REPARACIÓN Y REFORZAMIENTO DE ESTRUCTURAS EXISTENTES

RESUMEN

El estudio de reparación y reforzamiento de estructuras de concreto armado y mampostería permiten conocer las causas de fallas más comunes en los elementos estructurales del mismo origen ya que están sometidas a sobrecargas y acciones del medio ambiente a través del paso del tiempo.

Se puede considerar al concreto armado como un material perenne siempre y cuando reciba un mantenimiento sistemático y programado. Dependiendo del tipo de daño se pueden encontrar manifestaciones patológicas de baja intensidad que requerirán de un tratamiento superficial hasta daños de alta incidencia que demandarán demoliciones y refuerzo de mayor costo.

En la actualidad se tiene un vasto conocimiento de los mecanismos y procesos destructivos que actúan sobre las estructuras y si consideramos el gran desarrollo tecnológico en equipos y técnicas de observación, diagnóstico y reparación de estructuras, es posible resolver la mayoría de los daños.

PALABRAS CLAVES:

Anomalía, diagnóstico, normatividad, origen, proceso, síntomas.

INTRODUCCIÓN:

Se consideran diversos motivos para llevar a cabo una intervención estructural desde presencia de daños, anomalías o errores, hasta cambios en el proyecto arquitectónico; además podríamos considerar que los cambios normativos por nuevas actualizaciones pueden generar la aplicación de otros requerimientos y recomendaciones mínimas para mejorar el comportamiento de los elementos estructurales.

Existen una serie de guías internacionales y nuestra propia norma peruana que regulan los procedimientos, materiales, pruebas y métodos para la evaluación y reparación estructural, estas deberán estar acompañadas por un pensamiento lógico de evaluación y se considerarán los síntomas, mecanismos, orígenes, causas, consecuencias, terapias, materiales y procedimientos de reparación; todo lo anterior deberá considerar el aspecto técnico y económico.

DESARROLLO:

A. Motivos para una Intervención Estructural:

Estos pueden ser diversas y podemos mencionar los más comunes como: evidencias de daño o anomalías, falla de algunos elementos estructurales, cambios de uso (aumento de sobrecarga), modificaciones en la arquitectura y una adecuación a reglamentos actuales (niveles de seguridad).

Podemos decir que los daños, lesiones, defectos o manifestaciones patológicas son “síntomas” que presenta la estructura deteriorada. Estos pueden ser descritos y clasificados orientándonos hacia un primer diagnóstico y partiendo de detalladas y experimentadas observaciones visuales. A partir de este punto podemos encontrar síntomas comunes como fisuras, eflorescencias, flechas excesivas, manchas en concreto arquitectónico, corrosión de armaduras, oquedades superficiales o segregación de materiales constituyentes del concreto.

Las fisuras son los síntomas que presentan mayor porcentaje de aparición en las estructuras, estas pueden presentarse tanto en el estado plástico como en el estado endurecido del concreto. En el primero se deben a una contracción plástica y por asentamientos plásticos que se presentarán entre las primeras 4 a 6 horas del vaceado, a partir de este instante comienza el estado endurecido y llegando a 2 o 3 meses pueden aparecer las fisuras correspondientes a una contracción por secado. Inmediatamente después el origen puede deberse a: cambios de esfuerzos por temperatura “ΔT”, cambios climáticos, corrosión del acero, errores en el diseño y/o detallado y por cargas excesivas (sobrecargas no esperadas).

B. Origen y/o Causas:

Las causas más comunes de daños y fallas estructurales son: errores en el proyecto, calidad de los materiales, mala ejecución de la obra o debido al uso y/o mantenimiento. También podemos considerar agentes patológicos externos como: cargas, variaciones de humedad, variaciones térmicas intrínsecas y extrínsecas del concreto, agentes biológicos, incompatibilidad de materiales, agentes atmosféricos entre otros. Podemos considerar también a los sismos como agentes externos que generan daños en un evento severo ya que las estructuras son diseñadas con fuerzas reducidas con la condición de que entren o incursionen en su rango inelástico y por ende inducir el fisuramiento en el concreto.

Cabe resaltar que la identificación del origen del problema en las cuatro primeras etapas mencionadas en el párrafo anterior, permitirá saber quien cometió la falla. Así por ejemplo, si el origen está en la fase de proyecto, el proyectista falló; si el origen está en la calidad de los materiales o en la ejecución, será falla del constructo; y si el origen aparece en la etapa de uso, será falla del operador o personal que utilizará la estructura.

C. Normatividad Existente:

Se acepta que a nivel internacional se tiene un déficit de normatividad que regule la rehabilitación y reparación de estructuras, sin embargo se tiene guías y recomendaciones que provienen de países con mayor avance tecnológico. Estas deben ser consideradas pero no deberían ser aplicadas directamente ya que siempre predominará el buen criterio y juicio del ingeniero encargado de la evaluación.

Entre las guías tenemos el ACI 364.1 R-93 que contiene procedimientos para evaluar estructuras pero no cubre a aquellas sometidas a eventos sísmicos o que tienen un origen especial como puentes, túneles o presas. Esta guía presenta un orden determinado para realizar las evaluaciones comenzando por un investigación preliminar, luego con investigaciones detalladas, pasando a la elaboración de la documentación, realizando luego una inspección de campo sobre la condición actual, toma de muestras y ensayo de materiales, finalmente elaboramos la evaluación e informe final respectivos.

El ACI 437R-03 comenta sobre el uso de pruebas de carga para llevar a cabo una evaluación analítica. Brinda recomendaciones para ejecutar las pruebas y criterios para evaluar las deflexiones en los procesos de carga y descarga.

En el ACI 224-1R podemos encontrar un resumen de las causas de las grietas y fisuras y sus correspondientes métodos de control. Se consideran los estados plástico y endurecimiento del concreto y se discute la importancia del diseño, procedimiento de construcción, diseño de mezclas de concreto y propiedades de los materiales. Además describe técnicas y metodologías para la evaluación de las grietas y requisitos y evaluaciones de campo.

Una guía para la selección y aplicación de materiales, y métodos para la protección, reparación y refuerzo de estructuras existentes de concreto armado se presenta en el ACI 546R-04. Se definen materiales para reparación, técnicas de refuerzo y sistemas de protección.

En nuestra normativa nacional tenemos algunos criterios mínimos a cumplir mencionados en la E.030 de Diseño Sismorresistente y también podemos encontrar recomendaciones sobre metodologías de investigación en el caso de resultados dudosos y evaluación de estructuras a través de pruebas de carga.

D. Proceso Secuencial en la Reparación de Estructuras:

Se puede sistematizar el proceso de reparación de una estructura a través de una secuencia de pasos que implican desde la identificación del problema, selección de un consultor, la especificación de los materiales y procedimientos de reparación, elaboración de documentos contractuales, hasta finalizar con la ejecución del trabajo. Debemos considerar que los principales participantes en un proyecto de reparación serán el proyectista y el consultor, quienes decidirán las opciones técnicas y financieras.

Antes de cualquier proceso de refuerzo, es necesario que la causa, el efecto y el grado de influencia de los problemas identificados estén claramente establecidos. Se deberá identificar además las restricciones como aspectos estéticos, financieros, limitación en la cantidad de reparación, uso futuro de la estructura, esperanza de vida de la reparación y mantenimiento de la misma.

El primer paso es diseñar el protocolo de evaluación que implica obtener información sobre el grado de deterioro, establecer causas y significado de los daños. Se pueden escoger, analizar y elegir los tipos de pruebas y análisis necesarios para la evaluación.

El siguiente paso es la evaluación y diagnóstico propiamente dicho, donde se determina el sistema estructural para luego identificar y registrar cualquier anomalía que afecte la integridad y funcionamiento estructural.

Se considerará todos los materiales alternativos de reparación en una tercera etapa y de esta manera elegir una estrategia de reparación. Tanto el diagnóstico como la estrategia serán revisados en conjunto por el consultor y el propietario para luego definir las alternativas más apropiadas para financiar las reparaciones considerando como prioritarias a los defectos estructurales.

En una cuarta etapa se identificará cada elemento estructural a ser reparado especificando el tipo de degradación, tipo de reparación, metodología y material recomendado.

En la siguiente etapa realizamos las reparaciones definidas a través de especificaciones y la documentación respectiva. Los ejecutores de la reparación estarán en las condiciones y tendrán la experiencia mínima necesaria para ejecutar los trabajos en campo.

Finalmente debemos considerar el monitoreo de intervenciones como último paso y programar revisiones técnicas periódicas para verificar que la estructura esté trabajando de acuerdo a lo diseñado.

CONCLUSIONES: