Patología de la edificación/Estructuras de hormigón/Reparación/Refuerzos externos
Refuerzo con hormigón de pilares[editar]
Los refuerzos de hormigón suelen ser idóneos para elementos con sobrecarga de compresión, tanto centrada como excéntrica. Se emplea en pilares y soportes.
Antes de realizar el refuerzo es necesario picar el hormigón original. Con este método se deja a la vista el árido del hormigón viejo, de modo que se mejora la adherencia entre hormigón nuevo y viejo. También se puede añadir resina epoxi para mejorar esta adherencia.
- Encamisado (recrecido de hormigón armado):
Es el refuerzo de hormigón más común. En este proceso la estructura original se envuelve con una corona de hormigón, que incorpora una nueva armadura que dará continuidad al soporte y conectará elásticamente el nuevo elemento de refuerzo con los elementos estructurales horizontales. Por lo general en los encamisados el elemento original deja de tener función resistente y es la corona de hormigón la que tendrá está función.
Si el refuerzo llega hasta la cimentación, deberá ser cimentado para transmitir las cargas del refuerzo al terreno. Si no fuera así habría que analizar la transmisión de las cargas del refuerzo a otros elementos. Este tipo de refuerzo se debe realizar con hormigones de buena calidad (fck>200 kp/cm2). Además es muy importante analizar el número de estribos que serán necesarios, y solapar estos estribos, para evitar la aparición de fisuras.
Deberá hacerse en las siguientes fases:
- Limpieza esmerada de la superficie del pilar existente.
- Colocación de la armadura y en especial de los cercos.
- Colocación de las hojas laterales de encofrado.
- Pintado con epoxi de una franja inferior del pilar en una altura de 50 ó 60 cm aprox.
- Colocación de las otras dos caras del encofrado en la zona pintada con epoxi.
- Relleno y vibrado del hormigón en la franja citada.
- Continuación del proceso hasta que sólo quede una zona superior del pilar de unos 10 cm, que se retacará pasados al menos 24 horas para permitir la retracción del resto del pilar.
- Buen curado (al menos 10 días)
Recomendaciones:
- Hormigón de refuerzo de fck superior en 5 N/mm2 al del núcleo.
- Poner en la cabeza del pilar una hélice de zunchado (20 cm).
- Cajear el pilar abriéndole unos huecos hasta los estribos.
El refuerzo puede realizarse con hormigón colado o con hormigón proyectado, siendo los espesores mínimos los que se contemplan en la siguiente tabla. El espesor de la capa de hormigón es determinado según la sección requerida para resistir el esfuerzo a que va a estar sometido el pilar.
Tanto si el hormigón es proyectado como colado, el efecto zuncho provocado por la propia retracción de éste mejora la adherencia entre los dos materiales. Esta es la principal ventaja de este método.
Al entrar en carga el conjunto refuerzo-núcleo, el recrecido que envuelve al pilar inicial trabaja unido a éste por la adherencia que existe entre los dos hormigones.
Las cargas se transmiten no sólo puntualmente en los extremos del pilar, sino también por fricción entre los dos hormigones.
De esta forma, se evita la creación de esfuerzos cortantes sobre las losas o los forjados, como ocurre en el caso de refuerzos proyectados con perfiles laminados.
A fin de mejorar la adherencia y el trabajo conjunto de ambos hormigones, se debe eliminar la capa de lechada superficial del pilar original y aplicar una película de resina epoxi adecuada para la unión de hormigones.
Es común en el recrecido de pilares con hormigón armado calcular éste de modo que sea capaz de resistir, por sí solo, la carga vertical, prescindiendo de la contribución del núcleo. En este sentido, estaríamos hablando de una sustitución funcional del pilar.
Aunque la capacidad resistente del pilar original existe, lo cierto es que su cuantía es muy difícil de determinar y que puede llegar al agotamiento. Su desprecio a efectos de cálculo aporta, en todo caso, una seguridad añadida.
En esta operación de zunchado el hormigón original colabora con el nuevo.
En esta operación se ha descartado el hormigón existente, la carga la soporta el nuevo hormigón.
El recrecido o camisa está generalmente formado por un hormigón de resistencia adecuada, armado con una cuantía de acero similar a la del pilar original. Puede realizarse en toda la longitud a reforzar, con lo cual las barras de armado deben anclarse tanto en el hormigón de las placas inferior y superior de los pisos como en la cimentación, si se trata de un pilar de arranque de la estructura.
En caso contrario, cuando el elemento afectado está ubicado en plantas superiores, hay que darle continuidad al refuerzo extendiendo el recrecido a los pilares de todas las plantas situadas por debajo.
Si el elemento está dañado de modo ligero y sólo en una zona, puede proyectarse una reparación localizada, en la que el recrecido sobrepase el área dañada por encima y por debajo al menos en 1,5 b, siendo b la dimensión mayor de la sección del pilar. La armadura en espera de estos pilares es demasiado corta para producir un empalme aceptable con el pilar superior.
En ocasiones, se precisa realizar el recrecido sólo en alguna de las caras del pilar y no en todo su contorno. Por ejemplo, cuando los pilares de una misma vertical no quedan alineados como consecuencia de un error en el replanteo de una planta con respecto a otra.
Para evitar daños en losas y forjados como conse¬cuencia de los esfuerzos creados, puede hacerse un recrecido del pilar desplazado en una o dos de sus caras. Al no quedar el refuerzo envolviendo a todo el pilar, nos hallamos ante un caso en el que falla la unión de los dos hormigones y el trabajo conjunto de refuerzo y pilar.
Para compensarlo, se soldarán los estribos del refuer¬zo a los del pilar original, que previamente habrán sido descubiertos.
- Zunchos anclados por retracción:
Los zunchos son refuerzos que consisten en envolver un pilar de sección cuadrada en un cilindro, capaz de ponerse a las dilataciones transversales del hormigón. Se emplea en los casos en los que el forjado esté sometido a corte o punzonamiento debido a la existencia de un pilar. Están basados en la compresión que provoca la retracción de una corona de hormigón sobre el elemento que rodea, lo que asegura la transmisión de las cargas.
La principal ventaja es que la sección final será menor que en el caso de los recrecidos. La envolvente puede ser continua o estar formada solamente por cercos redondos. Es un método que sólo debe emplearse en pilares cortos sin posibilidad de pandeo. No suele ser recomendable colocar en el mismo pórtico pilares zunchados y pilares sin zunchar, ya que se deforman de modo diferente.
El proceso consiste en descarnar el pilar en sus esquinas, hasta alcanzar la armadura principal, para reducir al mínimo la sección original, y por tanto el diámetro de la nueva columna. Posteriormente se pica el hormigón y se aplica una película de resina epoxi. Se montan en torno al pilar las nuevas armaduras y los encofrados, y se hormigona la nueva sección.
Refuerzo metálico de pilares[editar]
Los refuerzos metálicos se pueden emplear para reforzar pilares de hormigón, pero es un proceso complicado. Antes de realizar el refuerzo hay que analizar la entrada en carga del refuerzo y la resolución de los nudos del piso. Además si no se conecta el refuerzo al elemento original deberá llevarse hasta la cimentación, y deben ponerse placas de asiento en cada piso para asegurar su continuidad. Este tipo de refuerzos deberían emplearse para pilares sólo cuando no sea posible emplear refuerzos de hormigón.
Un tipo de refuerzo metálico empleado para pilares a compresión, flexión o cortante, en elementos en los que la capacidad resistente sea insuficiente, consiste en disponer un angular metálico en cada esquina del pilar, y una serie de presillas de acero que, soldadas a los angulares, unen estos angulares entre sí para evitar su pandeo. En la cabeza del pilar se sitúa una ménsula de apoyo, formada por cuatro angulares rigidizados, que se encarga de repartir las cargas. Este método se puede mejorar rellenando con mortero el espacio entre el pilar y el acero.
El refuerzo debe continuarse hasta cimentación. Cada tramo debe transmitir sus cargas al siguiente por medio de chapas de continuidad (vigas de canto) o tochos (vigas cruzadas).
Las cargas pueden trasmitirse por compresión del hormigón de los forjados entre la basa de un tramo y el capitel del tramo inferior (casi inevitable en vigas planas), pero si se hace hay que comprobarlo cuidadosamente a compresión y/o a punzonamiento, según los casos.
Conviene descargar el pilar antes de reforzarlo, si se puede. Hay que calcular el refuerzo para que aguante él sólo la totalidad de la carga.
Pilar inicial: Límite de carga N.
- Nueva carga N + ΛN.
- El incremento de la carga se repartirá entre el pilar base y el refuerzo en forma no conocida: Un cierto porcentaje a se trasmitirá al pilar y el resto al refuerzo.
- El pilar deberá resistir pues N + α. ΛN .
- Como hemos supuesto que sólo puede resistir N es posible que colapse, con lo que toda la carga deberá ser soportada por el refuerzo.
En el momento de colapsar el núcleo de hormigón, el refuerzo tiene que resistir TODA la carga.
Refuerzo de forjados a flexión[editar]
Bandas metálicas encoladas con epoxi: Se calculan igual que en el caso de vigas. Es preferible no tener en cuenta la armadura de la vigueta.
Vigas parteluces:
- Es rápido y efectivo.
- Produce momentos negativos en las viguetas que pueden exigir colocar una malla sobre la viga parteluz.
- Unión muy cuidadosa con el forjado: cuñas metálicas y retacado con un mortero de alta resistencia y ligeramente expansivo.
Refuerzo de vigas a flexión[editar]
Este tipo de refuerzo puede ser necesario cuando haya una carencia de armaduras de tracción, que ha causado fisuraciones en el centro de la viga. También es válido para casos en los que se haya perdido la resistencia a compresión de la viga, ya sea por escasez de armadura o por baja calidad del hormigón empleado.
El refuerzo se puede realizar realizando un recrecido con hormigón armado. De este modo se puede colocar la armadura adicional necesaria. También se puede realizar el refuerzo sin necesidad de recrecido, lo que tiene la ventaja de que no aumenta tanto el canto de la viga. Se realiza abriendo surcos longitudinales en la cara inferior de la viga e introduciendo en ellos las armaduras que faltan. Los huecos se rellenan posteriormente con morteros especiales.
Generalmente solo es posible el refuerzo de vigas para momentos<positivos. Hay que aceptar una plastificación suficiente para momentos negativos.
Es conveniente hacer un adecuado anclaje en sus extremos.
Es conveniente que el espesor de la chapa sea menor de 3 o 4 mm. Las chapas de anclaje pueden llegar a 10 mm. Si se utilizan soldaduras a tope en las chapas conviene poner tapajuntas.
En algunos casos en los que no pueda utilizarse el pegado con resinas epoxi, puede utilizarse el refuerzo de vigas por medio de chapas metálicas sujetas con tacos especiales para hormigón. Estas uniones tienen en general menos resistencia que las encoladas pero evitan los problemas de fluencia y son de ejecución más rápida.
Por recrecido del canto de la viga suplementando la armadura que sea precisa.En ningún caso por soldadura directa,siempre habrá que realizar una armadura de refuerzo que contrarreste las tensiones aparecidas entre la viga original y el añadido.
El sistema constructivo será:
- Descarnar la capa inferior de la viga de hormigón.
- Colocar unos nuevos estribos que sean capaces de absorber los esfuerzos de desgarramiento entre en hormigón antiguo y el nuevo.
- Hacer una buena unión entre hormigones, con epoxi o con un cajeado.
- Colocar las armaduras longitudinales y hormigonar.
- En general la armadura antigua no puede alcanzar su límite. La armadura nueva se calcula para el momento total.
Por colocación de nueva armadura sin recrecido del canto de la viga: Exige una ejecución muy cuidadosa. La armadura antigua puede trabajar hasta su límite elástico: Comprobación muy detallada de sus tensiones.
Refuerzo de vigas a cortante[editar]
Este refuerzo puede ser necesario por ausencia o mala colocación de la armadura transversal, debidos a errores de proyecto o de ejecución. Consiste en introducir la armadura y los estribos necesarios para completar la función resistente del elemento estructural. Para ello se abren surcos verticales en todo el contorno de la viga, del espesor más pequeño posible pero de suficiente profundidad para alcanzar las armaduras originales. En estos surcos se introducen los nuevos estribos, que se atarán a las armaduras principales, a ser posible mediante soldadura. Tras este proceso se cierran los huecos empleando morteros especiales.
Si no se quiere picar la viga, la armadura transversal puede ser sustituida por bandas de acero adheridas a ambas caras de la viga en la zona fisurada, encoladas con resina epoxi. Otro método consiste en la colocación de ménsulas en los extremos de las vigas, que mejora la resistencia de la viga tanto a cortante como a flexión.
El refuerzo más sencillo y práctico consiste en añadir los estribos que sean necesarios y cerrar con mortero de epoxi. Es importante el correcto apeo de la viga.
Previamente hay que evaluar cuidadosamente la resistencia residual de la viga y asegurarnos que los cercos no se han roto. Si hay fisuras hay que inyectarlas con resina.
Puede reforzarse con una banda continua o con bandas transversales. En la zona comprimida puede producirse pandeo.
Disposiciones constructivas
- Deben emplearse bandas de e < 3 mm.
- Cuidar su protección en ambientes corrosivos. Si es preciso aumentar su espesor.
- Si se emplean bandas discontinuas b < 30 cm.
- Hay que aplicar presión a la unión.
En este caso es conveniente utilizar unas planchas laterales continuas. Prácticamente este tipo de refuerzo salvo en casos especiales que exijan una intervención inmediata.
Insuficiencia de armaduras positivas en las vigas[editar]
Un sistema de refuerzo para esta situación consiste en situar unos apoyos que reaccionen ante las sobrecargas en ciertos puntos del forjado, donde la armadura de negativos no sea suficiente. Para ello hay que realizar un análisis exhaustivo de los puntos donde es necesario este apoyo.
En estos casos, si el momento no es muy elevado y no se va a someter al hormigón a aplastamiento, se puede añadir a la viga, por su cara inferior, una armadura sujeta con resina epoxi y conectadores.
Si se puede aumentar el cuelgue de la viga en unos 5 cm se puede prescindir de la armadura existente, rompiendo las bovedillas colindantes con la viga para ampliar su sección, colocando la armadura necesaria envuelta por estribos y hormigón ando. Este sistema es recomendable en interiores y como refuerzo para vigas muy deficientes.
También se puede reforzar la viga colocando perfiles metálicos sobre los que apoyará la viga existente. Estos perfiles estarán unidos a collarines sujetos con pernos en las cabezas de pilares, lo que supone que el aumento del cuelgue es importante. En este método se puede mejorar la resistencia y la rigidez colocando al perfil metálico conectores unidos al hormigón con mortero expansivo.
Insuficiencia de armaduras negativas en las vigas[editar]
Esta carencia se resuelve añadiendo las barras adicionales necesarias, teniendo en cuenta que la nueva armadura debe tener las mismas características mecánicas que la anterior.
Tras apuntalar y picar la parte superior de la viga las barras se fijan con resina epoxi y, si es necesario, se insertan en los pilares contiguos. Una alternativa es colocar pletinas sujetas con resina epoxi, y hormigonar con áridos pequeños.
Viguetas partidas[editar]
En las viguetas pueden aparecer fisuras transversales debidas a un apuntalamiento defectuoso o un pretensado insuficiente. Esto se puede resolver inyectando resina epoxi en las fisuras y adhiriendo con resina epoxi una pletina de acero en toda la longitud inferior de la viga. Si la viga está muy dañada se puede optar por construir otra paralela que sirva de refuerzo.
Desprendimiento de las viguetas de un forjado[editar]
Este fenómeno es bastante frecuente, y suele afectar a todo el forjado. Se puede deber a un fraguado excesivamente rápido del hormigón, a la falta de macizado de hormigón en la zona de apoyo con la viga o a la falta de la armadura de conexión, entre otras causas.
Se puede solucionar construyendo viguetas paralelas a las existentes que actúen de refuerzo. También se puede optar por eliminar las bovedillas en contacto con las vigas, colocar una armadura de sustentación a 45º, y macizar el hormigón.
Refuerzos en otros elementos estructurales[editar]
- Refuerzos en forjados
Patología.
- Deformaciones excesivas.
- Efectos de punzonamiento.
- Apertura de huecos.
- Defectos en voladizos.
Efectos de punzonamiento: Refuerzo de forjados a punzonamiento
- Formación de capitel.
- Unión con epoxi.
- Armado como una ménsula corta.
- Por angulares metálicos.
Hay que acuñar y retocar los perfiles con un mortero de alta resistencia y ligeramente expansivo. Se calcula a cortante.
- Apertura de huecos:huecos en muros
Es una operación que puede ser muy compleja y peligrosa ---- Exige precauciones especiales. Afecta a una parte importante de la estructura.
Proceso
- Apeo del muro en el que se va a abrir el hueco. Es importante acuñar bien las vigas sobre el apeo.
- A veces hay que recalzar los bordes del hueco.
- Comprobar el muro para ver si puede resistir las cargas del dintel. Si no hay que colocar refuerzos en las jambas.
En general en muros de hormigón no suele ser preciso, pero conviene comprobarlo siempre.
- Apertura de la roza para alojamiento del dintel (perfiles I, viguetas pretensadas, viga de hormigón).
1°.- Se coloca la viga interior.
2°.- Se coloca la exterior y se una con pernos.
3°.- Se derriba el hueco.
- Derribo del muro.
Ladrillo, bloque o piedra: métodos manuales.
Hormigón: martillo neumático. lanza de oxígeno. disco de diamante.