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PATOLOGIAS EN OBRAS DE CONSTRUCCIÓN
UNIDAD 09
MATERIALES Y MÉTODOS DE REPARACIÓN ESTRUCTURAL
PATOLOGÍAS DE LAS ESTRUCTURAS Y
PROCEDIMIENTOS DE REPARACIÓN
ProcretRicardo Giani D
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PATOLOGÍAS•DERIVADAS DE AGENTES INTERNOS AL HORMIGÓN
•DERIVADAS DE AGENTES EXTERNOS
Agentes internos: Incorporados en el diseño o materialización del hormigón.
Agentes externos:
•Errores de diseño
•Defectos constructivos
•Patologías derivadas de ambientes de servicio
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DEFECTOS CONSTRUCTIVOS
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Empalme insuficiente Grifado de armaduras
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ERRORES DE DISEÑO
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Patologías ambientes de servicio
•Retracción hidráulica
•Retracción térmica
•Alteraciones por temperatura
•Erosión cavitación
•Sobrecargas
•Sismos
•Patologías por agentes químicos.
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Armaduras a la vista
oxidación
Retracción
Rigidez
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Corte en muro
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Falla pilar por pandeo en sismo
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Grieta por corte
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Corte en muro Junta en sismo
Grieta dintel Muro albañilería cortado
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Daños por sismo
colegios
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REPARACIÓNES Y
REFUERZOS ESTRUCTURALES
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Determinar causas de los daños observados
Definir
Reparar
Reforzar
Reparary
Reforzar
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InyecciónSistemas Epóxicos
Morteros cemento Lechadas cemento
Procedimientos de Reparación
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Mortero epóxicoHormigón epóxicoMorteros predosificadosHormigones especiales
•Hgón Preempacado•Hgón autonivalante
•Hgon autocompactado
Reemplazo
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Refuerzos
•Anclajes e insertos.
•Platabandas
•Grapado•Recrecido
•Hgón proyectado•Hgón autonivelante •Hgón autocompactado.
•Inserto estructuras.•Hgón preempacado
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Sistemas epóxicosResina epóxica: Familia plásticos termo establesMas de 1 grupo epoxi por molécula (CH2 -CH) Formación de cadenas tridimensionales por polimerización a través de un agente de enlace.
Eteres glicéricosFenolftaleina + bifenol butano (A)
( (CH2 - CH)-R-(CH2-CH)
O O
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CH3 CH3
CH2-CH-CH2-(O- O C O O-CH2-CH-CH2)N- O O C O -
O CH3 OH CH3
N=grado polimerización largo cadenas.
RESINA EPÓXICA.
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Diferencia de viscosidad
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Endurecedores: Aminas, poliaminas, poliamidas....
•Unen dos moléculas de resina.
•Exceso o defecto endurecedor altera resultado
•Velocidad de reacción variable lenta o rápida.
Formulaciónepóxica
Resina +
Endurecedor +
Cargas y aditivos.
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FORMULACIÓN EPÓXICA•No produce residuo ( retracción 0 )
•Exotérmica 25 kc/mol epoxi (aminas)
•Mala conductividad térmica.
•Velocidad reacción según tipo endur.
•Aditivos flexibilizantes, diluyentes reactivos.
•Cargas inertes, cuarzo, arena, caolín...
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•Alta adherecia a diversos substratos (con superficies limpias).•Resistencias mecánicas
•S. Epox puros Rc: 80 - 120 Mpa Rt: 50 -70 Mpa•S. Epox. Cargas: Rc: 40 -80 Mpa Rt: 30 - 60 Mpa
•M. elástico: 2000 a 25000 Mpa.•Dilatación Term: 4 - 5,8 x 10-5 m/m (espesor máximo 3-4 cm)•Viscosidad 80 - 15000 Mpas.
Propiedades físicas
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Precauciones de uso•Producto básico ( alergias).
•Uso guantes goma
•Antiparras.
•Pechera plástica
•Contacto con piel lavar agua limpia, ojos lavar con agua con gotas limón (ácido)
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Procedimientos de reparación
InyecciónGravitacional (solo epox.)
Presión (epoxico, lechada, morteros)
Gravitacional
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Inyección presión:(Empresa especializada)
•Boquillas 1 a 1,5 veces espesor elemento. (distancia máxima 50 cm)
•Trascara boquillas registro
•Sello entre boquillas, masilla epóxica.
•Mezcla resina-endurecedor.(solo epox)
•Inyección a presión a través boquillas (40 a 100 psi)
•Sacar boquillas y sello.
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Sistemas deinyección
•Aire comprimido
•Embolo o pistón
•Inyección en punta. (solo epóxico)
•Epóxico: grietas > 0,1mm Uso:Estructuras hormigón•Lechadas: grietas > 2 mm Usos : albañilería•Morteros : Oquedades, rellenos. (equipos con mezcla forzada)
OJO GRIETAS LIMPIAS
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VISCOSIDAD- PRESIÓN PARA DISTINTAS ABERTURAS DE GRIETAS
0102030405060708090
100
0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2
ABERTURA mm
PRES
IÓN
psi
650 Mpas
400 Mpas
80 Mpas
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Inyección gravitacional
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Inyección pistola émbolo
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Inyección epóxica losa y vigas
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Inyección nido
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Inyección vigas y losas puente caído
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Inyección muroSello elástica encuentro
tuberías
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Inyección estanque con lechada de cemento y acrílico acelerada
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Inyección lechadas:
•Cemento, arcillas expansivas ( caolín), fluidificante, agua.
•Cemento, talco cuarzo, expansor, 10 a 20% acrílico ( peso cemento).Estructuras albañilería masizas.
•Inyección similar epóxicos, >capacidad y provisto homogenizador que evite sedimentación
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Control de calidad.
•Testigos cada 20 a 50 m.
Criterios aceptación o rechazo.
•Inyectado 80 -90% fisura visible
•Ensaye hendimiento. Rotura fuera de la zona inyectada.
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Control profundidad
inyección
Ensaye hendimiento
testigo inyección
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REEMPLAZOMortero epóxico: Nidos pequeños, juntas de hormigonado, revestimientos armaduras.
•Resina/ áridos 1:3 hasta 1:6
•R. Compresión 45 a 80 Mpa.
•R. Tracción 25 a 50 Mpa.
•Trabajabilidad hasta 1:4
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Reparación de Nidos pequeños:
•Picar el nido encuadrándolo figura ángulos rectos, 1 a 2 cm hgón sano.
•Imprimar epóxico sin cargas.
•Rellenar compactando por impacto
•Mortero Epóx. 1:3 + 40% gravilla
•Mortero Epóx. 1:4 sin gravilla.
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Reparación juntas hormigonado
•Picar en V, 1/2 espesor.
•Limpiar polvo.
•Imprimar epóx.
•Rellenar compactando.
Repetir trascara del elemento.
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Mortero epóxico fisurado
por retracción térmicaMortero epóxico
Gravilla pequeño
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Rep. pavimento Apoyos vigas
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Hormigón epóxico
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Recuperación revestimiento e inserto armaduras
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Recuperación revestimiento
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REPARACIONES ESTRUCTURALES
MORTEROS PREDOSIFICADOSHORMIGONES ESPECIALES
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Morteros predosificados•Base conglomerantes hidráulicos
•Inertes arena seleccionada, áridos de cuarzo.
•Adiciones: Cal, Sílica fiume, acrílicos, cenizas volantes.
•Aditivos: Fluidificantes, expansores, acelerantes.
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Propiedades morteros predosif.•R. Compresión: 25 a 70 Mpa.
•R. Tracción:3 a 8 Mpa.
•Adherencia: 5 a 15 kg/cm2
•Retracción: normal a mínima.
•Baja tendencia fisuración.
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•Resistencia: granulometría max.compas.,
áridos cuarzo, sílica fiume, reductores a/c.
•Adherencia: cal ( retentividad), acrílico ( puente).
•Fisuración: acrílico,cal,cuarzo.
Composición
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Kr*Retracción > ƒt /Mp.Ancho fisuras Dist.entre fisuras
h•=τ
ctf2l
Rh : Tmax, % inertes, tipo áridos ( cuarzo), a/cƒt : Compasidad, a/c, adiciones( cal, sílice) tipo áridos y cemento, > ƒt >>MpAcrílico > ƒt <Mpτ : retentividad (cal, acrílico)Mp: Acrílico, % áridos y tipo, a/c.
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Reparación albañilerías:
Picar grieta, puente adherencia acrílico (10 a 15 kg/cm2 adherencia), relleno mortero predosificado ( tierra humeda compacatado)
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REPARACIÓN MORTERO PREDOSIFICADO ANTEPECHO ALBAÑILERÍA
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Hormigones especiales.
Pte adherencia epóxico.
Hgón plástico autonivelante o autocompactante
Picado martillos livianos electro-neumáticos.
Nidos, juntas con nidos, hgón disgregado
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Características•Retracción mínima ( matríz en contacto)
•Resistencia compresión 25 a 35 Mpa.
•Resistencia tracción baja 2 a 3 Mpa.
•Modulo de deformación alto > 30000 MPa
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MATRIZ DE GRAVAMalla ASTM % pasa
1 1/2” 95-100
1” 40-80
3/4” 20-45
1/2” 0-10
3/8” 0-2Preferencia rodado
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Mortero inyecciónMalla ASTM % Pasa
8 100
16 95-100
30 55-80
50 30-55
100 10-30
200 0-10
Composición
•Cemento Portland
•Arena fina.
•Puzolana, humo sílice, cenizas volantes
•Aditivos: fluidificante, expansor, inc. aire.
•Agua
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Propiedades del mortero inyección
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Secuencia preempacado reparación pilar
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PREEPACADO JUNTA
EN MUROEquipo preempacado
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Reemplazo pilares San Antonio Hospital
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HORMIGON PROYECTADO
Hormigón Transportado pormanguera o tubería y lanzado
neumáticamente a alta velocidadsobre la superficie de colocación
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Mortero Proyectado(gunita)
cemento + arenaDn: 5 a 7 mm
Hormigón Proyectado(shotcrete)
cemento + arena +gravillaDn: 10 a 30 mm
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MEZCLA SECA
MEZCLA HUMEDA
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EQUIPOS
Mezcla Seca: Sistema de Doble CámaraSistema de Cámara Simple
Mezcla Húmeda: Sistema de Flujo Diluído (aire)Sistema de Flujo Denso (bomba)
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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATOLICA DE CHILEESCUELA DE CONSTRUCCION CIVIL
MEZCLA SECA: Cemento + Aridos
Pitón de SalidaMáquina LanzadoraBetonera
Cemento
Aridos Acelerante Agua
impulsiónneumática
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MEZCLA HUMEDA: Cemento + Aridos + Agua
Pitón de SalidaMáquina LanzadoraBetonera
Cemento
Aridos Acelerante
Agua impulsiónneumática
omecánica
Flujo DiluídoFlujo Denso
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EQUIPOS AUXILIARES
Betonera o Planta Dosificadora y MezcladoraCompresor Estanque de AguaPlataformas de TrabajoEquipos de Transporte de HormigónPitón de Salida con anillo de Agua o AireDosificador de Aditivos Brazo Robot
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PERSONAL
CapatazPitoneroAyudante de PitoneroOperador de Máquina2 Operarios para Carguío y Dosificación de AditivoConductores Camión o Carro TransportadorOperadores y Operarios Planta de Hormigón
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TOMANDO COMO REFERENCIA LAMEZCLA SECA
Menor Razón A/CMayor Velocidad de Proyección
Mayor Compacidad y Resistencia
Agua Regulada por el PitoneroMayor Rebote (%)
Mayor Formación de Polvo
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COMPOSICION DE LAS MEZCLAS
En general cementos rápidosDósis 300 a 500 kg/m3
Usualmente 350 - 400 kg/m3D O S IS D E C E M E N T O R E Q U E R ID A (M ezcla S eca)
R E S IS TE N C IA E S P E C IF IC AD AA 28 d ïas,
M P a
D O S IS D E C E M E N TOR E Q U E R ID A,
kg /m 3
20 300 - 380
25 320 - 400
30 350 - 450
35 > 400
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ADITIVOS
Mezcla Seca: Productos en Polvo
Mezcla Húmeda: Productos Líquidos
AceleradoresPlastificantes
Superplastificantes
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ADICIONES
Fibras de Refuerzo: Polipropileno (0,9 - 1,8 kg/m3)Acero (45 - 75 kg/m3)
Adiciones en Polvo: Sílica Fume (10 - 20 % de cem.)
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Propiedades•Baja a/c
•Compactación impacto
•Refuerzos fibras poliester o corchetes metálicos( retracción)
•Buena adherencia substratos hormigón.
•Resistencias compresión 25-35 Mpa.
•Buena impermeabilidad
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ÁRIDO TOTAL GRADO 1 -HORMIGÓN PROYECTADO
0102030405060708090
100
3/4
1/2
3/848163050100
ASTM Nº
% P
ASA
ASTM %PASA Nº 3/8 100 4 95-100 8 80-100 16 50-85 30 25-60 50 10-30100 2-10
Arido fino y combinado
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ÁRIDO TOTAL GRDO 2 -HORMIGÓN PROYECTADO
0102030405060708090
100
3/4
1/2
3/848163050100
ASTM Nº
% P
ASA
BANDA ÁRIDO TOTAL HORMIGÓN PROYECTADO
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Aplicación por capas de 3 a 5 cm máx.Rechazo esperable:•Vía seca : 15-20% muros.
25-30% Sobre cabeza•Vía húmeda:10-15 % muros
20-25% sobre cabezaAplicaciones: Elementos de poco espesor, máximo 10 cm, y gran superficie, como revestimientos sobre armaduras, refuerzos,....
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Rebote Según el Angulo de Proyección
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0,75 - 1,50
Pitonero y Distancia del Pitón a la Superficie
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Estanque agua
Refuerzo base
con malla
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Control de calidad•Una muestra cada 20 a 30 m3 , mínimo 1 muestra por elemento o faena.
•Paneles confeccionados en obra de 0,8 x0,8 x 0,05 o 0,10 m
•Se sacan testigos
•Ensaye compresión
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REFUERZOS ESTRUCTURASAnclajes:
•Perforación 0,6 a 0,8 cm > d anclaje•Profundidad: H= ƒa*d2
4*D* ƒtƒa= fluencia acero, d= diámetro anclaje.
D= diámetro perfor. ƒt= resist. hormigón
•Adhesivo: resina epóxica, resina polyester
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ANCLAJES CON CARTUCHOS POLYESTER
Procedimiento
•Perforar el hormigón con broca y taladro, diámetro 2 a 4 mm mayor diámetro cartucho
•Limpiar con aire comprimido
•Colocar cartucho en perforación
•Colocar barra anclaje por impacto.
Profundidad anclaje : 12 a 15 diámetro fierro o perno
Anclaje por roce y expansión
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Procedimiento anclaje•Perforar longitud necesaria según diámetro < d > Transmisión esfuerzo.
•Limpiar perforación.
•Colocar adhesivo en perforación
•Colocar barra sin óxido suelto (arenado comercial).
•Cuidado no incorporar aire barra se introduce girando.
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Platabandas
•Armaduras exteriores, pletinas de acero ode carbono (solo tracción pura)
•Cálculo como armaduras tradicionales + 10% cuantía.
•Aumento h útil.
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Procedimiento pletina metálicas•Eliminar capa carbonatada y lechada (1 a 3 cm)•Colocar mortero epóxico nivelación.(< a 5mm en 3 m irregularidad)•Perforar platabandas•Platabandas arenado metal blanco y proteger imprimación epóxica.•Colocar platabanda posición y perforar.•Colocar anclajes según rigidez ( cada 20 a 40 cm)
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•Al colocar eliminar brillo superficial.•Colocar masilla epóxica en superficie y platabanda (5 a 6 mm)•Instalar platabanda en posición.•Apretar con mano tuercas con golillas en pernos anclados.•Apretar pernos con llave torque en forma pareja.•Cordón masilla exceso uniforme a cada lado.
Colocación pletinas metálicas
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Presión apriete platabandas metálicas 1 a 2 kg/cm2.Alternativa presión exterior sin perforar ni anclar pernos
Platabandas carbono: •Espesor 1 a 2 mm, ancho 5 a 10 cm.•No requiere arenado.•Sin anclajes ni perforaciones•Presión manual con rodillo.•Limitación tracción pura.
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Hospital Coquimbo
Refuerzos:
Pilares y vigas
con pletinas
adheridas con
masilla epóxica
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GRAPADO•Refuerzo albañilerías grietas corte
•Unión pilares muros o vigas muros.
•Corte muros hormigón armado•Mortero epóxico
•Mortero predosificado
•Hormigón preempacado
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Grapado muros de
bloques mortero
epóxico
Grapado
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Grapado murosMortero predosificado
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Procedimiento•Picar grieta en v hasta 1/2 espesor muro•Ranuras perpendiculares grieta cada 20 a 50 cm según material.(albañ. 40 a 50 cm)•Puente adherencia epóxico•Colocación 1º capa mortero.•Colocación armadura longitudinal y tranversal(espina pescado)•Relleno mortero
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Grapado unión
Muro losa
central
Maitenes
mortero epóx.
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Recrecido de muros.Planta Coresa recrecido muro
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Procedimiento:•Picado superficial 2 cm•Colocación anclajes
• verticales cada 50 cm• horizontales cada 50 cm a 1m
•Instalación malla.•Moldaje.•Puente adherencia epóxico.•Hormigón plástico o autocompactante.
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Inserción:
Pilar
preempacado
Pilar:
desmolde.
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PUENTE PAPUDO
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¿Qué solución dar?Análisis causas:
Elección Procedimiento
•Costo
•Seguridad.
•Condiciones de la obra
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RESTAURACIÓN RUINAS
CAPILLA TEMPLO VOTIVO
MAIPU
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RESUMENREPARACIONES•Inyección: grietas limpias sin movimiento. (Si esfuerzo subsiste fisura lateral.)•Reempazo: Grietas sucias, nidos, hormigón disgregado, fracturas.•Morteros epóxicos, predosificados, proyectado: reposición revestimientos• Insertos y platabandas:o misión armaduras empalmes insuficientes o mala colocación
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REFUERZOSFalta armaduras, sección insuficiente
•Recrecido muros, pilares: Hormigones especiales, preempacado.
•Refuerzos armaduras: insertos platabandas.
•Fallas puntuales en unión o corte: grapado con epóxico, morteros predosif, preempacado
•Secciones > insuficientes: inserto muros de corte, pilares y vigas.
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Criterios de elección y solucionesTrabajo en equipo
Calculista+especialista
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