PATOLOGÍAS PRODUCIDAS POR ARCILLAS EXPANSIVAS

Introducción

Una problemática relevante en la construcción es la presencia de suelos arcillosos expansivos, cuya principal característica es la de producir movimientos como consecuencia de hinchamientos y retracciones del subsuelo sobre el cual apoya la cimentación, debidos a cambios de humedad y que provocan en la mayoría de los casos daños estructurales importantes.

Naturaleza y comportamiento de las Arcillas expansivas

Las arcillas expansivas, pertenecen a un grupo mineralógico muy amplio de materiales de naturaleza química silícea denominados silicatos. Dentro de estos, en función de la distribución de los tetraedros se clasifican sistemáticamente dentro de los Filosilicatos o silicatos laminares. Así, a grandes rasgos y en función del tipo de arcilla, entre lámina y lámina, se emplazarán en mayor o menor medida las moléculas de agua que producirán el hinchamiento.

Las arcillas provienen de la alteración físico-química por acción principalmente del agua, de minerales que forman parte de otras rocas preexistentes, en función de que roca se altera y en que grado, se originan una serie de minerales denominados “minerales de la arcilla”.

Los materiales arcillosos que son susceptibles de sufrir hinchamiento o procesos de expansividad, que permiten una entrada muy grande de agua entre las láminas de su estructura, son principalmente los pertenecientes al grupo de las esmectitas.

Cuando el catión interlaminar es el sodio, las esmectitas tienen una gran capacidad de hinchamiento, pudiendo llegar a producirse la completa disociación o separación de las láminas, teniendo como resultado un alto grado de dispersión y un máximo desarrollo de propiedades coloidales, que dan lugar a propiedades especiales como las de los lodos estabilizadores tixotrópicos o bentonitas.

Desde el punto de vista geotécnico, los suelos plásticos o arcillosos, son aquellos capaces de deformarse sin agrietarse, ni producir rebote elástico, cambiando su consistencia al variar el contenido de agua. En función de los cambios de contenido de humedad se dan diferentes estados físicos, siendo los límites para cada estado de consistencia los conocidos como límites de Atterberg: límite líquido, límite plástico e índice de plasticidad, que son el punto de partida para la estimación de la expansividad de un suelo.

El grado de expansividad se puede determinar en función de las propiedades geotécnicas de los suelos. Los ensayos que se deben realizar para determinar su expansividad son:

- Granulometría, permitirá determinar el porcentaje de finos que contiene y clasificarlo en limos o arcillas según los criterios de Casagrande (límites de Atterberg).

- Límites de Atterberg, para determinar los límites líquido y plástico y el índice de plasticidad.

- Hinchamiento Lambe, obteniéndose el cambio de volumen potencial, pudiendo ser éste, No Crítico, Marginal, Crítico y Muy Crítico y el índice de hinchamiento.

- Humedad natural

- Edómetro presión de hinchamiento, colapsabilidad, asientos, etc.

Descripción

El comportamiento de este tipo de suelos frente a los cambios de humedad (Causado con los cambios estaciónales debido a los ciclos de humectación-desecación) da lugar a la variación de su volumen, produciéndose movimientos por los asentamientos diferenciales de la cimentación, lo que puede llevar a la estructura a soportar esfuerzos superiores a los previstos en cálculo y producir patologías no admisibles, que pueden ser:

• Grietas verticales e inclinadas en ambos sentidos: Estos suelos provocan problemas de arrufo y quebranto combinados por empujes horizontales, que se manifiesta en fisuraciones en paramentos de fachadas:

- Por arrufo o cedimiento de la cimentación en la parte central del edificio.

- Por quebranto o cedimiento de la cimentación en dos extremos al mismo tiempo.

• Fisuración y rotura de elementos estructurales: Fisuración de cortante en nudos de entramado, trabajo en ménsula con grietas horizontales y/o inclinadas, rotura de forjados, vigas, muros de carga con grietas inclinadas y horizontales, etc. El asiento diferencial excesivo da lugar al movimiento de los pilares o grupos de pilares, superándose el límite elástico de algunos elementos estructurales.

• Rotura de cimentación: Zapatas aisladas y/o corridas: despegue de cimentación, grietas horizontales por empujes y grietas inclinadas por asiento diferencial.

Losas: Grietas de flexión y distorsiones que pueden desembocar en giros y rotura de la misma.

Pilotes: En obras antiguas, rotura de pilastras por cambio del estado de cargas, roturas por flexión, cortante o flexión, empujes sobre vigas riostras y los encepados, hundimientos por retracción del suelo, etc.

Muros de sótano: Grietas por empujes laterales.

• Deformación de pavimentos.

• Rotura de conducciones, enfatizando aún más el problema al producirse la rotura de colectores que suministran agua a la edificación.

Origen

El origen de las patologías por arcillas expansivas, depende directamente de tres factores que pueden interaccionar entre si y que son:

- La naturaleza geológica y geotécnica del suelo.

- El grado de expansividad que se determinara con los diferentes ensayos enunciados.

- Cambios de humedad.

Prevención y reparación de daños

Prevención

Deberán seguirse una serie de recomendaciones generales tanto en proyecto como en ejecución y de las cuales deberán elegirse la mas favorable en función del caso particular :

1) Profundidad de apoyo. La solución de cimentación propuesta, deberá apoyar a una profundidad suficiente sobre las zonas del sustrato menos expuestas a los cambios de humedad y oscilaciones del nivel freático intentando evitar así las capas activas.

2) Cargas. Las cargas transmitidas por la cimentación al sustrato, deberán compensarse con la tensión máxima admisible del suelo, asientos y la presión de hinchamiento, de modo que esta última nunca supere la tensión de trabajo de la cimentación.

3) Sistema de cimentación. Los pozos, zapatas, pilotes, etc, deberán en todos los casos estar perfectamente arriostradas en dos direcciones, con vigas de atado adecuadamente armadas.

4) Conducciones subterráneas: Tanto en proyecto como en ejecución deberán controlarse, todas las conducciones subterráneas, saneamientos, canalizaciones y tuberías, para evitar roturas o fugas de agua que alteren el estado de humedad del suelo y se puedan producir movimientos del sustrato.

5) Urbanización exterior. Aceras amplias y pavimentaciones extensas impermeables debidamente armadas para evitar roturas; dispuestas de forma perimetral, con pendiente hacia fuera y cunetas en el borde exterior.

6) Drenaje. Sistemas de drenaje perimetral efectivos, con tubos profundos y sistemas que eviten la colmatación de los mismos (geotextiles, etc) y permitan la correcta evacuación de las aguas superficiales.

7) En la ejecución. Deberá evitarse la exposición prolongada del sustrato de apoyo a la acción de la naturaleza, excavándose y hormigonándose en el menor tiempo posible.

Reparación

Generalmente las reparaciones a llevar a cabo, son complejas y de elevado coste, siendo estrictamente necesaria la obtención de parámetros geotécnicos específicos para que el cálculo del recalce o refuerzo esté a la altura de las circunstancias y la patología no progrese. Los principales métodos de reparación son:

- Recalces en cimentación, mediante bataches o micropilotaje.

- Zunchados horizontales y refuerzos en la estructura, tales como zócalos armados y atados a la cimentación rodeando el edificio, vigas de atado a nivel de cubierta y forjados intermedios, rigidización de marcos de puertas y ventanas, empleo de contrafuertes, etc.

CONCLUSIÓN

Es esencial para no alterar las condiciones de trabajo previstas, la realización de un estudio geotécnico completo previo a la realización del proyecto donde se determinen las características geológicas y geotécnicas del terreno.

La cimentación sobre arcillas expansivas es posible siempre y cuando se cuantifique con exactitud el grado de expansividad y se tomen las medidas adecuadas a cada situación, siempre por supuesto del lado de la seguridad.

Para evitar cambios de humedad es estrictamente necesario tomar las precauciones necesarias durante la ejecución, así como verificar un saneamiento estanco y una red de drenaje que impida la llegada de agua a la cota de apoyo.

SISTEMA CONSTRUCTIVO INNOVADOR - EMMEDUE – M 2, O SIMILAR

Es un innovador sistema de construcción antisísmica y termo aislante, con el cual es posible realizar construcciones antisísmicas de 1 a 20 pisos y conjuntos arquitectónicos desde los más simples hasta los más complejos. Es un sistema integral de paneles modulares, cuya función estructural está garantizada por dos mallas de acero galvanizado electro-soldadas, unidas entre sí a través de conectores dobles de acero, que encierran en su interior una placa de poliestireno expandido, oportunamente perfilado al grado de asegurar también un perfecto aislamiento termo-acústico.

La modularidad del sistema favorece una absoluta flexibilidad de proyecto y un elevado poder de integración con otros sistemas de construcción. La simplicidad de montaje, la extrema ligereza y maniobrabilidad del panel permiten la realización de cualquier tipología de construcción, aún en condiciones operativas difíciles, en lugares de alto riesgo sísmico o de condiciones climáticas adversas.

Este sistema se basa en una serie de paneles modulares producidos industrialmente, que permiten crear, de manera eficaz, las funciones estructurales requeridas, garantizando un elevado aislamiento termo-acústico y una alta resistencia al fuego y a los eventos sísmicos, todo esto unido a una alta calidad de producto.

La ligereza los paneles de Emmedue con llevan una serie de ventajas en su utilización en los lugares de construcción. Es así como un panel de dimensiones superiores a 4 m2. puede ser transportado en brazos por uno o dos obreros. En la fase inmediatamente sucesiva, puede ser manipulado y colocado por un único obrero sin la utilización de medios de elevación. Esto facilita y acelera la colocación de paneles en toda situación.

Las operaciones no necesitan en absoluto de mano de obra particularmente experta. En el caso de que se empleara personal experto, habría un sensible incremento de la productividad. La extraordinaria ligereza del panel permite que su transporte y manejo sea fácil y rápido. Estos paneles pueden colocarse de manera manual y se conectan uno a otro mediante el uso de una pistola neumática o con alambre para construcción.

El uso de paneles Emmedue como encofrados desechables permite vaciar el hormigón independientemente de las temperaturas externas, o sea, incluso en condiciones climáticas que normalmente no favorecen dicha operación. En efecto, gracias a sus calidades adiabáticas, debidas a las características fuertemente aisladoras de los materiales, el panel protege el vaciado de los riesgos de hielo en bajas temperaturas y de evaporación excesiva en temperaturas elevadas, de manera que el vaciado no requiere aditivos específicos.

Además, siendo un sistema aislante en los dos sentidos, tiene la capacidad de convertir en energía el calor latente de vaporización: este fenómeno contribuye a mejorar la calidad del proceso de maduración del hormigón y a disminuir los tiempos necesarios para ésta, casi hasta los niveles de la maduración a vapor. Una vez alcanzada la maduración, con tiempos reducidos por el 50% en comparación con los sistemas tradicionales, se puede calcular que una pared portante de 22 cm., construida con el panel Emmedue tiene un poder aislante correspondiente a 0,40 Kcal /hora C° m2 con respecto a la transmisión térmica claramente superior de los demás sistemas constructivos: hormigón 2, tejas y ladrillos 1,7. Una vez acabada la construcción, además de las ventajas desde el punto de vista térmico, este sistema también presenta ventajas similares desde el punto de vista del sonido, tanto en los elementos verticales como en los horizontales.

En lo que atañe a las instalaciones (hidráulica, térmica, sanitaria, eléctrica, telefónica, etc.), la facilidad de ejecución de los surcos confirma una vez más la validez del sistema. La operación requiere poco tiempo, no se necesita de la asistencia de albañiles y es absolutamente limpia. En una primera fase se trazan en la pared los trayectos de las instalaciones, luego se preparan los surcos en el poliestireno mediante un generador de aire caliente. Una vez conectados los paneles, después del emplazamiento vertical de las paredes y, el vaciado en el caso de paneles dobles y de la colocación de las instalaciones, puede aplicarse el revoque directamente sobre los paneles.

En este aspecto también quedan manifiestas las ventajas del sistema Emmedue, con respecto a los demás sistemas, puesto que el cinchado de la red de soporte permite el uso de todo tipo de revoque. Además, el revoque aplicado sobre paredes unidas entre sí y reforzado, gracias a la presencia de la red metálica, resultará monolítico, excluyendo cualquier fenómeno de fisuras posibles causado por esfuerzos mecánicos y/o térmicos. Así mismo, dada la ausencia total de los parches de los surcos de las instalaciones - que siempre son visibles, al contrario, con los sistemas tradicionales - el revoque resultará homogéneo y de calidad superior, incluso, en lo que se refiere al resultado estético.

PATOLOGIAS PRODUCIDAS POR ACCIONES SISMICAS ( TERRENOS, CIMENTACION Y ESTRUCTURAS- 3ra Parte)

TIPOLOGÍAS ESTRUCTURALES

A) Estructuras de hormigón armado

- Descripción de los daños

Entenderemos por daños directos los que ocurren físicamente en las estructuras durante los terremotos. Así mismo, se dan otros daños indirectos: producidos por fuego, liberación de materias peligrosas, inundaciones por fallo de diques o presas, desprendimientos de objetos o de elementos estructurales o no estructurales, etc.

Dentro de los daños directos existen diversos grados hasta llegar al colapso de la estructura. Si bien un cúmulo de daños leves a moderados puede llevar a la consideración de ruina económica del edificio, procediendo su demolición. Las lesiones que podríamos considerar como leves o de grado medio, previas al colapso parcial o total de la estructura, serían:

a) Daños en elementos verticales:

• Deslizamiento o punzonamiento de los pilares en los capiteles de las estructuras reticulares provocadas por tensión diagonal.
• Agrietamiento inclinado de los pilares, provocado por tensión diagonal. Las grietas pueden orientarse en una dirección, o en dos formando una cruz, por efecto de la inversión de esfuerzos.
• Agrietamiento inclinado de los pilares en una sola dirección, sobretodo en estructuras que sufren asentamientos diferenciales antes o durante el terremoto.
• Desprendimiento y desmoronamiento del hormigón en los pilares, así como pandeo del acero de refuerzo.
• Agrietamientos diagonales en cruz en muros de carga, provocados por tensión diagonal al haber exceso de carga en ambos sentidos.

b) Daños en elementos horizontales:

• Desmoronamiento inclinado de las vigas en la proximidad de sus extremos provocado por la tensión diagonal. Pueden aparecer dos grietas formando una cruz como consecuencia de la inversión de esfuerzos.
• Desprendimiento y desmoronamiento del hormigón en la parte inferior de las vigas cerca de la unión con los pilares, debido al exceso de compresión por flexión y al pandeo del acero de refuerzo del lecho inferior de las vigas. En algunos casos puede existir el mismo tipo de daño en la parte superior e inferior de las vigas causado por inversión de momentos flectores.

- Origen

Los daños producidos por los terremotos y su magnitud dependen de varios factores, como son:

• La fuerza del movimiento.
• La duración de la sacudida.
• Tipo de suelo, ya que modifica las características de las sacudidas.
• Tipología de las construcciones.
• Cimentación inadecuada, insuficiente o mal arriostrada
• Terrenos con pendiente pronunciada falta de separación entre edificios colindantes.

En lo que se refiere a la tipología de las construcciones se hace una evaluación del riesgo sísmico en zonas urbanas, mediante el método del índice de vulnerabilidad (GNDT 1986). A partir de los datos obtenidos en una inspección post-terremoto, se obtienen los índices de vulnerabilidad (calificación de calidad del diseño y construcción sismorresistente de los edificios) y de daños que sufre una estructura. Ambos índices se relacionan para cada tipología estructural y para cada grado de intensidad sísmica.

Uno de los factores determinantes de la vulnerabilidad reside en la insuficiente ductilidad de las estructuras edificatorias, es decir su comportamiento frágil frente a los seísmos. (Característica intrínseca de la estructura).

- Sistemas Estructurales

Edificios porticados:
Barras conectadas en los nudos cuyos elementos estructurales han de cumplir condiciones referentes a la cuantía mínima del acero de refuerzo, longitudinal y transversal, así como ciertas relaciones mínimas ancho-espesor para los mismos. Entre los que se encuentran:

• Los edificios porticados con vigas planas que no son eficientes frente a acciones sísmicas.
• Los edificios porticados prefabricados con elementos de barras no son adecuados en un diseño sismorresistentes.
• Los edificios con pilares y losas tienen un comportamiento sísmico inadecuado.
• En el caso de edificios de pilares y forjados reticulares, la vulnerabilidad sísmica es muy alta.
• En los edificios apantallados, los muros de hormigón armado ofrecen una resistencia a cortante o arriostramiento frente a las solicitaciones horizontales derivadas de las acciones sísmicas.
• Edificios porticados con muros. Los pórticos de hormigón armado colaboran con los muros de cortante o arriostramiento para proporcionar la resistencia lateral necesaria, lo que minimiza los desplazamientos horizontales.
• Edificios con núcleo central. El edificio se proyecta con un concepto global de la estructura de forma que las instalaciones y comunicaciones generales se concentran en un punto –núcleo central- que se constituye en elemento rigidizador del conjunto, reduciendo los desplazamientos laterales.

B) Estructuras de acero

En este caso:
• Se producen mayor número de fisuras en cerramientos y tabiquerías.
• En las edificaciones de bastante altura se producen frecuentes desprendimientos de los cerramientos de fachadas, siendo las plantas altas las más afectadas.
• Las estructuras metálicas, cuando son muy esbeltas y tienen unos soportes muy resistentes, caen muy fácilmente.
• Se presentan fallos en la base de los pilares: aparición de fisuras en la conexión soldada entre la columna y la placa base.
• Fallos en la parte baja de las conexiones viga-pilar (menores en la parte superior)

C) Estructuras formadas por muros de carga de fábrica y forjados de madera se van a producir:

• Agrietamientos diagonales en forma de cruz.
• Desprendimiento de pequeños trozos de revestimiento.
• Colapso parcial de chimeneas y también su rotura por la línea del tejado.
• Se sueltan tejas del tejado.
• Se dañan elementos individuales no-estructurales (tabiques, hastiales y tejados).

En este tipo de estructuras los daños son debidos a las siguientes causas:

a) En las estructuras de acero, debido a su mayor elasticidad, se producen mayores deformaciones.
b) Inadecuado procedimiento constructivo de las soldaduras entre placa-pilar o pilar-viga.
c) Pandeo global y local de vigas y pilares metálicos que tras varios ciclos de inversión de la deformación produce la fractura del acero.
d) Debido a que el forjado tiende a deformarse se incrementan los esfuerzos en la parte inferior de la viga.
e) Las estructuras de muros de carga de fábrica y forjados de madera son más vulnerables debido a su deterioro y a la falta de refuerzos, rigidez y núcleos rígidos a nivel de pisos o techos que repartan los efectos sísmicos a los muros orientados en cada dirección.

Prevención de daños

- Concepto de ductilidad:

Es una característica de las estructuras por la que éstas son capaces de deformarse en mayor o menor grado. Si dotamos de suficiente ductilidad a una estructura, ésta se deformará inelásticamente sin llegar al colapso y sin producirse una pérdida substancial de resistencia. Lo que supondría que la estructura habrá absorbido así la diferencia entre la demanda de resistencia ante un sismo real y la de proyecto del edificio.

La ductilidad estructural conseguida depende del armado de los elementos que componen la estructura, de su cuantía y de la propia ductilidad del acero de armar. El hormigón adquiere una cierta ductilidad cuando se confina mediante un refuerzo transversal dispuesto en forma de estribos.

- Prevención de daños. Conceptos generales

Para reducir la vulnerabilidad de los edificios de hormigón armado ante solicitaciones de carácter sísmico, se deben tener en cuenta los siguientes aspectos:

1.- Plantear tipologías edificatorias adecuadas, en función de la zona sísmica en la que se va a construir, valorando aspectos como: altura, edificios colindantes, distribución de masas, simetría, continuidad de la estructura, etc.

2.- Utilizar sistemas estructurales adecuados para las zonas sísmicas, evitando errores de diseño.
• Emplear materiales de construcción adecuados, tales como aceros de alta ductilidad y hormigones de buena calidad, y una correcta puesta en obra.
• Soluciones adecuadas de encuentros y uniones para el sistema estructural.

Otras reglas de diseño y prescripciones constructivas a tomar en cuenta:

• Evitar construir en laderas con tendencias a deslizamientos.
• En caso de construir en ladera, evitar la coexistencia en una misma unidad estructural de sistemas de cimentación superficiales y profundos.
• Cimentar sobre un terreno de características geotécnicas homogéneas. De presentar discontinuidades, se dispondría de juntas que independizaran unas partes de otras.
• Emplear estructuras flexibles en suelos firmes y estructuras rígidas en suelo blando.
• Según se desprende del cálculo de cargas sísmicas horizontales, para un mismo tipo de terreno dicha carga sísmica varía en función del tipo de cimentación. Según esto, el orden de adecuación ante sismo de los sistemas de cimentación sería: losa continua, pilotes resistentes a punta, pilotes por fuste, zapatas corridas y, en último caso, zapatas aisladas.
• Antes de construir, es conveniente saber si se puede producir la licuefacción del terreno sobre el que se va a apoyar el edificio.
• Debe garantizarse el atado en dos direcciones de los elementos de cimentación.
• Los sistemas de forjado de hormigón colocado in situ, constituyen diafragmas horizontales suficientemente rígidos para transmitir los efectos sísmicos a los muros resistentes en cada dirección, lo que mejora notablemente el comportamiento tanto bajo fuerzas laterales debidas al sismo como bajo el efecto de hundimientos diferenciales en zonas de terreno compresible.

PATOLOGIAS PRODUCIDAS POR ACCIONES SISMICAS ( TERRENOS, CIMENTACION Y ESTRUCTURAS- 2da Parte)

TERRENOS - CIMENTACIÓN

1. Descripción

Los movimientos sísmicos pueden ocasionar los siguientes efectos:
• grietas en el suelo,
• cambios en el caudal de manantiales y pozos,
• asentamientos diferenciales del suelo, fundamentalmente en terrenos sueltos y con gran cantidad de agua,
• licuefacción de terrenos saturados de agua, sobre todo cuando la sacudida tiene gran duración,
• desplazamiento del terreno a lo largo de la falla (laderas).

2. Origen

El origen de los daños en el terreno, está en la magnitud de los movimientos provocados por las sacudidas sísmicas, la cual va a depender de los siguientes factores:

a).-La naturaleza del terreno: La composición de la capa más superficial influye decisivamente en las características finales de la sacudida sísmica.

Los movimientos sísmicos dependerán de la composición y las propiedades físicas de la capa cercana a la superficie del terreno, siendo el movimiento del terreno mayor cuánto más blando sea éste, más gruesa sea la capa del suelo y, sobre todo, cuando dicha capa esté saturada de agua.

En terrenos blandos saturados de agua, durante sacudidas fuertes y largas, el suelo se comportará y fluirá como un líquido debido a que las vibraciones sísmicas aplican fuerzas al fluido que rellena los huecos entre los granos de arena, causando la salida de agua y fango a la superficie durante la sacudida.

La licuefacción ocurre particularmente cuando el nivel del agua subterránea es superficial y en zonas como lechos fluviales, estuarios, rellenos artificiales, etc. Las vibraciones también pueden producir asientos en rellenos y suelos granulares flojos.

b).-Pendiente del terreno: Los daños se concentran en áreas donde existen suelos poco firmes y donde hay zonas deslizantes.

Los desplazamientos de tierras son más frecuentes en terrenos que forman taludes, cuando existen muros de contención y en rellenos flojos o insuficientemente compactados, después de un terremoto suelen producirse asientos que afectan a las edificaciones.

c).-Cercanía a las fallas activas: La fuerza del movimiento decrecerá a medida que se sitúe más lejos del epicentro.

TIPO DE TERRENO - ACCION SOBRE LA VIBRACION - EFECTOS
1. Roca estable - No se incrementa - El terreno se mantiene firme
2. Roca no estable - Apenas se incrementa - Puede haber desprendimientos
3. Suelo no consolidado - Se incrementa - El suelo pierde firmeza, tanto mas cuanto mas agua contenga,
4. Suelo blando o rellenos - Se incrementa mucho - Asentamientos, deslizamientos, posible licuefacción.

Los daños en la cimentación se deben a:

• Adopción de una solución inadecuada al tipo de terreno.
• Cimentación insuficiente.
• Falta de arriostramiento de la cimentación.
• En terrenos arcillosos, falta de uniformidad en el reparto de las cargas en planta del edificio para que la carga por unidad de superficie sea la misma.

PATOLOGIAS PRODUCIDAS POR ACCIONES SISMICAS ( TERRENOS, CIMENTACION Y ESTRUCTURAS- 1era Parte)

INTRODUCCIÓN

Las pérdidas económicas y el número de víctimas que se producen durante los terremotos dependen directamente del daño sufrido por las construcciones, por el elevado número de edificios vulnerables existentes en las zonas sísmicas.

Durante los seísmos se libera de forma brusca la energía de deformación acumulada durante períodos de tiempo elevados en las zonas de contacto entre las placas tectónicas, pudiendo producirse a mayor o menor profundidad de la corteza terrestre. El foco o hipocentro es el lugar físico donde se produce. Puede ser superficial (entre 0 y 70 Km. de profundidad), intermedio (entre 70 y 300 Km.) o profundo (por debajo de los 300 Km).

El epicentro es el lugar de la superficie que está directamente encima de donde se ha producido la liberación de energía elástica. Los terremotos más destructivos son los más superficiales, especialmente si ocurren debajo de una zona habitada. Las ondas de energía que se generan en el foco, llegan a la superficie y se propagan al terreno adyacente, lo que repercute en las estructuras de los edificios.

Analizaremos los efectos de los seísmos en las edificaciones a las que afectan, así como los parámetros o criterios a tener en cuenta en el proyecto y construcción de las mismas.

Hay muchos países en donde es obligatorio el uso de las normas sismorresistente en la cual se proporciona los criterios de actuación a tomar en cuenta.

Dicha norma será de aplicación en aquellas construcciones en las que su destrucción por el terremoto pueda: ocasionar víctimas, interrumpir un servicio para la colectividad o que sea imprescindible, producir importantes pérdidas económicas o pueda dar lugar a efectos catastróficos (hospitales, edificios e instalaciones básicas de comunicaciones, para centros de organización y coordinación de funciones para casos de desastre, edificios e instalaciones vitales de medios de transporte, etc.)

Tambien se tomara en cuenta en los casos en que la aceleración sísmica básica sea igual o superior a 0,04g y cuando siendo mayor que 0,08g los pórticos no estén bien arriostrados entre sí. Será de aplicación además en aquellos edificios de más de 7 plantas en los que la aceleración sísmica de cálculo es mayor que 0,08g. El valor de la aceleración dependerá de la ubicación de la construcción, entre otros factores.

Clasificación según la capacidad de resistir de los edificios o construcciones antisísmicas:

TIPO A - Estructuras antisísmicas de hormigón armado o acero, calculadas para resistir fuerzas horizontales, y muy bien detalladas en los planos. Mano de obra y supervisión de la construcción, excelentes. Materiales de primera calidad.

TIPO B - Estructuras convencionales de hormigón armado, fábrica reforzada o acero, no diseñadas en detalle para resistir fuerzas laterales. Mano de obra, supervisión y materiales buenos.

TIPO C - Construcciones no muy débiles, aún con estructura interna de hormigón armado, fábrica reforzada o acero, pero no diseñadas ni construidas para resistir fuerzas horizontales. Mano de obra, supervisión y materiales, ordinarios.

TIPO D - Construcciones sin estructura alguna y muy débiles para resistir fuerzas horizontales. Mano de obra de baja calidad. Materiales débiles como el adobe.

REVESTIMIENTO

Introducción

La necesidad de proteger las fábricas de los agentes atmosféricos y disimular los defectos de ejecución hace que desde muy antiguo, se haya procedido al revestimiento de los paramentos en edificios.

El revestimiento, lo podemos definir como todo elemento superficial que aplicado sobre la cara de otro elemento constructivo, mejora su aspecto estético y otras propiedades.

Descripción

Un revestimiento consiste en una materia pulverulenta o pigmento, un medio aglutinador que mantiene la unión de aquellas y con el soporte, o ligante, y por último un vehículo donde se mantiene el conjunto hasta su aplicación, el disolvente, que en el caso de las emulsiones es el agua.

También están los aditivos, que entran a formar parte, en muy pequeña proporción, pero que su presencia es imprescindible para fines específicos.

En principio, vamos a distinguir, dos tipos de revestimientos:

• Los continuos: Son productos preparados en fábrica y realizados in situ, por aplicación directa sobre el paramento, pudiendo estar formado por una o varias capas de material, en forma más o menos pastosa y que se hace sólido por fraguado, hidratación, evaporación o polimerización, según el ligante utilizado.

• Y los discontinuos: Están constituidos por materiales naturales o prefabricados, que se fijan al paramento mediante materiales de agarre o piezas de anclaje, tales como alicatados, solados y aplacados.

Revestimientos continuos

En lo referente a la adecuación de la aplicación del revestimiento atendiendo a su naturaleza o al soporte sobre el que se aplica.

A- Por la naturaleza del revestimiento:

Revestimientos de cal: En principio se utilizan para restauración. Solo pueden revestirse con emulsiones de silicona o revestimiento al silicato que permitan el paso del CO2, pues en otro caso acabaría desprendiéndose del soporte.

Revestimientos de cemento: Los enfoscados requieren una preparación del soporte mediante un cepillado previo, lavado, relleno de defectos, fisuras etc. En general se utilizan revestimientos en emulsión, de alta porosidad y CPV, lo que provoca formación de grietas y cavidades donde crecen algas y hongos. En cambio, los revestimientos en solución, se adaptan mejor al soporte y no permite esas contaminaciones. La combinación de ambos es la mejor solución. Pero también se utilizan acabados transparentes o impregnaciones repelentes.

Revestimientos orgánicos: Se logran excelentes comportamientos al exterior con espesores de 1 a 2 Mm. La incorporación de arenas mejora el calcáreo y la retención de color.

B- Por el soporte sobre el que se aplique:

Piedra natural: Solo deben pintarse para igualar el color con el resto de la fachada. Para preservarlas en su aspecto normal, si no son porosas, basta un revestimiento transparente de PMMA. En el caso de piedras porosas el tratamiento adecuado seria una consolidación con siliconas repelentes, ya que una acrílica formaría una película con porosidad de formación de incrustaciones y posterior pelado.

Ladrillos silico-calcáreos: Salvo los ladrillos muy cocidos a cara vista, la mayoría requiere un revestimiento de protección. En ciertos países las fábricas se revisten con revestimientos al disolvente, con suficiente permeabilidad al vapor de agua, para su transpiración. También se utilizan revestimientos alquídicos, pero es preferible, un acabado trasparente, como soluciones de PMMA. Si se ponen acabados al silicato, deben ser complementados con siliconas repelentes al agua.

Productos con cemento: Muchos m2 de este tipo de superficies se han acabado con revestimientos transparentes y pigmentados, a pesar de la confianza en la durabilidad. La solución mas recomendable se implanto en los años 60 combinando una imprimación en base solvente, con una buena penetración, y acabado con un revestimiento en emulsión, que tiene una permeabilidad 10 a 100 veces superior a las soluciones, por tanto complementa la protección contra la carbonatación de aquella.

Origen de daños

Existen diferentes patologías que se pueden dar dependiendo de la naturaleza del revestimiento empleado.

- Revestimientos plásticos:

a) Desprendimientos: El origen puede estar en varios factores:
La mala calidad del producto de relleno
Su puesta en obra, no conforme a las recomendaciones del fabricante
Que el producto se aplica sobre un hormigón muy seco y el ambiente caliente y seco.
La falta de colocación de la capa de imprimación previa al revestimiento de emulsión.

b) Falta de impermeabilización:
Se produce una falta de impermeabilidad de los RPP aplicados sobre enfoscados, cuando se rompen por la aparición de microfisuras o fisuras vivas, que superan el límite elástico del revestimiento.

c) Lavado después de la aplicación:
Es un problema frecuente en los revestimientos de emulsión. El producto recién aplicado es muy sensible a las precipitaciones, se puede producir un lavado total o parcial como consecuencia de las mismas. Se evitará aplicar estos productos si amenaza lluvia. Por el contrario los productos disueltos son prácticamente insensibles.

d) Soporte: Normalmente no es suficientemente plano para conseguir una regularidad de capa, con resaltes, salientes, desigualdades en las uniones de las distintas fases de hormigonado, que siguen manifestándose y acrecentándose por la suciedad. También podría contribuir la excesiva aportación de humedad.

e) Factores externos: La exposición a la luz actúa sobre los pigmentos colorantes y lo ligantes.
No debe considerarse anormal si es suficientemente lenta y uniforme. La degradación del ligante se manifiesta por el amarillamiento del revestimiento.

f) Resecado: La aplicación a llana, sobre todo con tiempo seco y con viento, es propicia a aparición de cambios de tono y empalmes entre las superficies tratadas con intervalos de algunos minutos. Si el enfoscado es mas o menos liso en unas zonas que en otras, existen diferencias de aspecto que se magnifican por el ensuciamiento desigual y el lavado en zonas menos rugosas.

- Revestimientos monocapa:

a) Manchas: Variaciones de color o relieve. Pueden ser originados por la preparación del soporte, la aplicación o la absorción.

b) Transparencias: Cuando se manifiesta a través del soporte en época húmeda la junta de albañilería del soporte. Si se produce a los pocos días de la aplicación pueden ser debida a diferencias de absorción del soporte o a un deficiente relleno de la junta. Si el fenómeno se manifiesta semanas después, las causas están en la heterogeneidad de los materiales del soporte.

c) Eflorescencias: Depósitos de cristales que aparecen en la superficie de casi todos los materiales de construcción, producido por la evaporación de las sales solubles del material propias o que vienen del exterior. Se produce preferentemente, si se aplican los productos por debajo de 8 Cº o en tiempo húmedo, en las horas siguientes a la aplicación.

d) Fisuraciones: Además de las propias del material, pueden ser causadas por el soporte o la aplicación. Mientras que la microfisuración sea superficial no afecta a las características del monocapa, pero pueden evolucionar a fisuras por acción de los cambios térmicos. La característica más relacionada es la retracción, que a su vez depende de otras, módulo de elasticidad dinámica, adherencia y resistencia a flexión.

e) Entrada de agua: Puede ser por un espesor insuficiente o por modificación de la capilaridad.

f) Desprendimientos: Se produce porque las tensiones del revestimiento son mayores que la adherencia al soporte.

g) Desecación: El secado prematuro del revestimiento da lugar a una fragilidad excesiva, aspecto pulverulento que se evita humectando previamente y con posterioridad a la aplicación.

h) Retracción del soporte: Se traduce en la aparición de fisuras en el revestimiento que evolucionan hasta la ruptura con el soporte y el desprendimiento del mismo.

- Revestimientos de impermeabilización:

a) Perdida de elasticidad: Las emulsiones con plastificante externo, debido a la migración del mismo, al cabo de cierto tiempo pierden sus propiedades y se convierten en un revestimiento convencional con lo que la capacidad de enmascaramiento de fisuras es bastante menor.

b) Desprendimientos: Son debidos a la aplicación de estos revestimientos sobre un soporte deteriorado con insuficiente cohesión para aguantar la adherencia de este. Con los continuos cambios higrométricos se acaba separando el revestimiento del soporte, ayudado por otros fenómenos.

c) Abolsamientos: Producidos normalmente en primavera, por la facilidad de captación de humedad por parte del soporte, que con los primeros rayos de sol, el agua evaporada no puede pasar rápidamente a través del revestimiento, levantando éste.

Prevención y reparación de daños

La reparación de los daños será según la naturaleza del revestimiento empleado:

- Revestimientos plásticos:

Desprendimientos: Ya que su espesor puede llegar a varios milímetros, para su reparación debe cepillarse o picarse toda la parte disgregada.

Falta de impermeabilización: Tratar previamente las fisuras con másticos y en los rayados dar imprimación previa.

Soporte: Rellenar las oquedades para conseguir una regularidad superficial y tratar con una imprimación previa para regularizar la absorción de agua.

Factores externos: Utilizar pigmentos inorgánicos resistentes a la luz y tonos de baja absorción de calor.

Resecado: Evitar situaciones de viento y trabajar a la sombra para simular los empalmes. La ejecución de falsas juntas con una cinta adhesiva que se retira estando aun húmedo rompe la continuidad. Los métodos más rápidos como la proyección o el rodillo no provocan estas deficiencias.

- Revestimientos monocapa:

Manchas: Para igualar se procede a la aplicación de una capa hasta la zona de despiece.

Transparencias: Las debidas a diferencias de absorción del soporte, se corrigen aumentando el espesor del revestimiento. Si son debidas a un deficiente relleno de las juntas habría que ir a un aislamiento térmico.

Eflorescencias: Para eliminar las eflorescencias intensas, puede utilizarse ácido diluido, seguido de un lavado con agua. Si se aplica un hidrofugante se impide el paso de agua y por tanto la nueva aparición de efluorescencias.

Contaminación: Se elimina por una limpieza con ácido o bactericida.

Fisuraciones: Tratarlas con másticos para evitar la entrada de agua que provocaría la ruina del revestimiento.

Entrada de agua: Las fachadas más expuestas a los vientos dominantes, deben ser protegidas con mayores espesores de monocapa.

Desprendimientos: Proteger las zonas del soporte expuestas para evitar males mayores.

Desecación: En este caso es muy importante impedir el secado prematuro del revestimiento mediante lonas o protecciones sobre todo en las fachadas a pleno sol y con viento.

Retracción del soporte: Proteger las zonas del soporte expuestas para evitar males mayores.

- Revestimientos de impermeabilización:

Perdida de elasticidad: Exigir la utilización de emulsiones plastificadas internamente, que tienen mejores prestaciones.

Desprendimientos: Preparar previamente el soporte deteriorado y utilizar una imprimación fijadora.

Abolsamientos: Levantar la zona deteriorada, dejar secar el soporte. Aplicar una imprimación y a continuación el impermeabilizante.

GRIETAS ESTRUCTURALES EN VIVIENDAS

La retracción de los morteros, la heterogeneidad de los materiales y la flexión de los forjados son las tres causas principales del agrietamiento de paredes y fachadas.

Introducción

Los cerramientos de fabrica constituyen actualmente uno de los sistemas constructivos más utilizados en la construcción de viviendas. Son empleados ladrillos o bloques (de hormigón o cerámicos) unidos por juntas de mortero (de cemento o bastardo).
Esta fábrica constituye el elemento externo del muro de cerramiento y, por lo tanto, suele ir recubierta en su cara externa por un revestimiento, casi siempre hidrófugo, a base de cemento, (realización tradicional) o monocapa, que es la versión más frecuente hoy en día.

La pared exterior de una vivienda unifamiliar puede cumplir dos funciones:

1. La función de carga, en ella se apoyan los forjados y la cubierta. Debe comprobarse la resistencia del muro, para asegurarse que las cargas transmitidas no sobrepasen la capacidad de compresión de los bloques o de los ladrillos, respetando además un coeficiente de seguridad.

2. La función de cerramiento, que desempeña la fabrica frente a las diversas agresiones climáticas:
Frente a la lluvia, cuya penetración puede evitarse gracias al grosor y a la buena ejecución de la obra de albañilería, pero también gracias a la correcta aplicación del revestimiento. Lo que garantiza la impermeabilidad es el conjunto pared-revestimiento. Los cambios de temperatura estacionales, etc.

Descripción y Origen

Las tres categorías de grietas estructurales son:

1. Las fisuras por la retracción “diferencial” de los materiales que contiene la fabrica:

La contracción de los morteros y hormigones de cemento es un fenómeno de retracción del material provocado por la pérdida de una parte de su agua de fabricación (por su secado y evaporación). Se manifiesta muy rápidamente y con una intensidad tanto mayor cuanto más excesivo haya sido el volumen de agua utilizado respecto del que era necesario para el fraguado de dicho mortero o de dicho hormigón. Pueden entonces aparecer grietas por el contacto de dos elementos de edades diferentes, como son los bloques y las juntas de montaje, principalmente cuando el mortero que los constituye es extendido en momentos de clima muy seco, sin que se hayan humedecido los bloques simultáneamente antes de su colocación.

2. Las fisuras provocadas por cambios de temperaturas y humedad:

Las variaciones de temperatura o de humedad, por su parte, pueden afectar a la pared de distintas formas:

a. Cuando el cerramiento está formado por materiales heterogéneos, por ejemplo: ladrillos y dinteles/armadura metálica de hormigón armado. El comportamiento diferente de estos materiales puede provocar fisuras en sus juntas.

b. Por otra parte, se sabe que estos materiales presentan, como consecuencia de los cambios de temperatura, variaciones dimensionales nada despreciables (dilatación en verano, contracción en invierno). De este modo, un cerramiento, con varios metros de longitud, tiende a contraerse varios milímetros en épocas de frío. Pero, debido a su unión rígida con el resto del edificio, sufre tensiones de tracción que son susceptibles de provocar grietas verticales.

3. Las fisuras debidas a la flexión del forjado:

Los forjados de la vivienda, suele estar formado por viguetas prefabricadas, de hormigón armado o pretensado, con función de carga en un solo sentido, y cuya longitud puede llegar a los 5 metros o más. Un forjado de estas características puede sufrir una ligera deformación a flexión en su parte central. Esta circunstancia no compromete su estabilidad, pero puede ir acompañada de un giro del apoyo sobre el muro de fachada y de un levantamiento del borde del forjado. Esto genera una grieta horizontal bajo su apoyo. Este defecto también puede afectar a los ángulos del techo realizados con losas de hormigón armado, si el encuentro de las paredes no ha sido reforzado con una armadura metálica vertical, mediante bloques cuyos ángulos hayan sido especialmente perforados con tal fin.

La mayoría de estas grietas atraviesan la pared y llegan hasta el revestimiento, por lo que, a priori, son de carácter filtrante; pero puede evitarse que aparezcan señales de humedad en la cara interna del muro de fachada colocando una cámara de aire entre el cerramiento y el trasdosado, capaz de evacuar el agua filtrada.

En resumen, existen numerosos factores que provocan el agrietamiento de las obras de albañilería de las viviendas unifamiliares, y los más habituales están estrechamente vinculados a las condiciones climáticas medioambientales.

PATOLOGIAS EN FÁBRICAS DE BLOQUE CERÁMICO DE ARCILLA ALIGERADA

Introduccion
Cada vez es más habitual el empleo de sistemas innovadores, no tradicionales o no normalizados en las construcciones actuales. La aparición de estos nuevos materiales o sistemas constructivos se debe principalmente al deseo de construir en plazos más reducidos y obtener mayores rendimientos al incorporar diferentes características en un mismo sistema o material u otorgarle determinadas particularidades que permitan, en definitiva, un ahorro de tiempo y dinero.

No obstante, este tipo de materiales y sistemas, al no tener una experiencia contrastada deben ser tratados con cautela, por la falta de experiencia en cuanto a las posibles patologías que puedan aparecer, por que generalmente es necesaria mano de obra cualificada, por sus especiales condiciones de ejecución, etc.

El bloque cerámico de arcilla aligerada, es un sistema empleado cada vez con mayor asiduidad, para ello, vamos a describir brevemente tanto el material como el sistema constructivo en sí.

Material
Son bloques cerámicos de baja densidad, cuya mezcla de arcilla contiene componentes granulares que se gasifican durante el período de cocción sin dejar residuos, produciéndose una controlada y uniforme porosidad repartida en toda la masa del bloque.

Sistema constructivo
En este sistema, formado por bloques cerámicos de arcilla aligerada, la junta vertical es machihembrada, a hueso, y la horizontal de mortero.
Reúne condiciones de aislamiento térmico y acústico mejoradas y por ello se concibe para ejecutar muros de una sola hoja.

Los bloques tienen una geometría particular: gran formato y celdillas múltiples. Estas características permiten el ahorro de mortero en juntas, al disponer de un número muy inferior a las fábricas de ladrillo, reduciéndose a su vez los puentes térmicos. Las celdillas o perforaciones interiores permiten buenos resultados de aislamiento térmico y acústico.

Los puntos singulares se resuelven con piezas especiales, tales como esquinas, dinteles, terminaciones, ajustes, ángulos, plaquetas de emparche, etc., siendo la pieza la pieza principal la denominada pieza base, cuyo espesor puede ser de 14,19,24 y 29 cm.

Descripción y origen de los daños

Los defectos principalmente pueden surgir:
1.- En la fase de ejecución, debido a una puesta en obra deficiente por:
- no emplear piezas especiales
- mezcla de materiales
- merma en la sección de muros por ejecución de roza
- falta de traba en los muros por una inadecuada realización de las juntas y no respecto de la modulación necesaria, etc.

2.- En la fase de proyecto
- dimensionados insuficientes
- deformaciones excesivas
- falta de detalles constructivos
- falta de planos de modulación
- ausencia de juntas de dilatación
- arriostramientos inadecuado
- altura excesiva de los paños
- rigideces insuficientes etc.

Estas deficiencias pueden provocar la aparición de fisuras tanto en muros de carga como de cerramiento.
Dentro de este apartado podrían considerarse los daños que hemos venido tratando en las diferentes fichas desarrolladas anteriormente que afectaban a las fábricas de ladrillo, tales como las fisuras o grietas debidas a asientos de la cimentación, por deformaciones de los forjados, aplastamiento del material, etc.

En los muros de fábrica de bloque cerámico de arcilla aligerada, al tratarse de muros con mayor rigidez (por ser piezas de mayores dimensiones donde se reduce el número de juntas, y se elimina el mortero en juntas verticales), ante cualquier movimiento pueden aparecer fisuras con más facilidad que en otras fábricas.En las fachadas y al ser un sistema monohoja, las fisuras van a afectar al revestimiento y a la propia hoja, por lo que además queda disminuida la capacidad de impermeabilización y aislamiento del cerramiento.

Los puntos donde suelen aparecer fisuras, ya sea por una deficiente ejecución o por un diseño inadecuado, son los puntos singulares, en los que se dan cambios de sección o uniones con otros elementos o materiales o donde se concentran cargas, los más habituales son los siguientes:
- unión muro – forjado
- dinteles
- revestimientos
- muros con distinta carga
- espacios entre muros y cornisas

Prevención de daños

Una correcta ejecución de la fábrica así como la consideración de los parámetros adecuados en la fase de proyecto son esenciales para evitar la aparición de daños, debiendo emplearse las piezas especiales y seguir las recomendaciones del fabricante en el proceso de puesta en obra.

Para evitar la aparición de fisuras en los puntos que hemos indicado en el apartado anterior, que son más susceptibles de ser afectados, deberían tomarse algunas medidas como las relacionadas a continuación:

1.Unión muro – forjado:
Evitar retracciones del hormigón que provoquen empujes del forjado a la fábrica, empleando para ello las dosificaciones correctas (ver ficha nº 45 de retracciones del hormigón), así como un correcto fraguado, y evitando un exceso de finos en el árido o un exceso de cemento.
Ejecución adecuada de la fábrica: tendeles con espesor uniforme (1-1,5 cm), empleo de morteros mixtos y humedecer las piezas antes de su colocación.
Dejar transcurrir un tiempo entre la terminación del muro hasta el hormigonado del forjado.
Disponer forjados de rigidez suficiente, para lo cual se deberá dimensionar el mismo con un canto adecuado y suficiente para soportar las cargas a las que esté sometido evitando una deformación excesiva y el giro del forjado en el apoyo (que ocasionaría la fisura horizontal a nivel de la cara inferior del forjado).
Ejecutar zunchos de hormigón correctamente armados que apoyen de forma adecuada en el muro.
En los bloques del muro de coronación se debería colocar una lámina plástica para que no penetre el hormigón en las perforaciones o utilizar la pieza dintel, que tiene forma de L. En los muros de cerramiento se deberá dejar una holgura de 2 cm rellena con material elástico y resistente al fuego.

2.Revestimientos:
Prever la disposición de juntas elásticas horizontales en el revestimiento en la unión del forjado con el muro inferior, así como embeber en el mismo una malla de fibra de vidrio que cubra al menos una hilada de bloques sobre el forjado y dos bajo el mismo.

3.Dinteles:
Deberán considerarse longitudes de apoyo adecuadas, sin ser excesivas, de forma que evite concentraciones de carga importantes en las jambas. Hasta luces de 1,5 m el dintel apoyará 1/5 de L a cada lado, mínimo 15 cm en cerramientos y 30 cm en muros de carga. Para luces > 1,5 m el apoyo se deberá comprobar mediante cálculo. Cargaderos con armadura y canto suficientes.
El revestimiento sobre los dinteles se armará con malla de fibra de vidrio, prolongándola al menos 20 cm por encima del final del dintel y con un goterón en su cara inferior. Las zonas donde se prevean concentraciones de carga se reforzarán mediante armaduras de tendel.

4.Muros con distinta carga o sección, cargados heterogéneamente, con diferentes materiales:
Cuando se produzcan cambios de sección en un mismo paño, realizar una junta de movimiento vertical en ese punto y reforzar la zona de encuentro mediante armadura en los tendeles.
Si se emplean materiales diferentes, en la zona de contacto de uno con otro debería realizarse una junta vertical entre ambos tramos.
En zonas donde se concentran las cargas, se deberá reforzar la misma mediante armadura en el tendel (dinteles y antepechos, en la formación de huecos, cargas concentradas, etc).