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PATOLOGÍA DE LA EDIFICACIÓN
DAÑOS EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES HORIZONTALES: Vigas y Forjados
Jose M. Adamjoadmar@cst.upv.es
Daños en elementos horizontales
1. Primeros días del hormigón2. Hormigón endurecido3. Estado límite de servicio4. Estado límite último5. Bibliografía
INDICE
Daños en elementos horizontales
PORCENTAJE DE FALLOS SEGÚN EL TIPO DE ELEMENTO ESTRUCTURAL
CIMENTACIONES4% PILARES
17%
VIGAS25%FORJADOS
20%
TABIQUES12%
CERRAMIENTOS12%
OTROS10%
Fuente: GEHO (1992)
Daños en elementos horizontales BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS
Daños en elementos horizontales
ASIENTO PLÁSTICO
Debido a la exudación
3 primeras horas
Fisuras amplias y poco profundas
Nunca se puede evitar al 100%
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS Daños en elementos horizontales
ASIENTO PLÁSTICO
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS
Daños en elementos horizontales
RETRACCIÓN PLÁSTICA
Evaporación rápida de agua exudada
Peligro si:Hormigonado con viento, clima seco y época calurosaCurado inadecuado
Fisuras amplias y poco profundas
Sobretodo en elementos superficiales (pavimentos, forjados, muros, etc.)
Durante las 6 primeras horas
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS Daños en elementos horizontales
RETRACCIÓN PLÁSTICA
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
Losa postesa Solera de un depósito
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS
Daños en elementos horizontales
FISURACIÓN EN MAPA
Fisuración superficial (profund. máx 1 cm)1 y 15 días a partir del hormigonadoProducida por gradientes de humedadClimas seco tensiones superficiales
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS Daños en elementos horizontales
CIMBRADO-ENCOFRADO
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
Daños en elementos horizontales
CIMBRADO-ENCOFRADO
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS
2000 Commonwealth Avenue (1971)
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
Daños en elementos horizontales
CIMBRADO-ENCOFRADO
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
Daños en elementos horizontales
CIMBRADO-ENCOFRADO
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
Daños en elementos horizontales
CIMBRADO-ENCOFRADO
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
Daños en elementos horizontales
EJECUCIÓN – SEPARACIÓN DE ARMADURAS
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOH. ENDURECIDOPRIMEROS DIAS
1. PRIMEROS DÍAS DEL HORMIGÓN
Daños en elementos horizontales BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
RETRACCIÓN HIDRÁULICA
Disminución de volumen del hormigón endurecidoDebido a reacciones químicas y reducción de humedadFisuras finas (0.05 a 0.3 mm), pero profundas
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
RETRACCIÓN HIDRÁULICA
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
Capa de compresión de forjado unidireccional
Viga con corte brusco de armaduras
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
Deformaciones impuestas – FLUENCIA
Deformación en el hormigón a tensión constanteCausa de las flechas diferidas
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
Deformaciones impuestas – VARIACIONES TÉRMICAS
Fisuras por coacción de movimientosNecesidad de juntas de dilatación
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
basement wallbasement wallbeambeam columnone-way floor slab
entranceentrance
street
ground floor
basement
roof
neighboring building
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
Deformaciones impuestas – VARIACIONES TÉRMICAS
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
Grieta 1
Armadura corroída
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
Deformaciones impuestas – ASIENTOS DEL TERRENO
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
Deformaciones impuestas – ASIENTOS DEL TERRENO
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
Deformaciones impuestas – ASCENSOS DEL TERRENO
Posibles causas:
Inyecciones en el terreno, suelos expansivos, etc.
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Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
Deformaciones impuestas – EDIFICIOS CON NÚCLEO CENTRAL
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
Mayor nivel de tensiones en pilares que en núcleos
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
ATAQUES QUÍMICOS AL HORMIGÓN
Se precisa: Mecanismo de transporte de la sustancia agresiva a la reactivaHumedadTemperatura. ∆T de 10ºC Vreaccion x 2
CARBONATACIÓNPenetración de CO2 (atmósfera) en el hormigónReacción con cal libre del cementoReducción del pH de 13 a 9Armaduras no protegidas
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
Ensayo con fenolftaleina
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
DEGRADACIÓN DEL CEMENTO ALUMINOSO
Ventajas del cemento aluminoso:Resistencia a sulfatosResistencia a altas temperaturasEndurecimiento muy rápido
Empleado para elementos prefabricados(años 50-60)
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
DEGRADACIÓN DEL CEMENTO ALUMINOSO
Problemas:Conversión cristalina de los aluminatos (baja la resistencia)Incremento de la porosidadCarbonatación (se acelera)
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
DEGRADACIÓN DEL CEMENTO ALUMINOSO
EH-73 condiciona el empleo de cemento aluminosoAccidente de Turó de la Peira (Barcelona)
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
CORROSIÓN DE LAS ARMADURAS
Carácter protector del hormigón:
Reacción O2 del hormigón con el acero PasivaciónRecubrimiento denso, de suficiente espesor, de carácter básico y baja porosidad
Si aparece corrosión: Acero aumenta su volumen
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
ATAQUE POR FUEGO
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
ATAQUE POR FUEGO
Efectos sobre el hormigón
Daños en elementos horizontales
2. FASE ENDURECIDA
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOE. L. SERVICIOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO
ATAQUE POR FUEGO
Adherencia acero-hormigón Deformaciones impuestas
Daños en elementos horizontales BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO
Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
FISURACIÓN
Fisuras no estructurales Debidas al comportamiento de los materiales constituyentes del hormigón
Estado plástico:Asiento plásticoRetracción plástica
Estado endurecido:Retracción hidráulicaFisuración en mapa
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
FISURACIÓN
Fisuras estructurales
a) Alargamiento de la armadurab) Tensiones de tracción en hormigónc) Compresión excesiva en hormigón
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO
Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
FISURACIÓN
Fisuras estructurales
a) Alargamiento de la armadurab) Tensiones de tracción en hormigónc) Compresión excesiva en hormigón
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
FISURACIÓN
Fisuras estructurales
a) Alargamiento de la armadurab) Tensiones de tracción en hormigónc) Compresión excesiva en hormigón
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO
Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
FISURACIÓN
Riesgos derivados de la fisuración:
Corrosión de armaduras(limitación ancho de fisuras)Riesgo estéticoRiesgo psicológico
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO
0.1IIIc, Qa, Qb, QcDescompresion0.2IIIa, IIIb, IV, F0.20.3IIa, IIb, H0.20.4IHPHA
wmax (mm)Exposición
Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
DEFORMACIONES
Flechas excesivas. Dificultan evacuación de agua en cubiertas
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO
Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
DEFORMACIONES
Flechas excesivas. Riesgos para tabiquerías y cerramientos
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO
Viga/forjado más deformable
(1) (2) (3)
Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
DEFORMACIONES
Flechas excesivas. Riesgos para tabiquerías y cerramientos
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO
Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
DEFORMACIONES
Daños poco numerosos hasta 1960. Frecuentes hoy en día
CAUSAS:
Aumento de las luces de proyecto (4.5/5 m en 1960; 6/7 m actualmente)Empleo de acero de alta resistencia (reducción de la inercia equiv.)Reducción de coeficientes de seguridad (teoría de estados límites)Errores (cálculo de la flecha diferida, empleo del momento de inercia de la sección bruta, limitaciones de flechas…)Cambios en la disposición de tabiquerías (tendencia a plantas bajas exentas)Empleo de vigas planas en lugar de vigas de canto
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
VIBRACIONES
Tacoma Narrows Bridge (1940)Colapso con vientos de 65 km/h. Diseñado para una velocidad 3 veces superior
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO
Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
VIBRACIONES
Millenium Bridge(Londres, 2000)
Inaugurado: 10 Jun
Cerrado: 12 Jun
Re-abierto: 22 Feb 2002
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
VIBRACIONES
Puentes existentes Trenes de alta velocidadVanos isostáticos con L= [10-25] m
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO
Daños en elementos horizontales
3. ESTADO LÍMITE DE SERVICIO
VIBRACIONES
Frecuencia critica para el movimiento de personas (CEB 1991)
Gimnasios y edificios deportivos 8.0 HzSalas de baile y de concierto (sin asientos fijos) 7.0 HzSalas de concierto (con asientos fijos) 3.4 Hz
Estructuras para peatones y ciclistasEvitar frecuencias entre 1.6 y 2.4 Hz, y entre 3.5 y 4.5 Hz
Estructuras para corredores a pieEvitar frecuencias entre 2.4 y 3.5 Hz
BIBLIOGRAFÍAE. L. ULTIMOPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO Daños en elementos horizontales BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO
Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
TRACCIÓN SIMPLE
Ancho variable pero idéntico en todas las fisurasSeparación entre fisuras constante
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Tirante de HA
Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
FLEXIÓN SIMPLECuantía de armadura reducida Rotura frágil
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Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
FLEXIÓN SIMPLECuantía de armadura “habitual” Plastificación del acero
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4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
FLEXIÓN SIMPLECuantía de armadura “excesiva” Cabeza comprimida (no plastifica la
armadura)
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Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
CORTANTE
Formas de agotamientoTracción diagonal del hormigónAgotamiento armadura transversalAnclaje armadura transversalCompresiones excesivas
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Escasez armadura transversal Compresión en la biela
Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
CORTANTE
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Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
RASANTEForjados de viguetas
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
RASANTE
Forjados de chapa colaborante
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Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
PUNZONAMIENTO
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
PUNZONAMIENTO
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO
Armadura de punzonamiento
Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
PUNZONAMIENTO
Posición del pilar y presencia de huecos
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
PUNZONAMIENTO
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO
Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
TORSIÓN
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
TORSIÓN
Torsión de compatibilidad Torsión de equilibrio
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO
Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
TORSIÓN
La rigidez a torsión es muy sensible a la fisuración (> que flexión)Una fisuración inapreciable reduce drásticamente la rigidez a torsión
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
TORSIÓN
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO
Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
TORSIÓN
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
ADHERENCIA
Alteración de la adherencia
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO
0
20
40
60
80
100
Barra recien laminada Con liquidodesencofrante Desencofrante
Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
ANCLAJE
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
SOLAPO
Armadura a tracción
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO
Daños en elementos horizontales
4. ESTADO LÍMITE ÚLTIMO
INESTABILIDAD
BIBLIOGRAFÍAPRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO
Inestabilidad lateral en viguetas prefabricadas
Daños en elementos horizontales PRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO BIBLIOGRAFÍA
Daños en elementos horizontales
5. BIBLIOGRAFÍAAdam JM, Pallarés FJ. Learning from Structural Failures. Special issue – EngineeringStructures. Elsevier, Oxford, UK; 2010Akesson B. Understanding bridge collapes. Taylor & Francis. London; 2008Calavera J. Patología de estructuras de hormigón armado y pretensado. Intemac. Madrid; 2005Calavera J, González E, Cano JL, Díaz J, Fernández J, Ley J, Izquierdo JM. El incendio del edificio Windsor en Madrid. Investigación del comportamiento al fuego y de la capacidad resistente residual de la estructura tras el incendio. Intemac. Madrid; 2005CEB. Vibration problems in structures. Bulletin d´Information no. 209; 1991Dallard P, Fitzpatrick AJ, Flint A, Le Bourva S, Low A, Risdill RM, Willford M. The LondonMillenium Footbridge. The Structural Engineer 2001; 7(22): 17-33Delatte. Beyond Failure. American Society of Civil Engineers. Reston, Virginia, USA; 2009Fernández M. Patología y terapéutica del hormigón armado. Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid; 1994Martinez-Rodrigo MD. Atenuación de vibraciones resonantes en puentes de ferrocarril de Alta Velocidad mediante amortiguadores fluido-viscosos. Tesis Doctoral. Universidad Politécnica de Valencia; 2009 Muñoz M. Conceptos y patología en la edificación. Edita el autor. Sevilla; 1988Regalado F. Los forjados reticulares: Diseño, análisis, construcción y patología. CYPE Ingenieros. Alicante; 2003
PRIMEROS DIAS H. ENDURECIDO E. L. SERVICIO E. L. ULTIMO BIBLIOGRAFÍA PATOLOGÍA DE LA EDIFICACIÓN
DAÑOS EN ELEMENTOS ESTRUCTURALES HORIZONTALES: Vigas y Forjados
Jose M. Adamjoadmar@cst.upv.es