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CONFERENCIA # 6. TEMA II: PATOLOGÍA DE LAS EDIFICACIONES. DIAGNÓSTICO. TÍTULO: MUROS DE FÁBRICA. TIPOLOGÍAS. DETERIOROS Y TÉCNICAS DE INTERVENCIÓN. SUMARIO: Introducción. Definición. Elementos constitutivos de las obras de fábrica. Materiales componentes de los muros. Tipología de los muros de fábricas. Lesiones más frecuentes en muros y tabiques. Técnicas de construcción de los muros antiguos. Grietas más frecuentes en los muros de fábricas. Tipología de las lesiones. Control del desarrollo de las lesiones. Técnicas de inspección y ensayos en obra. Reconocimiento, medición y seguimiento de grietas y deformaciones en las estructuras. Auscultación de movimientos y deformaciones. Seguimiento y auscultación de grietas. BIBLIOGRAFÍA. Babé Ruano, Manuel: Mantenimiento y reconstrucción de edificios. Ministerio de Educación Superior. Ciudad de La Habana. Cuba. 1986. Biblioteca de Arquitectura y Construcción: Lesiones en los edificios. Síntomas, Causas y Reparación. Tomo I y II. Editorial CEAC. Barcelona. España. 1987. Cassinelo, Fernando: Muros de carga de fábricas de ladrillos. Instituto Eduardo Torroja. Madrid. España. 1964. Colectivo de autores: Curso de Patología, Conservación y Restauración de Edificios. Tomo 1. Segunda Edición. COAM. Madrid España. 1993. Colectivo de autores: Patología de las fachadas urbanas. E.T.S.A. Departamento de Publicaciones. Universidad de Valladolid. España. Primera reimpresión. 1990. De Cusa, Juan: Reparación de lesiones en los edificios. Editorial CEAC. Barcelona. España. 1991. Menéndez Menéndez, José: Desperfectos en construcciones de ingeniería y arquitectura (Resumen de veinte conferencias). Editorial Centro de Información de la Construcción. Ciudad de La Habana. Cuba. 1986. Ortega Andrade, Francisco: Humedades en la edificación. EDITAN, S.A.. Sevilla. España. 1989. Ortega Andrade, Francisco: La patología de las estructuras de ladrillo. E.T.S.A. Universidad de Las Palmas de Gran Canaria. Ruiz, Gerardo; Fernández Eduardo: Apuntes de Rehabilitación de Edificios. 3 Tomos. ONG SUR. Madrid. España. 1995. Russo Cristóbal: Lesiones en los edificios. Salvat Editores S.A.. Barcelona. España. 1934. Tejera Garófalo, Pedro y otros: Fichas técnicas para la rehabilitación y reparación de edificaciones. Torroja, Eduardo: Razón y Ser de los tipos estructurales. Asociación de Estudiantes de Tecnología.1962. INTRODUCCIÓN. Los muros constituyen por lo general elementos de gran importancia dentro de las edificaciones ya que son los encargados de cerrar las mismas y protegerlas del ambiente exterior, de resistir las cargas transmitidas por las estructuras horizontales, de dividir los espacios funcionales, de garantizar junto a la cubierta el aislamiento térmico y acústico del edificio en cuestión. Desde la antigüedad los muros han jugado un papel fundamental dentro de las edificaciones y han sido construidos con una gran diversidad de materiales y técnicas. Por su importancia se estudiarán los muros que han sido construidos con fábricas ya que son los que mayormente se presentan en las edificaciones. Cuando en una edificación la función resistente de transmisión vertical de solicitaciones al terreno queda encomendada en exclusiva a los muros de cerramiento o distribución, se dice que el sistema estructural está constituido a base de muros de carga o muros resistentes. DEFINICIÓN. Una obra de fábrica es aquella construida con piedras, ladrillos, bloques u hormigón, en general, con cualquier material pétreo en que estos sean elementos estructurales. ELEMENTOS CONSTITUTIVOS DE LAS OBRAS DE FÁBRICA. 1. Cimientos. 2. Muros. 3. Tabiques. 4. Columnas. 5. Pilares. 6. Dinteles. 7. Jambas. 8. Antepechos. 9. Alféizares. 10. Arcos. 11. Bóvedas. 12. Cúpulas. 13. Escaleras. MATERIALES COMPONENTES DE LOS MUROS. Muros: Los muros se construyen con: Sillares. Sillarejos. Mampuestos. Ladrillos. Bloques. Tapiales. Embarrados. Entramados. Tabiques: Los tabiques se construyen con: Ladrillos macizos o huecos. Bloques. Otros materiales ligeros (siporex, etc.). Los muros y tabiques a veces se recubren con materiales más ricos como son: calizos duros o de textura especial, granitos, mármoles, ladrillos prensados, cerámica, piedras artificiales, etc., que son soportados por el elemento que recubren y se afectan por las alteraciones que sufran estos. Su reparación es dificultosa e incluye la sustitución de piezas e inyecciones. TIPOLOGÍA DE LOS MUROS DE FÁBRICAS. Muros de piedra natural. 1.- Sillares. Cuando las piezas de piedra natural disponen de una estereotomía muy regular, se llaman sillares, y el muro es un muro de sillería. La colocación de los sillares puede ser a hueso o con mortero, si bien en este caso con una llaga muy delgada. En función del acabado de la cara vista de los sillares se pueden distinguir: a) Sillería normal: Cuando se somete la cara vista a una labra fina. b) Sillería rústica: Cuando la labra fina sólo afecta a los bordes próximos a las llagas, quedando un rectángulo o zona central más rústico y resaltado. c) Sillería almohadillada: De modo análogo al anterior pero con la zona central en forma de almohadilla labrada en fino. En Cuba las dimensiones más frecuentes en que se puede encontrar este tipo de piedra son: 80 x 60 x 40 cm. 60 x 60 x 40 cm. La unión entre los bloques se realizaba con mortero de arena y cal. 2.- Mampuesto. Cuando las piedras carecen totalmente de labra, o su estereotomía es irregular, se llaman mampuestos, y al muro resultante muro de mampostería. Análogamente al caso anterior, la colocación puede ser a hueso, mampostería en seco, o recibidos los mampuestos con mortero. Se pueden considerar los siguientes tipos: a) Mampostería ordinaria: Cuando los mampuestos se colocan tal como llegan del troceado de cantera sin preparación o principio de labra alguno. Dada la desigualdad de las piezas tienden a bascular fácilmente, por lo que se hace necesaria la colocación de pequeñas lajas o restos de piedras que se llaman ripios, con el fin de acuñarlas. A este acuñado se le denomina enripiado. b) Mampostería concertada: Los mampuestos siguen siendo irregulares pero ya disponen de un principio de labra, a fin de que tanto las caras de paramento visto como las de junta se aproximen a superficies planas. c) Mampostería careada: Cuando en el caso anterior se rellenan las juntas con mortero más fino para dar una apariencia de espesor constante. Tanto en este caso como en el anterior se admite el enripiado siempre que no se manifieste en los paramentos vistos. d) Mampostería a hilada: En ella, los mampuestos tienen la forma aproximada de paralelepípedos trirrectángulos, lo que da lugar a llagas sensiblemente verticales y horizontales, tendiendo estas últimas a mantener al nivel. Podríamos decir que se trata de una fábrica intermedia entre la sillería y la mampostería propiamente dicha. e) Mampostería ciclópea: De muy escasa aplicación, sólo se encuentra en construcciones muy antiguas. Se caracteriza por la enorme dimensión de los mampuestos y porque en los vértices se suelen enlazar más de tres piedras sin juntas a nivel ni plomada. Generalmente esta mampostería se coloca a hueso. f) Mampostería de canto rodado o china pelona: Dado el mal ajuste de los mampuestos en este caso, su uso queda reducido a paramentos de escasa altura (1 ó 2 plantas en viviendas unifamiliares) y resistencia, como motivo ornamental de aspecto rústico. Su mayor problema es que son susceptibles de grandes asientos de obra nueva dada la cantidad de mortero que entra en sus juntas. Muros de ladrillos. Se incluyen en este grupo todas las clásicas y conocidas fábricas de ladrillo desde los ladrillos de tejar a los más modernos ladrillos cerámicos con toda la amplia gama de distintos aparejos que se conocen. Estos muros pueden ser construidos variando la posición o forma de colocación de los ladrillos que los componen. Las formas más frecuentes son: 1. 2. 3. 4. 5. Alicatados. Citara. Citarón. Asta y media. Doble asta. Muros de bloques. Se incluyen es este grupo todos los muros construidos con bloques prefabricados de hormigón de diferentes espesores y formas. Frecuentemente tienen forma rectangular y sus espesores varían de la siguiente forma: 1. 2. 3. 4. De 6 cm de ancho. De 10 cm de ancho. De 15 cm de ancho. De 20 cm de ancho. Muros de hormigón. 1. Masivo. 2. Armado. 3. Ligero (Siporex). Muros de derivados de arcilla. Constituidos por piezas de arcilla cocida o desecada al sol, con forma de paralelepípedo trirrectángulo de diversas dimensiones, recibidas en sus juntas con barro arcilloso o con cualquiera de los morteros conocidos. Muros de suelo. Las piezas están constituidas por una masa arcillosa mezclada con un elemento que le dé cierta trabazón como puede ser la paja, todo ello apisonado en moldes de madera y desecado posteriormente al sol. 1. Tapiales. 2. Adobes. 3. Embarrado. En el primer caso, las piezas son de grandes dimensiones (1 metro o más), e incluso la fabricación se realizaba in situ en forma de muro continuo, colocando unas guarderas o costeros a modo de encofrado, y fabricando el muro por tongadas de arcilla y paja que se iban apisonando. No siempre se empleaba la paja. En muchos casos, sólo la arcilla era suficiente para construirlos. En todos los casos eran revestidos con morteros de cal. En el segundo, los adobes son del tamaño de un ladrillo macizo normal, para poder manejarlo el operario con una sola mano. Se recibían con mortero de cal. Mixtos. Son los muros de fábricas obtenidos por la combinación de algunos de los sistemas anteriores. Entre los más frecuentes se pueden encontrar: 1. Entramado: Constituido por un entramado de madera fino que posteriormente era revestido con material arcilloso y una vez seco se cubría con aparejo de cal y arena. Este tipo de muro fue muy empleado en zonas rurales. 2. Sillería y mampostería. 3. Sillería y ladrillo. 4. Mampostería y ladrillo. A continuación se presentarán los principales deterioros que pueden presentarse en los muros de fábricas. LESIONES MÁS FRECUENTES EN MUROS Y TABIQUES. 1.- GRIETAS. Se producen por: a) Asientos diferenciales de la cimentación o del propio muro, son generalmente en 45o. b) Aplastamiento o fractura de la piedra, ladrillo o mortero por cargas excesivas, materiales pobres, deficiente mano de obra o cargas excéntricas, son generalmente horizontales. c) Pandeo cuando el muro tiene exagerada esbeltez y si además es de gran longitud, se produce alabeo (efecto de torsión que no pueden resistir los materiales pétreos), son generalmente horizontales. La grieta se produce en el lado de compresión y la piedra se separa del mortero en el lado de tracción. d) Flexión. Se produce por cargas excéntricas o transversales al muro, debido a los muros superiores o a los techos, también se produce en ciertos tipos de muros de sostenimiento de tierra. e) Esfuerzo cortante en la unión de diferentes materiales, sillares o ladrillos con mampostería, materiales que tienen distintos módulos elasticidad y por consiguiente distinto asiento, y si la adherencia es pobre se produce una grieta vertical. Las grietas verticales también se producen por falta de juntas de expansión y por raíces de plantas que al hincharse hacen efectos de cuñas. f) En vanos o aberturas las grietas se presentan por flexión del dintel o del antepecho, entumecimiento de la madera de los marcos de puertas y ventanas, por corrosión de los marcos de hierro o piezas de ese material empotradas. Estas son generalmente grietas radiales. 2.- DESPLOMES. Como consecuencia en general, de empujes horizontales por lesión en arcos, bóvedas, cúpulas, armaduras de cubierta, etc., se produce el desplazamiento de la vertical de un muro. Estos desplomes vienen acompañados de las fisuras o grietas correspondientes en los muros ortogonales. d = e 3 d Figura 1. Desplome máximo de un muro libre. Se producen principalmente por excentricidad de la carga en el muro cimentado en suelos blandos, o por empujes laterales de techos, generalmente de madera, en los que han fallado los extremos de las vigas o fogonaduras por pudrición. Son peligrosos, pues aunque la resultante de las cargas caiga en el tercio central originalmente, los asientos son diferentes en ambos paramentos del muro y se produce una reacción en cadena que incrementa la excentricidad. 3.- ABOFAMIENTOS Y DESCONCHADOS. Se producen cuando se separa el revoque del muro por deformaciones de éste, por retracción del mortero que generalmente tiene mayor módulo de elasticidad que el mortero del muro, o por humedad excesiva que desintegra el material constituyente del muro. Las grietas tienen generalmente variadas direcciones. La acción del revoque es importante en los muros de mampostería ordinaria y tapiales. Cuando se quita el revoque en los muros de mampostería, no sólo se debilitan los muros, sino que es posible que se muevan las piedras al realizar este trabajo. 4.- EXFOLIACIÓN. Es la pérdida de las capas superficiales de la piedra. Se produce cuando los sillares de rocas estratificadas (calizas y areniscas) se colocan a contralecho. Se puede presentar también por alteración de la superficie de la piedra. 5.- ENFERMEDAD DE LA PIEDRA. Obedece a la acción combinada de elementos químicos y biológicos que han sido arrastrados por el viento y las lluvias que atacan física, mecánica, química y biológicamente a la piedra y producen alteraciones moleculares de todo tipo, incluyendo la formación de cristales. Estos elementos son: ácidos, bases, sales, (algunas higroscópicas), que producen eflorescencias; hongos y bacterias especialmente las nitrificantes. Esto se aprecia en las manchas de humedad donde aparecen musgos, moho o decoloración. A veces se produce un desmoronamiento del muro, etc. Este tipo de deterioro, por su importancia, será ampliamente estudiado en la conferencia de Tipologías constructivas de revestimientos del presente curso (Conferencia 12). 6.- BOMBEOS. Se producen cuando se está agotando la capacidad de resistencia a compresión de los materiales por aplastamiento de los mismos. Se presentan generalmente acompañados de la disgregación de los materiales. La disgregación de los materiales puede ser de origen: a) Mecánico. La disgregación se produce por exceso de tensión de compresión, por la acción mecánica del agua o el viento (erosión) o por la acción de fuertes variaciones térmicas. A modo de ejemplo de esto último se puede señalar que el coeficiente de dilatación de los cristales de cuarzo en la dirección de su eje es del orden de 78 x 10-7 /°C y en las demás direcciones de 142 x 10-7 /°C, es decir, casi el doble, de modo que si en un sillar de piedra granítica expuesto al sol en verano se alcanza una temperatura superficial de 70 °C cuando al amanecer se encontraba a 20 °C, si el eje de un cristal próximo a la superficie es paralelo a ésta, probablemente dicha superficie estallará como consecuencia del salto térmico. b) Aplastamiento. Es el desequilibrio más peligroso. Se verifica cuando las estructuras murales, sometidas a la carga axial, sufren una dilatación en sentido transversal que supera la capacidad de cohesión del material. El aplastamiento se manifiesta en tres fases sucesivas: En la primera tenemos una reducción del espesor de las juntas horizontales de mortero, con marcas horizontales superficiales a lo largo de la pared y expulsión de revoque. En la segunda hay una dilatación transversal incluso en el material mural con la parición de grietas en la dirección de la carga. En la tercera las pequeñas fracturas de la segunda fase se unen en fracturas de notables dimensiones que anuncian el desplome. Las causas de este grave desequilibrio pueden ser: Insuficiencia inicial de la sección transversal. Depresión de la carga de rotura del material por envejecimiento del edificio. Aumento de las cargas permanentes y accidentales (ampliaciones). Hundimiento de los cimientos que han transferido sobre algunas estructuras cargas destinadas a otras. c) Deformaciones de presión – flexión. El esfuerzo de presión – flexión aparece cuando la resultante de las cargas esté desplazada del eje de la mampostería, cosa que puede depender de las condiciones iniciales de carga y que puede ser acentuada por eventuales empujes horizontales provocados por el viento, por leves sacudidas sísmicas o por ajustes relativos de los cimientos. Además, el esfuerzo de presión – flexión adquiere particular importancia allí donde los parámetros de la mampostería no están lo suficientemente ligados entre ellos transversalmente y el muro, en lugar de ser compacto, se presenta como dos o tres muros, uno al lado del otro y por tanto especialmente delgados. d) Químico. La disgregación química es con frecuencia considerablemente más importante que la mecánica, especialmente en las piedras naturales. En ella pueden intervenir el ácido carbónico del aire, consecuencia de la unión del CO2 y de la humedad contenidos en el mismo, el ácido nítrico y el amoníaco originado por las descargas eléctricas de las tormentas, el anhídrido sulfuroso de la contaminación, etc. Pero más importantes que todos ellos y mucho más destructivos son los productos químicos desprendidos por las plantas que penetran en las rocas, como son, en primer lugar, algunas bacterias que penetran profundidades de hasta 1 metro y desprenden ácido nítrico. A continuación se suelen implantar algunas variedades de liquen que desprenden ácido carbónico y otras que atacan incluso a los silicatos. Por último, aparecen las algas, que desprenden también ácido carbónico. TÉCNICAS DE CONSTRUCCIÓN DE LOS MUROS ANTIGUOS. a) Tapiales: Había que darles espesores no menores de 60 cm y usar grandes aislantes del calor. El proceso constructivo es el antecedente de los moldes móviles para obras de hormigón, pues se hacían tableros de madera de 60 cm de alto y 3m de alto que se mantenían en posición por travesaños (agujas), se colocaba el material dentro del molde en capas de 10 cm de espesor y se apisonaba hasta reducir el espesor a la mitad. Su gran defecto es la erosión que pueden producir las aguas sobre los mismos por lo que es indispensable que se recubran de un mortero de cal y arena que lo proteja de la intemperie y en la coronación colocar losas de barro. Desperfectos Se manifiestan por abofamiento. No son reparables pero las grietas se pueden inyectar con material adherente ligeramente expansible. b) Embarrado Se empleó en construcciones rurales, el barro se colocaba con la mano sobre fibras vegetales gruesas como recubrimiento. Algunos de los célebres revoques rústicos son una imitación del embarrado c) Entramado Los muros de entramado existen en algunas construcciones antiguas; son entramados de madera rellenos de mampostería y revocados. Los desperfectos y reparación son análogos a los del tapial. GRIETAS MÁS FRECUENTES EN LOS MUROS DE FÁBRICA. Según el ingeniero José Menéndez en el libro: “Desperfectos en construcciones de Ingeniería y de Arquitectura” las grietas que con mayor frecuencia se presentan en los muros de fábrica son: FALLO LOCAL Se produce por ejecución defectuosa o empleo de piezas de calidad no uniforme. Se evita con una selección apropiada de las piezas y siguiendo las reglas de ejecución APLASTAMIENTO DE LAS PIEZAS O DEL MORTERO Se produce por piezas de baja resistencia a compresión en el primer caso, y por mortero pobre o juntas de gran espesor en el segundo. En este caso se produce fractura por tracción de las piezas. Se evita teniendo en cuenta la calidad de las piezas y del mortero, y el espesor de las juntas. PANDEO Se produce por exagerada esbeltez del muro. Se manifiesta por aplastamiento en el lado de compresión y separación de las piezas del mortero en el lado de tracción. Se evita reduciendo la esbeltez y usando morteros de adherencia adecuada. RETRACCIÓN Se produce cuando se emplean morteros muy ricos o exceso de material fino, gran espesor de juntas y baja resistencia a tracción en las piezas. Se evita con la apropiada dosificación del mortero, reduciendo el espesor de las juntas y con curado efectivo de la unidad de obra. ALABEO Se produce en muros de gran longitud y esbeltez debido a que las deformaciones transversales a lo largo del muro toman sentidos distintos; es un efecto análogo al de una torsión. Se evita mediante la fijación de la longitud máxima en función de la esbeltez; la construcción de refuerzos transversales con separación apropiada, o la fijación en su coronamiento. FLEXIÓN Se produce en muros sometidos a cargas no centradas, debidas a techos empotrados y a muros superiores no centrados. La rotura que se produce es análoga a la de pandeo. Se evita prestando atención al dimensionamiento de la sección y en algunos casos con la construcción del cinturón o tacón en techos de losas de hormigón armado. APLASTAMIENTO LOCAL Se produce cuando el valor de las tensiones originadas bajo un apoyo aislado sobrepasa la tensión de rotura de las piezas que directamente las soportan. Se evita dando una superficie de apoyo suficiente a las cargas concentradas o empleando materiales más resistentes CORTANTE Se produce por asientos diferenciales en la cimentación o por fuerzas que actúan en zonas de tensiones o deformaciones muy variadas. Se evita independizando con juntas las zonas sometidas a tensiones o deformaciones muy distintas, o garantizando la rigidez de la construcción y la uniformidad de los asientos. TRACCIONES LOCALES Se producen por la acción de cargas concentradas sobre pilares y machones construidos con piezas de suficiente resistencia a compresión, pero incapaces de soportar las tensiones de tracción inducidas. Se evita construyendo una viga de distribución o colocando una armadura de tracción bajo las cargas concentradas. VUELCO Se produce cuando el muro no está debidamente fijado en su base o en su coronación y las acciones horizontales (vientos, sismos, empujes) no son debidamente contrarrestados por el espesor del muro, por muros transversales, por techos rígidos y otras disposiciones constructivas. Se evita por apuntalamiento durante la construcción, por la acción de los techos o por la construcción de muros transversales. Se produce por una fuerza normal al paramento PUNZONAMIENTO del muro. Se evita teniendo en cuenta este efecto al dimensionar el muro, de acuerdo con la resistencia del material del mismo. ENTUMECIMIENTO DE LOS MARCOS DE MADERA O POR LA CORROSIÓN O DILATACIÓN DEL ACERO Entumecimiento de los marcos de madera Se produce cuando la madera no puede expansionarse al humedecerse. Se evita separando al marco de la obra de fábrica en las aberturas o impermeabilizando las piezas de madera que forman el marco. Por la corrosión o dilatación de piezas de metal Se produce cuando los marcos o piezas de metal que se insertan en los muros o tabiques se corroen por efecto de la humedad o se dilatan sin tener espacio para expansionarse. Se evita protegiendo las piezas metálicas o previendo espacio para la dilatación. ASIENTOS DIFERENCIALES O DEFORMACIONES DE ELEMENTOS RESISTENTES Se presentan cuando en la estructura que soporta el muro se producen asientos diferenciales o en cerramientos laterales sobre voladizos, que producen una fisura diagonal. Se evita reduciendo los asientos diferenciales a un mínimo en el primer caso, y en el segundo, reduciendo la deformación, del voladizo de la estructura. FLEXIÓN DEL DINTEL Se produce por deformación excesiva del dintel, lo cual provoca formación de grietas que delimitan el arco de descarga. Se evita construyendo dinteles de rigidez suficiente o aparejando sobre el dintel un arco de descarga. FLEXIÓN DEL ANTEPECHO Se produce por reacción de la cimentación bajo el antepecho o por deformación de la abertura. Se evita con soluciones constructivas que impidan la producción de estas solicitaciones, tales como mayor rigidez en la cimentación o de los elementos constructivos sustentantes, juntas entre machones y antepechos, arcos invertidos de descarga, o vigas de hormigón armado en la obra de fábrica. OTROS TIPOS DE GRIETAS a) En antepechos Grietas inclinadas que parten de las esquinas interiores del muro, producidas por diferencias de carga en el muro y en el antepecho. b) En el apoyo de los dinteles Grietas inclinadas producidas por deficiente longitud de apoyo del dintel o por expansión del marco de madera dura c) En pretiles Por dilatación de la soladura o de la losa de hormigón, o giro de dicha losa. Estas grietas son horizontales, generalmente entre muro y losa y en las esquinas. d) En insertos de hierro Por corrosión del inserto, las grietas son radiales e) En la unión de columnas de hormigón armado y muros de ladrillo Estas grietas son verticales y son debidas a débil adherencia del mortero, diferente retracción de ambos materiales o movimientos de la edificación f) En distintas zonas de la edificación Estas grietas con distintas inclinaciones se producen por cimentaciones en arcillas expansivas, generalmente en edificios ligeros TIPOLOGÍA DE LAS LESIONES. A continuación se establecerá la tipología de las lesiones más frecuentemente aceptada: 1. Lesiones por adaptación o encaje. Son las primeras fisuras o grietas que aparecen en una obra nueva como consecuencia de los primeros asientos diferenciales de los diferentes materiales. Una grieta típica de todos los edificios con entramado de madera es la que se produce a un lado u otro de los pies derechos como consecuencia de la merma de la madera. 2. Lesiones por cedimiento o asiento. El síntoma típico de est tipo de lesión es el arco de descarga de forma sensiblemente parabólica, coincidiendo el centro de la zona de asiento con la vertical del vértice teórico de la parábola. 3. Lesiones por aplastamiento. Además de los bombeos y disgregación de los materiales, suelen venir acompañados de familias de pequeñas grietas sensiblemente verticales. 4. Lesiones por rotación. Junto con el desplome del muro que sufre la rotación, se manifiesta en el muro ortogonal una grieta que en función de que el agarre entre ambos muros ea bueno o malo, presentará el aspecto de una rama parabólica con vértice en la parte alta del muro y extremo hacia el eje de rotación en el primer caso, o una grieta vertical en la zona de enlace de ambos muros, más abierta en la parte superior, en el segundo caso. CONTROL DEL DESARROLLO DE LAS LESIONES. Una vez detectada la presencia de una lesión, si ésta se puede considerar que se encuentra en un primer estado de ruina incipiente, lo que procede en primer lugar es establecer si el estado de esta lesión es progresivo y una primera aproximación de la velocidad de progreso, o si por el contrario ya se ha consolidado, o la velocidad de progreso es tan lenta que se puede pensar que se encuentra en período de estabilización. El único medio relativamente eficaz para realizar esta operación, es la colocación de testigos que enlacen los dos bordes de la grieta o fisura, y en su caso colocar señales fechadas de los límites de la misma. En cuanto a la colocación de testigos, deberán observarse las siguientes consideraciones: Material. Podría ser cualquier material que rompiese fácilmente por tracción; se considera como más adecuado el yeso, por su disponibilidad, facilidad de adherencia, etc. No se recomienda el uso de papel engomado, etc. El uso del yeso en exteriores puede falsear los resultados de las mediciones debido a la vulnerabilidad de este material ante la humedad. Ubicación. Debe evitarse la colocación de testigos en tabiques, ya que pueden romperse por portazos, vibración o cambio térmico fácilmente. Asimismo, en los muros deberán elegirse las zonas que estén sometidas a menor variación de los agentes atmosféricos, humedad, temperatura, etc. Forma de colocación. Es necesario asegurarse de que ambos bordes de la grieta quedan enlazados por el testigo y que éste queda unido a la masa resistente de muro (soporte) en ambos lados, por lo que hay que descubrir el revestimiento del muro en esta zona. Fechado. Es fundamental colocar la fecha en que se ha colocado el testigo para el control posterior. TÉCNICAS DE INSPECCIÓN Y ENSAYOS EN OBRA. La inspección de obras para el estudio de daños en la estructura viene acompañada de una inspección preliminar y de una inspección detallada. La primera es aquella que se hace inicialmente con el objetivo de tener una visión global del problema y abarca la inspección ocular y las mediciones geométricas sencillas. La inspección detallada requiere la realización de un programa que englobará el plan de ensayos y pruebas correspondientes. El estudio del programa antes mencionado debe materializarse siempre en un documento escrito suficientemente claro y detallado. En la inspección deberán identificarse las alteraciones de los materiales o elementos constructivos, las posibles fisuras o grietas y los asientos o movimientos que haya sufrido la construcción. Las técnicas que se describen a continuación constituyen los procedimientos recomendables para la inspección o para la realización de pruebas in situ, para comprobar la existencia de posibles fallos en la cimentación. La inspección ocular La inspección ocular es necesaria para elaborar un diagnóstico y evaluación previa de la magnitud de los movimientos y debe generalmente acompañarse de fotografías. RECONOCIMIENTO, MEDICIÓN Y SEGUIMIENTO DEFORMACIONES EN LAS ESTRUCTURAS. DE GRIETAS Y El reconocimiento y medición de grietas en una estructura se pone en práctica en un inicio a través de mediciones geométricas sencillas. Si se quiere llevar a cabo el seguimiento de grietas y deformaciones en la estructura entonces se pasa a un segundo nivel que incluye: 1. 2. La auscultación de movimientos y deformaciones. El seguimiento y auscultación de grietas. En mediciones de precisión hay factores externos que no pueden dejarse de mencionar como la temperatura, la humedad y el asoleamiento. Las tolerancias en cuanto a la velocidad de variación de las grietas para la mampostería y obras de fábrica son mucho mayores que para el hormigón armado. El conocimiento de la evolución al paso del tiempo de las magnitudes obtenidas en las mediciones anteriores, es de gran importancia para conocer el avance más o menos rápido del deterioro del edificio y poder tomar las debidas precauciones para atajarlo. Medidas geométricas La inspección de la tipología y aspecto general de los movimientos o daños se complementa generalmente con algunas medidas geométricas sencillas y de rápida ejecución, como son: a) Comprobar la falta de nivelación de los pisos: Dejando rodar una esfera de material duro y denso (puede ser de unos 30 mm de diámetro) b) La medición de grietas: Deberá medirse la forma y longitud de las grietas y fisuras existentes, apuntándose la fecha de la medición. Si la grieta es de una cierta entidad, podrá medirse también su profundidad, así como, conocerse si es de reciente o más remota aparición (por la mayor o menor acumulación de polvo en su interior) Conviene también conocer la variación de apertura de las grietas en el tiempo, para lo cual se colocará encima de la abertura un testigo de yeso, como se muestra en la figura 2, aproximadamente de 1 cm de espesor con dimensiones de 10 a 15 cm, éste será adherido preferentemente en interiores, ya que puede ser destruido por agentes externos como la lluvia, el aire, entre otros, si se hace en exteriores se utilizará entonces una proporción de 1:4, para que sea más resistente. Si en este testigo aparecen grietas al cabo del tiempo, es probable que la grieta investigada esté activa. Grieta de investigación 10 a 15 cm Fecha 1ra medición Fecha 2da medición Señal de yeso o mortero 10 a 15 cm Figura 2. Esquema de testigo de yeso o mortero para medición de actividad de grietas Como se puede apreciar, por este método es muy impreciso el resultado obtenido, pues producto de retracciones en el mortero se pueden presentar fisuras en él, ajenas al movimiento de la estructura. Unido a lo anterior se medirá también la elongación de la grieta, apuntando en la propia pared la fecha de la primera medición y verificando su longitud en la segunda medición, de esta manera se tendrá una seguridad mayor de que la estructura está o no en movimiento. Marcas paralelas para medir abertura de grietas Marcas dispuestas para medir en los dos sentidos Figura 4. Posición de marcas para medición de la velocidad y magnitud de movimiento de las grietas Pueden disponerse también testigos de vidrio que mejoran el comportamiento de los de yeso. Consisten en un trozo de este material que se pega con un adhesivo adecuado (puede ser válido cualquier adhesivo de base epoxi) a los dos lados de la grieta, el movimiento de la estructura en este caso también llevará a la rotura del testigo. No debe olvidarse nunca dejar grabada la fecha en que fue colocado el testigo. Un método más preciso es la utilización de un fisurómetro que nos dará una medición mucho más precisa de la variación de la apertura, aunque a veces no sea imprescindible su uso. El fisurómetro más sencillo consiste en una lámina de material transparente que lleva impresos trazos con espesores variables, generalmente entre 0.1 y 3.0 mm. Superponiendo la lámina a la grieta se puede medir aproximadamente su espesor. En obra pueden improvisarse fisurómetros que permiten evaluar el comportamiento en el tiempo de las fisuras; por ejemplo, empotrando clavos a dos lados de la fisura inspeccionada y midiendo la distancia entre estos dos elementos con un calibre convencional (Ver figura 3). Para que la medida sea fiable es necesario realizar unas muescas en los clavos de modo que el calibre quede posicionado siempre de la misma manera. La precisión del calibre es del orden de décimas de milímetros. Si existe la presencia de grietas activas (cuya apertura varía en el tiempo) es signo de que la estructura aún está en movimiento, o sea, el suelo no se ha consolidado, mientras que si las grietas son pasivas (cuya apertura no varía) sólo tiene significación lo que le pueda haber ocurrido al edificio en tiempo pasado. c) La medición del posible desplome de elementos verticales(muros y pilares): Mediante plomadas convencionales. La magnitud del corrimiento relativo entre cabeza y pie del muro o elemento vertical, puede estimarse. d) La medición de la inclinación de elementos horizontales (forjados, vigas y soleras) AUSCULTACIÓN DE MOVIMIENTOS Y DEFORMACIONES Para realizar medidas con suficiente precisión y con carácter sistemático es conveniente acudir a la auscultación de movimientos y deformaciones, con el objetivo de determinar su evolución en el tiempo. Medida de los movimientos de la estructura. Deformaciones y corrimientos. Las deformaciones y corrimientos de la estructura se pueden medir con las siguientes técnicas: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. Medición con inclinómetro. Medición con acelerómetro. Medición con extensómetro. Medición con cinta de convergencias. Medición con comparadores mecánicos. Medición con captadores inductivos LVDT. Medición con captadores resistivos. Procedimientos topográficos. La fotogrametría. Procedimientos topográficos. Por topografía convencional desde bases fijas pueden estudiarse los asientos y desplomes de fachadas sin necesidad de acceso a las construcciones. Incluso se han estudiado por este procedimiento los daños y deformaciones de muros de fachada. El empleo de modernos aparatos tipo «estación total» facilita enormemente la toma de datos. La fotogrametría. La fotogrametría es el arte, la ciencia y la tecnología de obtener información fidedigna y precisa de objetos físicos y su entorno por medio de procesos de registro, medida e interpretación de imágenes y modelos fotográficos. La fotogrametría tiene multitud de aplicaciones entre las que destacan notoriamente los levantamientos topográficos y la Cartografía, áreas en las que más se ha mostrado su capacidad y potencial. La fotogrametría es un método geodésico utilizado, en el caso de la Ingeniería Civil, con el objetivo de determinar movimientos, ya sea de elementos aislados (deformación), como de construcciones en su totalidad (asentamientos) La fotogrametría para replanteo de fachadas, es el procedimiento más sofisticado que se conoce para la auscultación de movimientos en muros, y con el carácter de rapidez y economía de aplicación que se ha adelantado. Específicamente la variedad que se usa en la determinación de los asentamientos de una edificación es la fotogrametría terrestre a corta distancia, más conocida por fotogrametría de la fachada. Esta a su vez se divide en dos: la fotogrametría analítica y la análoga. La analítica no se encuentra muy difundida en el ámbito mundial, en ella se usan puntos de apoyo en la fachada de la edificación a partir de los cuales se determinan los parámetros principales del método (, , y distancia focal) y a través de un proceso de cálculo se determinan las coordenadas de cualquier punto de la fachada. Este método tiene como ventaja su rapidez debida a su alto grado de automatización. En la fotogrametría análoga, a diferencia de la analítica, hay que conocer previamente los parámetros principales, para con ellos determinar los parámetros de la fotografía. La precisión del método depende de la distancia de tiro y de la base (distancia entre los ejes de las dos cámaras) Luego en el laboratorio con un equipo restituidor, mediante la superposición de los negativos de las fotografías y el ploteo a la escala determinada se obtiene la fachada del edificio. Como se ha podido apreciar en estos métodos se determinan los movimientos auxiliándose de instantáneas y la comparación entre dos pares fotográficos, realizados en fechas diferentes y es precisamente ahí donde radica su desventaja, ya que para obtener de forma continua las deformaciones, habría que confeccionar pares fotográficos a un intervalo de tiempo mínimo y esto resultaría muy costoso. SEGUIMIENTO Y AUSCULTACIÓN DE GRIETAS. Para la inspección y medición inicial de la anchura de grietas o fisuras es válido lo indicado en los apartados anteriores. Dicha inspección se realiza con mayor facilidad si se procede a una concienzuda limpieza de las zonas afectadas por las fisuras e incluso a un humedecimiento superficial que tras un breve período de secado permite una mejor identificación de las fisuras donde se concentra la humedad con el correspondiente cambio de coloración. Además de los aparatos o procedimientos de medida descrito anteriormente, es frecuente la utilización de extensómetros como los recogidos en el apartado anterior para la auscultación de deformaciones, que emplean una base de medida reducida. En el caso de fisuras en estructuras de hormigón es frecuente utilizar extensómetros con apreciación de 0.01 a 0.001 mm y con recorridos de 2 a 5 mm. La base de medida de estos extensómetros suele oscilar entre 100 y 200 mm para que sean útiles en la auscultación de fisuras. En la figura 4 se muestran dos tipos de relojes medidores de esfuerzos. Este aditamento mecánico sirve para medir grietas producidas por diferentes agentes. Su rango de medición va desde 50 hasta 250 mm, con una precisión de 0.002 mm, o sea, hasta la milésima de milímetro. Está constituido por estructura de aluminio, se fijará perpendicular a la grieta y se calibra poniendo su Extensión o deformación Longitud del equipo aguja en cero, puesto que es un instrumento de nivelación. Con este equipo es posible medir la deformación o extensión de la grieta, así como el esfuerzo mediante la siguiente expresión: La longitud del equipo es dato del constructor. En la figura 5 se puede observar el equipo digital Crack Measuring Gauge (Medición digital de calibre de grietas) Este equipo se utiliza para la medición de la evolución de las grietas. Se coloca perpendicular a las mismas y se mide su amplitud directamente con el reloj del equipo, este cuenta con un resorte en su interior que trabaja según el desarrollo de la grieta, la lectura se registra en un display con una precisión de centésimas de milímetros. Se requiere perforar en la pared y fijar el instrumento durante el tiempo de la investigación. Figura 4. Reloj medidor de esfuerzos. Datos del equipo: 100 mm de longitud. Display digital. Resolución 0.01 mm. Precisión en el mayor rango de 0.03 mm = 0.001 pulg. Sistema de medición mediante un capacitor lineal de escala. Velocidad de lectura 1.5 m / seg. Rango de temperatura de operatividad de (0-40)o C Figura 5. Equipo de medición digital del calibre de grietas.