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Diagnosis y causas
en patología de la edificación
(Capítulos)


Con el fin de poder ilustrar lo mejor posible el estilo del libro, se presentan a continuación algunos capítulos a título orientativo. En concreto, se presentan los capítulos siguientes, en los que se conserva la numeración que tienen en el libro:

4.1 Aplastamiento.
6.2 Aluminosis, o cambio de estado del cemento aluminoso.



4.1 Aplastamiento

Las fisuras finas verticales de prerrotura que dividen en dos partes un pilar, surgen por el aplastamiento del hormigón, al no poder soportar la carga a que está sometido. Estas fisuras son de las más peligrosas que se pueden encontrar, ya que el colapso puede ser instantáneo, dependiendo éste de la cuantía de la armadura existente. A menor cantidad de armadura, la rotura es más rápida. A mayor cantidad, tiene más capacidad de aviso.

Se indica como aclaración que, en casos muy aislados, las fisuras por aplastamiento se manifiestan con rotura inclinada con aproximación a los 60° por cortante y, suele ocurrir en hormigones muy secos con resistencias muy altas.

En la fotografía 1 se puede apreciar una rotura por aplastamiento que en algunas ocasiones, cuando rompe, se produce entre las dos zonas un cortante que hace que se desplacen.

Una de las características del aplastamiento, es que las barras intentan pandear y salirse del hormigón, tal y como se puede apreciar en la fotografía comentada.

Fotografia 1
Fotografía 1.


Tanto si el pilar está poco o muy armado, es conveniente proceder a un apuntalamiento de urgencia, colocando dos perfiles en "H" a los lados del soporte, en prevención de que pueda producirse un fallo total que lleve al colapso de la estructura.

Si sólo se colocan perfiles en la planta afectada cómo se indica en la figura 1A, queda expuesta a que se produzca un punzonamiento en el forjado superior e inferior, al no tener la resistencia suficiente al cortante que se le somete.

Cuando existen plantas superiores e inferiores también deben ser apuntaladas cómo se indica en la figura 1B, con el fin de transmitir el axil de los pilares a través de los forjados a los nuevos soportes y evitar con ello un posible fallo.

Figura 1

Conviene aclarar que el colocar sólo puntales alrededor del pilar afectado es engañoso, pues en el caso del fallo total no tendrían resistencia suficiente para soportar la carga a que se encontrarían sometidos.

Cuando se produce un aplastamiento en un soporte, normalmente aparecen fisuras en las esquinas por pandeo de las barras, como las de la figura 2A que pueden confundirse con las de corrosión. Pero si se descubre una de las esquinas, se verá si está o no afectada la armadura.

Por aplastamiento, también pueden surgir fisuras en el centro del soporte, dividiéndolo como se indica en la figura 2B.

Figura 2

Cuando el pandeo de las barras es más acentuado, se sale ésta del hormigón como se puede apreciar en la fotografía 2. El recubrimiento de la armadura es lo primero que se pierde. Esta es una de las causas por la que hay autores que mantienen que sólo debe considerarse como resistencia del hormigón a cortante, el que queda envuelto por los cercos, ya que los pilares quedan sometidos a fuertes cortantes debido a los empujes horizontales.

Fotografia 2
Fotografía 2.


También suelen aparecer fisuras verticales que cortan el pilar, incluso soportando éste poca carga, cuando el hormigón no ha alcanzado su resistencia y ha entrado en carga prematuramente. O bien porque ha sido desencofrado antes de lo previsto. Esto se puede comprobar fácilmente, observando las huellas que sobre él dejan los operarios.

Pueden aparecer en el recubrimiento fisuras verticales de retracción con características similares a un aplastamiento. Para no confundirlas se observa la cara opuesta del pilar, para comprobar que no está seccionado. En caso de dudas se debe eliminar el enfoscado para estar seguro de qué se trata.

Los cercos juegan un papel muy importante, impiden o coartan el pandeo de las barras longitudinales y confinan el hormigón, reduciendo su expansión transversal, incluso aumentan su resistencia, por lo que en igualdad de condiciones, un soporte muy estribado es capaz de soportar mayor carga que otro exactamente igual poco estribado. Por ello hay que prestar más atención a la posible caída de cercos durante el hormigonado y el vibrado porque se pueden caer los cercos de las cabezas de pilares si no quedan bien atados. Es importante que esto no ocurra, porque al entrar en carga y no estar atadas las barras pueden pandear. Las fisuras que se originan son cómo las que se indican en la figura 3, que pueden confundirse con una retracción o una corrosión. Están más expuestos a esta rotura los soportes con axiles elevados.

Figura 3

Es muy importante que los cercos tengan su longitud de anclaje y queden cerrados, pues de no ser así, pueden abrirse y pandear las barras. Al mismo tiempo son menos eficaces cuando tienen que soportar cortantes.

No deben cerrarse todos los estribos en una misma barra, pues si son incorrectos es más fácil que puedan abrirse y romper una esquina del pilar, como se indica en la figura 4, dando la impresión de que se trata de una fisura por pandeo de las barras debido a un exceso de carga, o de una corrosión de la armadura.

Figura 4

En pilares sometidos a elevados axiles, puede ser interesante emplear hormigones de muy alta resistencia para reducir sus dimensiones, en cambio no lo es económicamente ni técnicamente en vigas y forjados.

Cuando se utiliza hormigón más resistente para pilares y menos para las vigas, se crea el problema de que se pueda hormigonar la zona del pilar dentro del forjado con el mismo hormigón de la viga, esto es más grave cuanto mayor sea la diferencia de resistencias y, el fallo lo acusan más los pilares de esquinas y después los de fachadas por encontrarse el hormigón menos confinado.

Es importante que la armadura de espera de las zapatas tengan la longitud suficiente y queden muy bien atadas con la de los pilares, con el fin de evitar una posible fisuración y se pueda transmitir la carga que desciende por la armadura del pilar.

Las fisuras aparecen en la base del pilar como se puede apreciar en la figura 5 y no se debe confundir con un aplastamiento o una corrosión.

Figura 5

Como resumen, se indican algunas de las causas por las que puede surgir el aplastamiento en soportes:

- Exceso de carga.
- Sección insuficiente.
- Hormigón deficiente.
- Armadura insuficiente.
- Estribos muy separados o incorrectos.
- Caída de estribos durante el hormigonado y el vibrado.


El exceso de carga puede ser debido a lo siguiente:

- Aumento de luces de vanos o crujías no contempladas en los cálculos.
- Aumento del número de plantas.
- Error de cálculo, donde se ha considerado un axil menor.
- Empuje de sismo no previsto.
- Asiento de una parte de la edificación.
- Hinchamiento del terreno por expansividad.



6.2 Aluminosis, o cambio de estado del cemento aluminoso

El cemento aluminoso se comienza a utilizar en España con mayor difusión para la confección de viguetas pretensadas, a finales de la década de los cincuenta y al principio de los sesenta, por tener dicho cemento un endurecimiento rápido y una alta resistencia inicial que permitía obtener una rápida fabricación y por lo tanto una inmediata colocación en obra de las viguetas.

Con el cemento aluminoso (también denominado cemento fundido) se consigue una alta resistencia a muy corta edad. Durante las primeras 24 horas aumenta desproporcionadamente su resistencia, si se compara con el cemento portland, pero con el tiempo puede disminuir considerablemente si se ve afectado por la presencia de la humedad y la temperatura es algo elevada.

La duración del fraguado del cemento aluminoso es similar a los portland con un endurecimiento muy rápido. Su curado debe ser muy intenso durante las primeras 24 horas, debido al rápido desprendimiento de calor. Por ello no debe utilizarse con temperatura ambiente superior a los 25° C.

Este cemento es más expansivo y su pasta menos protectora frente a la corrosión que la de los portland.

Tiene buenas características refractarias, pudiendo soportar hasta 1.600° C durante prolongados períodos de tiempo. Esto ha hecho que sea utilizado en la construcción de hornos.

Las alteraciones características de los hormigones confeccionados con cemento aluminoso pueden ser: conversión, carbonatación e hidrólisis alcalina.

El problema grave de estos cementos es que se puede producir lo que se suele llamar ALUMINOSIS que es la conversión de los aluminatos (cambio de una estructura cristalina hexagonal metaestable a una forma cúbica estable, menos voluminosa y más compacta), es un cambio polifórmico. Este cambio de estado es una de las causas de fallos y deterioros en elementos estructurales, como se puede observar en la fotografía 4, que por este motivo se ha hundido un forjado de viguetas.

Fotografia 4
Fotografía 4.


La CONVERSIÓN O ALUMINOSIS se suele producir cuando de hormigona con temperaturas superiores a los 25° C. Si ello sucede, uno de los síntomas que presenta la pasta del cemento, es una superficie más áspera y rugosa de lo normal. También cambian las propiedades del hormigón, aumentando su porosidad y llegando a reducir hasta un 40% de su volumen. Este proceso va acompañado de una disminución considerable de la resistencia mecánica de los hormigones que puede llegar a reducirse hasta un 75%. El hormigón al quedar reducidas sus propiedades es menos resistente a las agresiones de tipo químico.

También se suele producir la conversión cuando existe un ambiente continuado de humedad y la temperatura es elevada, como puede ser mayor de 25° C. Este problema se agudiza en los elementos situados en zona costera, porque los iones cloruros de la sal aceleran el proceso de corrosión de la armadura, al mismo tiempo que existe una mayor humedad ambiental que favorece el proceso de la conversión y, aunque no siempre se produce hay que estar alerta, incluso hay que estar prevenido en las regiones con temperaturas bajas donde es más difícil que se origine la conversión.

Las zonas más frecuentes donde se puede originar la conversión son cuartos de baños, cocinas, cubiertas, forjados sanitarios sin ventilación, depósitos, bodegas, invernaderos y lagares. Normalmente son más afectadas las zonas en contacto con el hormigón de la estructura, porque el cemento portland puede provocar y activar el inicio de una hidrólisis alcalina en el aluminoso, especialmente cuando el portland es rico en álcalis.

Cuando en un elemento ya construido se produce la conversión, aumenta éste su porosidad y disminuye su resistencia. El aumento de la porosidad (que es mayor en su interior) es la causa de la dramática disminución de la resistencia y durabilidad del hormigón. Al mismo tiempo que la humedad ambiental facilita la corrosión de la armadura, siendo más afectadas las de las esquinas, por ser atacadas en dos frentes.

Si además de la aluminosis, por existir humedad y ataque por el CO2 ambiental, el hormigón del cemento aluminoso se carbonata, se acentúa la corrosión de la armadura y deja al elemento totalmente inservible.

El color del hormigón con cemento aluminoso presenta en general un color marrón y también los hay gris oscuro.

Cuando se convierte disminuye su resistencia considerablemente, aumenta su porosidad y a veces surgen fisuras en el hormigón. Por estos motivos entre otros, puede adquirir un color marrón oscuro como consecuencia de la oxidación de los componentes ferrosos del cemento aluminoso y suele ser más acusado en las zonas donde hay armadura, que es un indicio de que existe corrosión. Ante la duda y para mayor seguridad, se debe solicitar con una pequeña muestra, un análisis químico a un laboratorio especializado, que puede detectar de forma rápida por el método de la oxina, la presencia de cemento aluminoso, también es muy importante que nos indiquen si se ha producido la carbonatación.

En la fotografía 5 se puede observar el estado y color del hormigón de una de las viguetas partidas del forjado de la fotografía 4.

Fotografia 5
Fotografía 5.


Para una mejor aclaración y con el fin de poder diferenciar los hormigones, se presenta en el lado izquierdo de la fotografía 6 un trozo de hormigón normal de color gris confeccionado con cemento portland y a la derecha de la fotografía, otro trozo más oscuro ejecutado con cemento aluminoso, que al producirse la conversión o aluminosis adquiere mayor porosidad.

Fotografia 6
Fotografía 6.


Los forjados afectados por aluminosis con viguetas pretensadas, deben ser apuntalados con carácter de urgencia, porque la rotura puede ser instantánea, sin previo aviso, pudiendo surgir los siguientes fallos:


Por corrosión

Al tener un recubrimiento más pequeño la armadura inferior de las viguetas y, aumentar la porosidad del hormigón, penetra más fácilmente la humedad y la corroe.

Pueden no dar señales de fisuración ni manchas de óxido, porque cuando la corrosión es a lo largo de las barras se pierde el tensado antes que el hormigón rompa por el hinchamiento de la armadura.

La peor calidad del hormigón produce una pérdida de la capacidad de anclaje de los alambres, con la consiguiente reducción de la tensión inicial, lo que obliga a deformación incompatible con el hormigón al quedar cómo vigueta armada.

Cuando se inicia la corrosión de la armadura si se encuentra tensionada (cómo sucede en los elementos pretensados) aumenta la velocidad de corrosión, especialmente si existe carbonatación del cemento.

El problema anterior se acentúa porque el pretensado experimenta con el tiempo una pérdida de un 20 a un 35% de su tensión inicial, que afecta a la fisuración y al peligro de corrosión.

En las viguetas armadas la velocidad de corrosión es menor, se puede observar la fisuración, y la corrosión tiene más capacidad de aviso, pero también deben ser apuntaladas.

Por lo expuesto se puede deducir que la utilización del cemento aluminoso es más perjudicial en elementos pretensados que en armados.

Como resumen se puede decir que la corrosión de la armadura en los hormigones confeccionados con cemento aluminoso es debido a:

a) Mayor fisuración por retracción hidráulica.
b) Menor protección del cemento.
c) Aumento de la porosidad y fisuración por disminución de resistencia del hormigón cuando se produce la conversión.
d) Aumento de la corrosión si se produce la carbonatación.
e) Mayor espesor de recubrimiento al tratarse de elementos prefabricados pretensados.


Cortante

Se origina la rotura cerca de los apoyos, al disminuir de resistencia el hormigón, ésta es muy rápida ya que las viguetas no suelen tener armadura transversal. El problema de estos forjados se agrava aún más porque suelen estar calculados con cargas inferiores a las actualmente consideradas.


Flexión

La rotura a flexión sucede por ser ahora insuficiente la armadura que por haber disminuido la resistencia del hormigón necesita mayor sección. También sucede en caso de una corrosión parcial de las barras al quedar reducida su sección.


Compresión

El fallo puede producirse por aplastamiento del hormigón en las zonas comprimidas, por la pérdida de resistencia del hormigón debido a la conversión.

Por tratarse de un daño grave y generalizado, lo mejor sería en estos casos sustituir el forjado, pero ello no siempre es posible. Cómo no es fácil encontrar una solución a gusto de todos, hay quien opta por colocar elementos paralelos reforzando las viguetas o sustituyéndolas en su cometido.

Un sistema que parece ir bien por ser más fácil de realizar, consiste en proteger a las viguetas de la corrosión mediante pinturas o resinas y a continuación partir las luces apoyándolas en vigas intermedias, de esta forma no es necesario reforzarlas y quedan sometidas a una solicitación menor que son capaces de soportar.


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