Soluciones Modernas para problemas Estructurales en Edificaciones

Autor:   Ing° Jorge Bazán Serrano
          Jefe de Proyectos
                jbazan@topconsult.com.pe
                TOP CONSULT INGENIERÍA SAC

El boom de la construcción no sólo ha traído el mejoramiento de las tecnologías existentes, modernas tecnologías y retos ingenieriles, sino también nuevos problemas, entre ellos los agrupados en el rubro de la rehabilitación y reforzamiento estructural.

El proyecto de edificación:

Un proyecto de edificación comprende de varias etapas, desde su etapa de concepción como origen de una necesidad, pasando por la etapa de planificación, donde cada profesional (ingenieros y arquitectos) coordinan sus trabajos para obtener el producto final: planos de la edificación. La fase siguiente del proyecto es la construcción (ejecución) del mismo, en esta fase entrarán en la escena, las empresas constructoras y sub contratistas que se encargan de ejecutar el proyecto, con los estándares de calidad y tecnologías adecuadas para  hacer realidad el proyecto. Siendo una última etapa la de servicio y mantenimiento de la edificación.

El control, la revisión y calidad del proyecto, en cada una de las etapas es fundamental para evitar problemas a futuro; sin embargo algunas veces, debido a la complejidad de un proyecto de edificación, no se prevén algunas situaciones que resultan en un problema estructural de la futura edificación, además es de esperarse que el paso del tiempo afecte los elementos estructurales de la misma, siendo necesario implementar soluciones para estos problemas.

Los problemas estructurales en edificaciones:

Los problemas que la estructura de una edificación podría presentar son de diversas índoles, pudiendo clasificarlas según sus etapas.

De diseño

Correspondientes a la etapa de planificación, pueden ser por falta de coordinación interdisciplinaria entre los profesionales de cada materia, error en el diseño del refuerzo, cargas imprevistas, planos ineficientes. Que podría resultar en fisuraciones y agrietamientos de los elementos estructurales (columnas, placas, vigas) y hasta en la inseguridad de la edificación ante eventos extremos como los sísmicos.

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Figura 01: Falla de corte en una viga, la resistencia a corte prevista en esta viga
es superada por la demanda actual.

 

Constructivas

Corresponden a la etapa de ejecución, hay una diversidad de causas que independientes o en conjunto podrían originar problemas estructurales a futuro o durante la ejecución; entre ellas están las debidas a baja calidad de los materiales (acero, concreto, encofrados), construcción sin respetar lo indicado en planos, modificaciones de los planos en obra sin consultar al especialista, falta de control del personal técnico, etc.

De servicio 

Aunque la construcción de la edificación ha culminado, el proyecto no lo ha hecho, ya que la etapa de servicio y mantenimiento empieza. El servicio y mantenimiento de la nueva edificación debe ser responsabilidad de los propietarios, ellos deben velar por que las cargas y el uso de los ambientes sea el mismo que el indicado en los planos del proyecto.

Los problemas por servicio que pueden presentarse son los debidos a falta de mantenimiento, cambios de uso al que se había proyectado, etc.

Tecnología de reparación y reforzamiento:

Imprevistamente los problemas estructurales pueden aparecer ya sea durante la etapa de ejecución o la etapa de servicio, por cualquiera de las causas antes señaladas.

Ante ello, es necesario implementar soluciones estructurales en base a las tecnologías actuales de las que se disponen, dando origen a este nuevo tipo de proyectos, proyectos de reparación y/o reforzamiento.

Un óptimo proyecto de reparación y/o reforzamiento debe ser llevado a cabo por profesionales con experiencia en el rubro, con materiales que garanticen la calidad de los trabajos y con la aplicación de los métodos adecuados según sea el caso.

Para poder seleccionar de manera apropiada el sistema de reparación y/o reforzamiento de los elementos estructurales, es vital que se determine primero la causa del problema. El conocimiento de la causa real nos permitirá tomar la decisión adecuada sobre el sistema de reparación y/o reforzamiento a proyectar.

A continuación mencionamos algunas técnicas que forman parte del estado del arte en rehabilitación y reforzamiento:

Sistemas FRP (Fiber Reinforced Polimer): conformados por compuestos en base a fibras poliméricas que tienen gran versatilidad para su aplicación; ideales para reforzar concreto armado y albañilería.

La fabricación de este material se realiza en base a un compuesto entre dos materiales: el primero en base a un tejido de microfibras de carbono 0.005–0.010 mm de diámetro, y el segundo componente es una resina epoxi, que actúa como un agente cohesivo para mantener la malla como un todo y que además protege a las fibras de la corrosión.

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Figura 02: Malla de fibras de carbono entretejidas.

La aplicación de este sistema es capaz de incrementar las propiedades resistentes en elementos de concreto armado, incrementando su comportamiento resistente según la orientación de las fibras. Entre sus aplicaciones tenemos:

En columnas:

-        - Mejoramiento de la resistencia a corte.
- Mejoramiento de la capacidad axial.
- Mejoramiento de la ductilidad.
-  Mejoramiento de la longitud de empalme, previniendo fallas por adherencia en columnas con empalmes de acero deficientes.

En vigas:

-          Mejoramiento de la resistencia a cortante.
-          Mejoramiento de la resistencia a flexión.

En losas:
-          Mejoramiento de la resistencia a cortante.
-          Mejoramiento de la resistencia a flexión.

En muros (concreto o albañilería):

-          Mejoramiento de la resistencia a flexión.
-          Mejoramiento de la resistencia a corte en el plano.

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Figura 03: Mejoramiento de la resistencia a corte  en viga y a flexión en losa con sistema FRP.

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Figura 04: Mejoramiento de la resistencia a corte en el plano de un muro de albañilería con sistema FRP.

Ventajas de los sistemas FRP:

-          Poco peso, las bandas y/o platinas FRP, debido al liviano peso de las fibras de carbón (200 a 400 gr/m2), son excelentes para reforzar estructuras, ya que no incrementan la masa, ni las cargas actuantes, lo cual es ideal estructuralmente.

-          Rápida aplicación, los procesos de aplicación de este sistema, aunque son rigurosos en calidad, son rápidos y de sencilla aplicación, que comprende desde la preparación de las superficies y el sustrato del concreto, saturación de las fibras, hasta la aplicación del sistema.

-          Son menos invasivos, respecto a los procesos tradicionales de ensanchamiento de la sección de concreto armado o inclusión de elementos metálicos que incluyen demoliciones y/o de ocupar zonas antes libres. Los sistemas FRP no ocupan mayor espacio y no necesitan cambiar o demoler la sección existente (siempre que se encuentre en buenas condiciones). 

Sistemas de inyección epóxicos: son productos de adecuada viscosidad que tienen la finalidad de penetrar en las microgrietas y gracias a sus propiedades sellan las mismas, rehabilitando las secciones dañadas por fisuras estructurales.

El proceso de aplicación de este sistema de inyección es capaz de rehabilitar la sección dañada, por medio de la inyección a presión de un sellador epoxi viscoso a través de una serie de puertos. 

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Figura 05: Rehabilitación de viga por inyección epóxica en las fisuras estructurales.

Con el fin de garantizar un favorable proyecto de rehabilitación y/o reforzamiento, los procedimientos correspondientes a estas técnicas deben ser realizados por personal capacitado, en base a especificaciones técnicas seleccionadas adecuadamente. El comité internacional ACI proporciona normas, recomendaciones y limitaciones de éstas tecnologías así como las limitaciones para cada sistema, obtenidas en base a experiencia y comprobación.

El éxito de este nuevo tipo proyectos se basa en llevar a cabo una correcta metodología de trabajo, desde la evaluación y diagnóstico del problema, pasando por la selección del proceso de rehabilitación y/o reforzamiento, hasta la ejecución y supervisión de las labores proyectadas.

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