Las patologías en las estructuras de concreto suelen manifestarse en los elementos estructurales afectando su función, el confort y la seguridad de las personas a su alrededor. El estudio de las patologías permite identificar los tipos de fallas que pueden ocurrir en cualquier estructura de concreto, las cuales deben tenerse en cuenta en el diseño y construcción de cada estructura.
Las fallas en estructuras de concreto se pueden producir por factores externos, calidad de materiales u omisión de detalles en etapas de diseño o construcción o durante su servicio y vida útil. Estas fallas se dividen en 5 categorías:
Fallas en el diseño
En el desarrollo del diseño de cualquier estructura de concreto, actualmente se usan diferentes programas computacionales que permiten simular y calcular las estructuras mediante la definición de diferentes aspectos como cargas, dimensiones, materiales, detalles arquitectónicos, entre otros, con el fin de cumplir con los estándares estipulados en la normativa sismo resistente vigente. Sin embargo, adicional a esto es importante tener en consideración aspectos como las condiciones ambientales, el tiempo estimado de servicio, el tipo de operación de la estructura y el avance tecnológico de materiales.
Algunas de las fallas más comunes que se presentan en estructuras de concreto debido al diseño son:
Ausencia de inclusión en cálculos cargas, esfuerzos adicionales y condiciones de servicio. Siempre es necesario verificar todas las variables que se están considerando y asegurarse que ellas estén incluidas en la simulación de la estructura, ya que puede haber omisión de información que conduzca a imprecisiones en el cálculo.
Falta de concepción e inclusión en los diseños estructurales, el diseño arquitectónico estipulado y viceversa.
Falta de posibles contactos entre la estructura y el agua, es decir, drenajes o desagües sobre el concreto, puntos en la estructura expuestos a acumulación de agua o a periodos de humedecimiento y secado, entre otros.
Foto 1: Falta de consideración de posibles contactos de las estructura con agua
Proyección inadecuada u omisión de juntas que controlan la generación de fisuras.
Dimensionamiento inapropiado tanto de las secciones de elementos como vigas, columnas, espesores de placas, etc., así como de la distribución de su refuerzo.
Especificación faltante o errónea de los materiales a emplearse en obra.
Carencia de información de detalles en planos de construcción.
Fallas por materiales
La ingeniería de materiales de construcción han venido presentando avances tecnológicos importantes, que han permitido ampliar el uso y las aplicaciones de los mismos, y a su vez realizar estructuras con mayores retos ingenieriles. En el caso del concreto, en la actualidad se cuenta con múltiples tipos de cemento, con posibilidades agregados tanto de cantera como reciclados y con múltiples aditivos y adiciones que aumentan propiedades del concreto como su resistencia, entre otras.
Todas estas opciones y avances tienen innumerables ventajas; sin embargo, los diseñadores y constructores deben conocer bien sus propiedades con el fin de, escoger el cemento adecuado en términos de durabilidad, destinar los aditivos y adiciones correctas y en la dosificación adecuada, determinar una granulometría que no genere segregación en la mezcla, elegir el agua con la calidad apropiada y en la cantidad adecuada, entre otros. Así mismo, en el diseño de mezclas se debe tener en cuenta realizar dosificaciones de materiales por peso, correcciones de humedad en agregados y ajustes al agua por absorción. Entre las fallas por materiales más comunes se encuentran:
Diseño inadecuado de la mezcla u omisión del uso de la curva de relación agua/material cementante (a/mc) de los materiales.
Falta de control de calidad a los materiales y a la mezcla desconociendo su resistencia y comportamiento, teniendo posibles fatigas a temprana edad y deteriorando su durabilidad.
Uso de: exceso de aire, adición de agua sin control, poco o exceso de cemento generando porosidad o alta contracción respectivamente, y exceso de agregado fino o grueso afectando la resistencia o causando segregación respectivamente.
En el fraguado:
Retardos excesivos que forman fisuras y afectando la adherencia entre el concreto y el acero.
Falso fraguado que pueden inducir a adicionar agua de mezclado afectando la relación a/mc.
Fraguados acelerados que pueden generar estructuras de adherencia pobre y bajas resistencias.
Uso de acero de calidad inapropiada o uso del acero de forma inadecuada (corrugado como acero principal y liso como acero secundario en estribos, flejes, etc.)
Fallas por construcción
Durante el proceso constructivo de cualquier proyecto es importante seguir lo máximo posible el diseño y la planeación del proyecto con el fin de que la estructura se comporte acorde con las especificaciones estipuladas. Para esto es necesario contar con la experiencia adecuada, mano de obra calificada, control de calidad, entre otros aspectos que permitan el desarrollo satisfactorio de la obra y evitar fallas en el concreto causadas por:
En formaletas:
Falta de diseño.
Deformaciones o defectos.
Falta de verificación de su estabilidad antes de realizar el vaciado.
Descimbrado anticipado o con técnicas inadecuadas.
Incumplimiento de tolerancias dimensionales en la geometría de los elementos de concreto, así como en la colocación del acero permitiendo posibles desplazamientos del mismo y afectando el recubrimiento estipulado por el diseño o norma.
Malas prácticas en la colocación, manejo, compactación, y falta de procesos de protección y curado adecuado.
Procesos inadecuados de levantamiento, izaje o montaje de elementos prefabricados.
Afectar el cuerpo de la estructura o de un elemento para conectar instalaciones anexas o precargar la estructura sin poseer la resistencia necesaria.
Fallas por operación
La vida útil de servicio de una estructura, consiste en ese periodo para el cual se le considera en buen estado de funcionamiento hasta llegar a un nivel de deterioro aceptable. La vida útil además de estar ligada a un adecuado diseño, al uso correcto de los materiales adecuados y a la calidad con la que se lleva a cabo el proceso constructivo, también se encuentra vinculada con el uso que se le dará a la estructura durante ese periodo de tiempo.
La operación o función que se le otorga a la estructura podrá disminuir su vida útil de servicio estipulada, viéndose generalmente afectada por la aplicación de cargas mayores a las contempladas en el diseño debido a diferentes acciones o fenómenos, o por el cambio de uso general de la estructura.
Fallas por mantenimiento
Cómo toda estructura de concreto, con el fin de garantizar su integridad, funcionalidad y durabilidad durante su vida útil, se deben realizar inspecciones rutinarias que permitan determinar el estado de la estructura y establecer planes de acción a tomar en la estructura para corregir los problemas identificados. Las acciones incluyen entre otras realizar un mantenimiento, una reparación, una rehabilitación o un refuerzo de la estructura.
Falta de mantenimiento en estructuras de concreto.
Luego que una estructura entra en operación, se recomienda realizar una inspección preliminar que ayudará a elaborar el manual de mantenimiento de la estructura, pudiendo ser preventivo, correctivo o curativo:
Preventivo: Reparaciones que minimicen o eviten futuros deterioros o el desarrollo de patologías ya existentes.
Correctivo: Recuperación del diseño original, reponiendo los materiales y la forma original de la estructura o de un elemento en específico.
Curativo: Reemplazo parcial o total (demolición y reparación) de elementos debido al deterioro presentado
Las estructuras de concreto satisfacen aspectos arquitectónicos, estructurales, de seguridad y sobre todo de durabilidad, para lo cual es importante realizar un control de calidad en todas las etapas de un proyecto, desde su concepción del diseño hasta después de su puesta en servicio para evitar las posibles causas de fallas que pueden surgir y de esta forma garantizar el periodo de vida en servicio.
Credito: Argos - Medellin, Colombia
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