocando la ruina en los edificios afectados.

'as $onas más propias para el bujeo se hayan en las regiones donde con más frecuencia se

suceden los cambios atmosféricos de humedad y temperatura y que, además, estén situados

en sitios altos y en pendientes, donde la aportacin de agua sea e*clusivamente la de lluvia,

pues está claro que la violenta transmisin de humedad a sequedad transforman estosterrenos, sin propiedades mecánicas, contrayéndose y agrietándose en profundidades que

oscilan entre los 7 y los 6; m de profundidad.

(e allí la e*plicacin de los efectos del bujeo.

!n el estado h3medo y cuando un muro está presionado por un empuje vertical igual a su

peso, permanecerá en equilibrio, si el barro tuviera la fluide$ del agua. Pero como en la

práctica no sucede así, se establecerá que cuando el peso del muro esté contrarrestado por el

de la masa desalojada, siempre menor, incrementada en el correspondiente a las fuer$as de

ro$amiento, el muro descendería con el nivel freático hasta encontrar una nueva superficie de

apoyo :/ig. 6I6=.


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Pero no termina aquí la cosa, pues en el descenso es íntimamente ligado con el, es muy

posible que se inicie un movimiento de rotacin alrededor del eje del plano de cimiento :/ig.

6I;= y en el sentido de la $ona más h3meda hacia la más seca.

!n estado seco, la composicin del suelo formado por los estratos aluminio D silicios referidosanteriormente, libera fuer$as e*pansivas traducidas en empujes hacia las cimentaciones que

alcan$an8 valores del orden de los 67 Hg1cm; :media normal de K Hg= :/ig. 6I;=.

!ste defecto de fuer$as :digamos en libertad= son las que producen la e*plosin de la

cimentacin, originándose fracturas y grietas en planos verticales" sin que hasta el presente se

hayan definido con e*actitud la forma y distribucin de las tensiones e*pansivas" sin embargo

se ha ensayado con buen resultado una ley parablica para el peritaje de algunas

cimentaciones e*plosionadas, por lo que parece ser una apro*imacin aceptable.

'os remedios que para la supresin de los fenmenos del bujeo se han establecido, quedanresumidos en los siguientes%

6. )nulando los movimientos verticales.

;. #uprimiendo los de giro.

9. !vitando los de fle*in lateral.

G. epartiendo las cargas de manera uniforme.

7. /avoreciendo la conservacin de un estado de humedad constante.

Clasi4caci5n de pilotes

!n terrenos de escasa resistencia, en los que la $ona para recibir las cargas está a gran

profundidad o cuando el terreno está empapado de agua, se recurre al sistema de pilotaje.

Tiene por misin transmitir las cargas que gravitarían sobre un estrato del terreno a otro de


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mayor resistencia, ahorrando la total e*cavacin para la b3squeda del mismo y el mayor

volumen de cimentacin.

'os pilotes se clasifican como sigue%

P+'JT!# (! &)(!)

#on árboles derechos, generalmente de encina, la que se escoge sin nudos, y con un

diámetro de ;8 a 98 cm. Para protegerlos d la humedad se les hace un revestimiento previo

con hormign, hierro o sustancias alquitranadas, etc.


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#u parte inferior termina en punta, cuya longitud varía desde su propio diámetro al doble del

mismo. ) la misma se le adapta unas chapas de hierro en la forma que puede verse en la /ig.

66K. 'a parte superior es protegida con una arandela de hierro con el fin de que cuando se

procede a su hincamiento, el martinete no desgaje la madera.

'os pilotes de madera provistos de tornillos se utili$an generalmente para el pilotaje en sentidooblicuo.

PILOTES $ET+LICOS

omo ya dijimos anteriormente, los pilotes metálicos,

pueden ser de disco, de punta o de tornillo.

'os de discos son muy utili$ados en la construccin de las cimentaciones de puentes

ferroviarios. #u parte inferior está formada por una plancha circular :disco= refor$ada por

medio de nervios, con un agujero en el centro :/ig. 6;M y 698=, por el que se inyecta agua a

presin para hacer la abertura por la que se introduce el piloto.

!l de punta :/ig. 696=, se clava por percusin o también por inyeccin o presin por el agujero

central de que está provisto.

'os pilotes de tornillos son muy utili$ados en terrenos sujetos a cambio de humedad ysequedad" su punta :/ig. 69;, 699 y 69G=, va provista de ; a 9 filetes en espiral de gran

saliente, que al hacer girar el pilote, lo introducen en el terreno.

!ste tipo de pilote está en funcin con la dure$a del terreno, disminuyendo el diámetro de la

hélice cuanto más aumenta aquella.


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PILOTES DE 6OR$I'&N

!n un principio se crey que a la accin de los martinetes de hincamiento" el hormign se

desintegraría. 'a práctica demostr lo contrario. 'os pilotes de hormign se utili$a solo en

pequeñas profundidades, e*istiendo infinidad de tipos, de cuya nomenclatura dimos cuenta a

principio del presente capítulo y de los cuales trataremos separadamente seg3n marca odenominacin.

Pilote 9iro;: #on los formados mediante tubos de un largo má*imo de ;8 metros. #u hinca

es por medio de martinetes, llevando en su interior una armadura compuesta con G varillas de

;8 mm U son muy utili$ados en +nlaterra :/ig. 697 y 69I=.

Jtro pilote similar al #+&P'!V es el @#traussA, diferenciándose 3nicamente en que laintroduccin del tubo se ejecuta mediante taladro

Pilote 9im"le;

!s muy utili$ado en los !stados Bnidos. onsiste en clavar un tubo de acero provisto, en su

parte inferior, de una punta resistente. 'a forma de operar es la siguiente% se va echando el


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hormign al mismo tiempo que se va e*trayendo el pilote poco a poco y a medida que se va

sucediendo las tongadas, las que se apisonan mediante el pisn suspendido de una clave. !n

las /ig. 69L, 69K y 69M puede verse el hincado, retirado y como queda finalmente el pilote.

) veces, a la base se le da mayor superficie, denominándose en este caso pilote @simple*

prensadoA.

Tiene el inconveniente de que la tarea de e*traer el tubo se hace penosa y difícil y

dificultándose, caso de tener armadura, su apisonado hasta el punto de que pueda

modificarse su posicin.

Pilote 9


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GC #e rellena el tubo, que se va sacando poco a poco hasta la formacin del pilote.

Pilote 9adio;

!s uno de los más usados en !spaña. 'a perforacin se efect3a como si se tratara de un

sondeo de gran diámetro, con diversos elementos, de forma que se van conociendo lasdiversas $onas de terreno que se van atravesando, con lo que se adapta la longitud del pilote

a la resistencia de estos.

Bna ve$ perforado, se coloca la armadura y acto seguido se rellena con hormign mediante

una cuchara especial, cerrada en un e*tremo inferior por una válvula automática que se abre

cuando se apoya en el fondo, con lo que se evita que el hormign se me$cle con el agua que

puede e*istir entre el tubo y la forma. #e va rellenando por partes y lentamente se apisona a

la ve$ y se va retirando el tubo de forma, con lo que el pilote no sale cilíndrico sino con

protuberancias que son como las resultantes de su herencia en el terreno.

!l diámetro de los tubos es entre 97 y G7 cm, lo que resulta para el pilote de G8 a I8 cm seg3n

el terreno y sus características.

Para terrenos de poca consistencia son de gran aplicacin.

Pilote 9%eruí;

Jtro tipo de pilote de los más empleados en !spaña es el @(erquíA. #us características

corresponde al de tipo strauss, aunque más perfeccionado. !l hormigonato se efect3a

mediante una campana de cierre estanco. 'as tuberías de moldeo y perforacin se recuperan

por fases.

!l vertido del hormign en el interior del tubo se efect3a disponiendo una tolva o campana en

su parte superior con cierre totalmente estanco y el llenado se reali$a sin disgregacin del

árido, con lo que se logra una mayor homogeneidad del material.

Jtro tipo de pilote de (erquí es el conocido con el nombre de @on estroma @ y que es muy

adecuado para terrenos muy blandos, caracteri$ándose por tener la base ensanchada y una

doble armadura, la normal y otra de tela metálica cuya forma recuerda los antiguos corsés

femeninos y que se coloca después de vertido el hormign en la base ampliada. #e emplean,

como puede verse en las figuras 6GG, 6G7, y 6GI, dos tubos de diferente diámetro, el mayor para dar a la base el ensanche necesario :/ig. 6GG=, y una ve$ hormigonado éste y colocado

el corsé de tela metálica se coloca el segundo tubo :/ig. 6G7=. ) medida que se va

hormigonando se retiran los dos tubos, reali$ando el vertido del hormign como en el pilote

descrito en primer lugar por medio de la tolva o campana (erquí.


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Para cargar muy pr*imos entre si y fuertemente concentradas, se utili$a el pilote (erquí con

ensanche e*cavado, cuyo procedimiento consiste, mediante trépanos ya rotativos, ya por

percusin y con tubos, llegar hasta la profundidad conveniente a la del pilote, menos ; m a fin

de poder ensanchar la base.

DES$OC6ADO DE PILOTES

!l desmochado de los pilotes consiste en cortarlos a nivel de la rasante del terreno.

J'J)+W> (! P+'JT!#

'os pilotes se colocan al tresbolillo o formando otras figuras semejantes. (e entre ellos se

retira la tierra removida, cuyo hueco se rellena con hormign. Posteriormente se forma

:enmarcándolos a todos= un emparrillado de madera chapada, sobre la que se apoya toda la

construccin o edificio" algo similar a lo que representado en la figura 6GL.


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Para mayor facilidad de hincar el pilotaje oblicuamente, se usan pilotes de tornillo, que son los

que, en ve$ de una punta característica, tienen un tornillo.

#i la longitud o la profundidad que hay que alcan$ar es tal que no es posible contar con pilotes

de madera de una sola pie$a, pueden empalmarse dos, uniéndolas primero slidamente con

varillas de hierro y luego recubriéndolas con hormign.

E7TRACCI&N DE PILOTES

'a e*traccin de pilotes se reali$a generalmente solo en los casos en que se han colocado de

forma transitoria, pudiéndose reali$ar esta operacin con un tro$o de palanca :/ig. 6GK= que,

como podrá observar el lector, por uno de sus e*tremos tiene dispuesta una tena$a, un anillo

de agarre o una cadena, seg3n e*presa la citada figura.


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Jtro procedimiento de lalasificacin de pilotes, de gran longitud es más efica$, consiste en

utili$ar una prensa hidráulica :/ig. 6GM= que colocada en forma fija permite un desarrollo de

mayor fuer$a e*tractora y de fácil manejo.

También, en ciertas ocasiones, se utili$an ciertos e*plosivos.

(alores re8erenciales de es80er9os admisibles ens0elos : rocas

Para el diseño de cimentaciones es necesario tener en conocimiento algunos valores

referenciales apro*imados sobre capacidad portante de los tipos mas comunes de suelos y

rocas. -ay que aclarar que estos valores pueden variar localmente, por lo que siempre es

recomendable hacer un estudio de suelos y rocas.

5i"o de $aterial > (!g4cm2)

oca, dura y sana :granito, basalto= G8

oca, medio dura y sana :pi$arras y esquistos= ;8

oca, blanda o fisurada L

onglomerado compacto bien graduado G

?ravas. &e$cla de arena y grava ;O

)rena gruesa. &e$cla de grava y arena ;O

)rena fina a media. )rena media a gruesa,

me$clada con limo o arcilla.6.7O

)rena fina. )rena media a fina me$clada conlimo o arcilla.

6.8O

)rcilla inorgánica, firme. 6.7

)rcilla inorgánica, blanda. 8.7

'imo inorgánico, con o sin arena. 8.;7

O educir en 78 en el caso de estar bajo el nivel freático.

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Consideraciones a tener en c0enta de s0elos encimentaciones

Toda estructura está en contacto con el suelo. omo consecuencia, es indispensable que la

interaccin entre la estructura y el suelo, definida por los límites impuestos a las presiones de

contacto y a los asentamientos, sea claramente entendida.

'a utili$acin de valores empíricos de la capacidad portante del suelo, podrá considerarse

adecuada y segura solamente cuando estos valores hayan sido establecidos mediante la

práctica local y e*perimentada satisfactoriamente en estructuras similares en esa misma

localidad.

(e otra manera será necesario adoptar, para el caso de estructuras livianas o simples,

soluciones muy conservadoras o alternativamente, efectuar estudios elementales de suelos.

Para el caso de estructuras importantes siempre será necesario establecer la capacidad

portante en base a estudios de suelos, que contemplen una evaluacin de la geología del

lugar, precisen que contemplen una evaluacin de la geología del lugar, precisen niveles de

cimentacin y presiones admisibles de carga, establecidas tanto en funcin de la seguridad

como de las deformaciones permisibles para el sistema estructural de que se trata.

-0-C5? %-L A6@A


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a= !l agua en el subsuelo es siempre causa de problemas y dificultades.

b= )lgunos de los problemas causados por el agua son los siguientes%

• (ificultades constructivas, tanto en la e*cavacin como en la colocacin del concreto.

• )sentamientos debidos a saturacin de suelos compresibles.

• educcin en la capacidad portante del suelo al reducirse su resistencia al corte.

• emocin del suelo debajo de las cimentaciones debido a acciones de bombeo.

• !n climas muy fríos, fallas debidas a heladas.

• Problemas de licuefaccin, en arenas sucitas, con los asentamientos consecuentes.

• -incha$n o e*pansin en ciertos tipos de arcillas.

• !fectos de subpresin.

-0-C5? %- LA *ACB

a= 'as vibraciones de cualquier origen tienden a compactar los suelos causando, como

consecuencia, asentamientos.

b= !n el caso de suelos arenosos o granulares sueltos puede presentarse densificacin del

suelo a causa de los movimientos sísmicos. 'a densificacin originará asentamientos,intensificándose éstos cuanto mayor sea la presin de contraccin. !s recomendable que en

este tipo de suelos sueltos se adopten cimentaciones profundas con presiones de contacto

bajas o tratamientos de compactacin previos.

c= Para el caso de suelos arenosos, finos o granulares con presencia de agua debe de

considerarse la posibilidad de licuefaccin del suelo al presentarse vibraciones causadas por

un movimiento sísmico. 'a licuefaccin implica una reduccin sustancial de la capacidad

portante del suelo. !n estos casos debe contemplarse presiones de contacto muy reducido o

alternativamente, pilotaje.

d= !n las arenas contempladas en los casos precedentes, debe tenerse especial cuidado con

el apoyo de los falsos pisos y otras losas superficiales :tales como veredas y pistas=

efectuándose, por lo menos, una enérgica compactacin superficial por vibracin.

e= 'as cimentaciones deben aislarse de maquinarias que transmitan vibracin.

A-A


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a= 'as arenas pueden presentarse en rangos de densidad muy variables.

b= 'a densificacin de las arenas, cuando se aplica la debida energía de compactacin, se

reali$a con mucha rapide$" sin embargo, en los casos de arenas propensas a licuefaccin o

muy sueltas, la densificacin ocurrirá bajo la presencia de carga al ocurrir un movimiento

sísmico interno.

L$?

a= 'os suelos limosos no son necesariamente suelos pobres para cimentaciones si están

compactos, sin embargo, puede ocurrir que se presenten como suelos en estado suelto.

onsecuentemente, es imprescindible que el constructor adquiera destre$a en la identificacin

de los limos.

b= !n muchos casos los limos son suelos inestables que por ingreso del agua sufren cambioss3bitos de volumen.

ACLLA

a= 'as arcillas no se consolidan con rapide$ normalmente el proceso de asentamiento toma un

tiempo muy largo.

b= onsecuentemente es imperativo, en cimentaciones sobre arcilla, salvo que e*ista

e*periencia en la $ona, que se efect3en estudios relacionados con la probabilidad de

asentamientos diferenciales por consolidacin.

c= &uchas arcillas se e*panden ante la presencia de agua" si no hay e*periencia en la $ona,

es necesario constatar esta posibilidad y tomar las medidas pertinentes, a3n en rocas

arcillosas.

5@*A D $@-?

a= >o se debe cimentar en suelos constituidos por turba o musgo.

b= !n ciertos casos, es necesario remover los bolsones de tuba y reempla$arlos por un relleno

compactado o por concreto pobre, lo que permitirá la construccin de la cimentacin.

-LL-?

a= >o se debe cimentar sobre rellenos de características desconocidas o ejecutados sin

control.


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!l estudio de suelos permite conocer las propiedades físicas y mecánicas del suelo, y su

composicin estratigráfica, es decir las capas o estratos de diferentes características que lo

componen en profundidad, y por cierta ubicacin de napas de agua :freáticas=, si las hubiere.

&es tras mes vemos como las constructoras construyen decenas de casas, edificios y torres

residenciales. #eg3n las normas establecidas en el sector, urbani$acin o residencial donde

se construye es que se estima la cantidad total en pisos o las dimensiones que debe tener la

estructura. !n unas $onas se pueden construir edificios hasta un nivel en específico, 67 pisos

por ejemplo. !n otras solo se permiten 9, G o 7 niveles. )hora bien, a la hora de construir

cualquier edificio de altura es preciso un estudio previo del suelo, y este se hace paragaranti$ar la estabilidad de la misma. -oy en día las constructoras que diseñan una casa de

uno o dos niveles no se preocupan por hacer un estudio previo del suelo donde se construye,

ya que al ser una obra de poco peso en comparacin con un edificio, y en combinacin a que

el estudio del suelo es una inversin costosa. (esde el momento en que construimos un

edificio de más de tres niveles la #ecretaría de Jbras P3blicas nos e*ige un estudio previo del

sueño donde se construye, para ver si es seguro o si realmente garanti$a la estabilidad de la


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obra. )nteriormente en nuestro país se construía sin tener en cuenta estos detalles, era por

eso que veíamos tantos edificios en proceso de descline. 'a seguridad ante todo. Bn edificio

de gran altura necesita cimientos profundos, justo donde se encuentra tierra firme. !*isten

casos en los que el suelo está compuesto por piedras, como coralinas, mármol, granito. !n

este caso este tipo de suelos es el ideal para construir enormes edificios puesto a que el lecho

de piedra garanti$a una mayor estabilidad de la obra.

patologías por problemas en cimientos

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