viernes, 24 de mayo de 2013
martes, 23 de abril de 2013
LOS SECRETOS DE LAS SOLERAS DE HORMIGÓN
¿QUE SON Y PARA QUÉ SIRVEN?
Las soleras de hormigón son elementos no estructurales
que sirven como firme horizontal en determinadas zonas de las edificaciones, y
se puede dejar como acabado definitivo o como base para recibir otro tipo de
pavimentos.
Un tema a
tener muy en cuenta es que al tratarse de elementos no estructurales son en
demasiadas ocasiones ejecutados por trabajadores sin una especialización en
trabajos con hormigón, por lo que suelen obviarse procedimientos importantes
que hay que tener en cuenta al trabajar con el material universal de la
construcción.
Muchas son
las condiciones que hay que tener en cuenta para ejecutar correctamente una
solera de hormigón, así que vamos a tratar de comentar al menos las más importantes,
sin la profundidad que requiere, pues se pueden escribir libros enteros al
respecto, pero sin dejar de comentar los puntos más relevantes.
COMPOSICIÓN
Las
distintas capas que componen una solera no tienen
necesariamente que ser todas de hormigón, de hecho, únicamente la última capa
es de éste material, pero el resto de capas son tanto o más importantes que el
propio acabado de hormigón. Así, la primera capa que podemos considerar
constituyente de un pavimento de hormigón es el propio terreno sobre el que se
coloca.
La
explanada, pues así
denominamos al terreno natural sobre el que se apoya, es por tanto
la zona superior del terreno natural. Debe estar
preparada para recibir el resto de capas que componen el pavimento, aunque
puede no presentar las condiciones adecuadas y por lo tanto precisar otras
capas de terreno añadidas para mejorarlo.
En caso de
que no sea un soporte apto, sobre la explanada se
extendería la subbase granular, separada de la explanada por un
geotextil que impediría la pérdida de finos a capas inferiores.
Ésta subbase
es una mezcla de arena y grava y su misión es la de reparto de cargas sobre la
explanada, por lo que deberá tener una compacidad suficiente para poder
transmitirlas hasta la explanada (normalmente 95% del proctor )
Sobre la
subbase, o sobre la explanada si no fuera necesaria subbase, es conveniente colocar una lámina de polietileno antes de verter
el hormigón de la solera.
La misión de
ésta capa de polietileno es, por un lado, permitir el libre movimiento de
la masa de hormigón sobre el soporte, reduciendo el rozamiento
entre ambas capas y por otro lado evitar la pérdida de lechada de
la masa de hormigón y el posible ascenso de humedades de capilaridad,
aunque también puede tener el inconveniente de no drenar adecuadamente el agua
que provenga desde el exterior hacia la subbase, lo que obligaría a adoptar
medidas de drenaje, pero eso es otro tema en el que no vamos a entrar en éste
artículo.
ARMADO
Como he
comentado al principio, las soleras de hormigón no tienen
en principio ninguna misión estructural, normalmente la escasa
resistencia a flexotracción del hormigón es suficiente para resistir los
esfuerzos que recibe, por lo que la misión del armado es la de
resistir las tensiones de tracción que se producen por fenómenos higrotérmicos,
como ya estuvimos comentando en el artículo de fisuras
de hormigón.
Estas
tensiones térmicas e higrométricas se producen sobretodo en la superficie del
pavimento, por lo que la colocación del armado debe
estar tan cerca de la superficie como sea posible, respetando los
espesores de recubrimiento.
El armado
suele estar compuesto por un mallazo electrosoldado,
aunque también se pueden utilizar hormigones con fibras, tal como vimos en el
artículo en el que hablaba de tipos de hormigón.
En
realidad, la solución óptima es la combinación de ambos
tipos de armado, puesto que según investigaciones, las fibras de
polipropileno son las más indicadas para controlar la fisuración por retracción plástica,
mientras que la malla electrosoldada es la más indicada para controlar la fisuración por contracción
térmica y debida a las cargas.
Para
mantener la posición correcta del mallazo en la cara superior de la
solera es necesario colocar separadores que garanticen dicha posición.
La distancia entre separadores debería ser entre 1-1’25 m en ambas direcciones.
Desde luego
es una nefasta solución la que suelen utilizar algunos trabajadores para la
colocación de la armadura. Dicha solución consiste en dejar el mallazo
apoyado en el suelo, de manera que se va levantando con la ayuda de un gancho a
medida que se va hormigonando el pavimento. Evidentemente, esta solución
no es admisible en absoluto, ya que no garantiza la posición correcta del
armado y, además, hace que éste acabe quedando a una altura diferente en
función de si se ha tirado de la malla o no.
Los
separadores pueden fabricarse con el propio mallazo, doblándolo de manera que
permitan una zona de apoyo a la altura que necesitemos, pero en éste caso
deberemos tener la precaución de proteger las puntas que apoyan sobre la lámina
de polietileno para evitar perforaciones en la misma.
Uno de los
argumentos más escuchados para no colocar el mallazo en su posición antes del
hormigonado es la de que al andar sobre la misma se hunde. Evidentemente
esto es cierto, por lo que se debe evitar pisar
directamente el mallazo, para lo que deben ser colocadas pasarelas
que permitan el trabajo de los operarios sobre el armado sin pisar
directamente, repartiendo el peso sobre la pasarela habilitada.
En muchas
ocasiones, las soleras de hormigón reciben huecos o
cajeados, como pueden ser arquetas de saneamiento, encuentros con
pilares o bien presentan quiebros condicionados por la geometría de la zona.
Cuando nos
encontramos este tipo de situaciones es conveniente colocar un par
de barras a 45º respecto a las direcciones principales del mallazo,
en las esquinas de los elementos comentados, ya que de esta manera evitaremos
la fisuración que se produce en ocasiones partiendo de la esquina.
Es
conveniente tener esto en cuenta también en las esquinas de los pilares, pues
son fisuras que aparecen habitualmente en éstos puntos.
EJECUCIÓN DE LAS JUNTAS EN LAS SOLERAS
Uno de los
puntos más importantes a tener en cuenta para ejecutar correctamente una solera
de hormigón es la colocación de juntas, de manera que
se permita el movimiento de la masa de hormigón en
cualquier sentido y evitar así fisuración superficial.
Los tipos de
juntas que pueden presentarse en los pavimentos de hormigón son las siguientes:
juntas
de separación
Son las
que recorren el perímetro de la solera en contacto con elementos
verticales como muros de cierre, permitiendo la dilatación de
la solera cuando sube la temperatura.
Se ejecutan
colocando un elemento compresible en el perímetro (poliestireno expandido), de
manera que absorba las dilataciones sin provocar tensiones en el borde de la
solera.
En estas
zonas hay que poner especial cuidado de no apoyar directamente la
solera sobre la cimentación del elemento perimetral ya que
dicha cimentación no es compresible, lo que puede provocar fisuración
marcando el canto de la cimentación debido al asentamiento
diferencial de la superficie de la solera sobre la zapata en relación a la
parte que se encuentre apoyada sobre la subbase.
juntas
de pilares
Son
realmente juntas de separación que permiten, al igual que en el caso anterior,
la libre dilatación de la solera sin que el movimiento se vea coartado al
encontrarse con el pilar en medio de su superficie.
Se ejecutan
colocando una tabla o chapa enrasada con la cara superior de la solera,
formando un rectángulo mayor que el pilar pero girado con respecto a éste.
En caso de
ejecutarse estas juntas puede no ser necesario colocar el armado a 45º que se
ha comentado anteriormente.
También se
puede ejecutar igual que la junta de separación, es decir, colocando placas de
poliestireno para evitar el contacto directo de la solera contra el pilar,
dejando un espacio compresible.
Esta
solución es de más fácil ejecución. La otra solución es más efectiva,
pero más costosa de ejecutar.
juntas de contracción o de retracción
Las juntas
de contracción pueden dividirse a su vez en dos tipos, por un lado las juntas longitudinales de contracción, que se ejecutan
durante el vertido del hormigón y las juntas transversales de
contracción.
Como se ha
comentado, las primeras, las longitudinales, se ejecutan al verter el
hormigón de la solera. Deben estar separadas unos cinco metros como máximo entre
ellas, por lo que lo que se hace es encofrar el pavimento en bandas de esta
anchura, de manera que la siguiente banda se hormigona contra la primera,
que ya ha endurecido en parte y se crea por tanto una junta entre los dos
hormigones, el nuevo y el endurecido. Esto favorece que el hormigón endurecido haya podido sufrir la contracción inicial del
hormigón antes de verter el fresco.
Éste
procedimiento es el ideal para la ejecución de éstas juntas, aunque la realidad
es que acaban ejecutándose igual que las juntas transversales, es decir,
mediante corte de la junta con radial o induciendo la grieta colocando
algún elemento longitudinal en la base.
Juntas
Transversales se ejecutan colocando una pieza que induzca la aparición de la
grieta en los puntos deseados o bien mediantes corte con radial, que es lo que
se acaba haciendo normalmente.
juntas
de dilatación
Son juntas
que cortan la totalidad de la sección de la solera, con
continuidad incluso en el mallazo de refuerzo, el cual se corta a nivel de la
junta.
Se colocan
estas juntas a una distancia entre ellas de entre
20-25m, permitiendo la libre dilatación de la masa de hormigón en
épocas de mayor temperatura.
Para evitar
que quede un hueco visto en la superficie, se coloca en el interior un relleno
compresible y se remata superiormente con un sellado con masillas específicas.
Si la solera
va a recibir cargas pesadas o tránsito de vehículos, puede ser conveniente
la colocación de elementos conectores en la mitad de la sección,
los cuales se encuentran anclados a uno de los lados de la junta pero permiten
el movimiento en el otro lado, sirviendo de refuerzo para evitar el asiento
diferencial entre ambos lados.
juntas de estructurales
Son aquellas
juntas que se dejan en la solera como continuidad de juntas
estructurales del edificio. No son propias de las soleras,
pero deben ser colocadas para evitar que movimientos en el edificio repercutan
y fisuren la superficie de la solera.
VERTIDO DEL HORMIGÓN
Que puntos
hay tener en cuenta durante el vertido del hormigón que favorecerá la correcta
ejecución de la solera.
- Es conveniente verter el
hormigón tan cerca de su posición final como
sea posible, no es conveniente ir desplazando el hormigón en horizontal
una vez vertido. No hay que repartirlo a base de vibrador.
- Iniciar el vertido desde una esquina e ir avanzando a partir
de ella.
- Si el pavimento tiene
pendiente, hay que iniciar el hormigonado
desde la parte más baja.
- El hormigón fresco hay
que verterlo contra el ya endurecido para evitar
la segregación.
- Verter el hormigón desde
una altura inferior a 1m, incluso menos si el asiento
de cono es superior a 10cm.
- Es mejor utilizar rastrillos de dientes romos para repartir el
hormigón.
- Para espesores mayores de 15cm
es necesario emplear vibradores de aguja además
de las reglas vibrantes.
- Ejecutar el hormigonado
por bandas longitudinales, de unos 5m de anchura, de
manera que se permita un primer endurecimiento de la banda ejecutada antes
de verter la siguiente, lo que favorecerá los movimientos de compresión
iniciales sin provocar fisuración.
- Para ejecutar el acabado
superior de la solera con regla vibrante o con helicóptero, es
conveniente dejar endurecer la masa de hormigón hasta
que los operarios no se hundan en la misma más de unos milímetros.
- Un correcto llaneado de la
superficie de la masa de hormigón favorece la dureza
superficial, además de aportar la planeidad que requieren éste
tipo de elementos.
- Es fundamental un correcto curado del hormigón para
alcanzar una buena resistencia mecánica y, además, para mejorar la
resistencia al desgaste y evitar las fisuras debidas a movimientos durante
el secado.
Para la redacción del mismo he tenido en cuenta
algunas recomendaciones dadas en la publicación “Fichas de Ejecución de Obras
de Hormigón”, publicadas por Intemac. y de la
página de Enrique Alario (http://www.enriquealario.com).
El Edificio más grande del mundo
El edificio más grande del mundo se está construyendo en la ciudad china de Chengdu. Su superficie útil es de 1,7 millones de metros cuadrados y equivale a tres veces al Pentágono. Albergará centros comerciales, hoteles y hasta una playa artificial.China construye el edificio más grande del mundo. Se trata del Global Center, situado en Chengdu y cuya superficie útil, construida en un único espacio, es de un millón setecientos mil metros de metros cuadrados.La altura de su fachada equivale a un edificio de 30 pisos y su anchura es de medio kilómetro. En su puerta principal, la estrella es una fuente que baila al ritmo de la música. Hacerla funcionar cuesta 700 euros la hora.Virginia Casado, corresponsal de Antena 3, explica que "la magnitud de este gigante de la arquitectura, su superficie equivale a 3 veces el Pentágono, considerada una de las estructuras más grandes del mundo."En su interior habrá centros comerciales, 2 hoteles cinco estrellas, una "aldea mediterránea", pista de patinaje sobre hielo y una playa artificial de agua dulce con una pantalla de cine de 150 metros. Wu Zhiming, Manager Global Center "Nadie ha construido jamás una obra como ésta. Aquí los habitantes de Chengdu y sus visitantes encontrarán todo lo que quieran"Esta mole urbanística podría estar terminada este verano y se convertirá en el nuevo centro de la ciudad de Chengdu, a los que muchos ya consideran, el Silicon Valley asiático.
viernes, 18 de enero de 2013
PATOLOGÍA DE LA EDIFICACIÓN
DAÑOS A ELEMENTOS ESTRUCTURALES POR ESFUERZO
CORTANTE (1ª parte: Descripción y origen de los daños)
1.- GENERALIDADES INTRODUCCIÓN
Dada la extensión del tema a tratar, vamos a desglosar esta monografía en dos partes.
En esta primera parte, se analizarán los posibles daños producidos en diferentes elementos
estructurales debido a este esfuerzo, mientras que en la segunda parte estudiaremos la
prevención y técnicas de reparación más usuales empleadas para paliar este tipo de daños.
Los elementos estructurales principalmente afectados por el esfuerzo cortante, entre
otros, y de los que vamos a analizar los daños producidos por el mismo, son:
- Viga: elemento lineal horizontal, normalmente trabaja a flexión y cortante (y dependiendo
de sus condiciones de entorno también a torsión).
Las tensiones cortantes puras son difíciles de encontrar pues la cortadura pura suele ir
acompañada de fenómenos de flexión (cuando hay momentos flectores siempre se da
cortante).
En las piezas de hormigón armado la función, entre otras, de resistir los esfuerzos
cortantes la tiene la armadura transversal (cercos o estribos). Una pieza no necesitará
armadura de cortante (salvo los mínimos que correspondan) cuando las tracciones que se
generen en el alma de sus secciones perpendiculares a las bielas de compresión se
encuentren por debajo de la capacidad resistente del hormigón para resistirlas.
Podemos hacer referencia en este punto a los pilares apeados, que a día de hoy se
están convirtiendo en elementos de uso cotidiano, usándolos indiscriminadamente en un
intento de adaptar la estructura a la distribución y no al revés, como criterio lógico constructivo.
Hablamos de apeos en pilares cuando un soporte acomete a la directriz de una viga sin
que exista continuidad inferior directa. Principalmente el cortante va a penalizar la viga
(aunque también el punzonamiento, por ejemplo en caso de vigas planas con escuadrías
mínimas, esfuerzo que consideraremos en fichas posteriores).
Fig. 1.- Pilares apeados en la última planta de un edificio.
- Pilar: elemento vertical, en el que la rotura por cortante no es frecuente, suele producirse
en:
o pilares extremos de última planta de cubierta a los que acometen vigas de
grandes luces
o pilares extremos con poca altura que arrancan de la cimentación y le acometen
vigas de grandes luces o pilares cortos que arrancan de muros de contención
o pilares sometidos a empujes horizontales (tierras, sismo)
o pilares de edificaciones situadas en laderas, por deslizamiento de las tierras
- Ménsula: elemento en voladizo cargado en su extremo, cuyo vuelo es como máximo igual
a su altura. Suele ejecutarse en juntas de dilatación, para evitar realizar otro pilar contiguo.
Al aplicar la carga fuera del eje del pilar se crea una excentricidad que origina un
momento. La disposición del estribado en estos elementos ha de ser horizontal.
- Forjado unidireccional: elemento estructural generalmente horizontal y plano que tiene
como función principal recoger y transmitir las cargas a vigas o jácenas y de éstas a los
elementos verticales, en las diferentes plantas, en el que la transmisión de cargas se lleva
a cabo mediante la disposición de viguetas (ya sean semirresistentes o autorresistentes) u
otros elementos lineales (placas alveolares, prelosas...) en una dirección. Entre estas es
habitual disponer bovedillas ya sean cerámicas, de hormigón o de poliestireno para aligerar
el peso del forjado.
- Forjado bidireccional: elemento estructural generalmente horizontal y plano que tiene
como función principal recoger y transmitir las cargas de las diferentes plantas a los
elementos verticales, en el cual la transmisión de cargas se dispone en dos direcciones
perpendiculares entre sí. Existen dos variantes: mediante nervios ortogonales o losas
macizas, dependiendo de si se disponen elementos de aligerado o no.
2.- DESCRIPCIÓN Y ORÍGEN DE LOS DAÑOS VIGAS
Fisuras.
El riesgo de las fisuras por cortante es más elevado cuanto menos armadura
transversal exista en la pieza, con una cuantía más elevada se obtiene mayor tiempo de aviso
y en ausencia de esta armadura la rotura será inmediata, por lo que se ha de tener muy en
cuenta en aquellas piezas, como viguetas, nervios o losas, que no llevan esta disposición de
armado.
En las vigas de hormigón armado se distinguen dos tipos de esfuerzo cortante: el
producido por excesiva tracción diagonal y el producido por una compresión excesiva de la
biela:
o Las primeras fisuras tienen una inclinación entre 45º y 75º hacia el pilar, si no existe un
momento flector apreciable o si existe, respectivamente. Son de ancho variable, mayor a
nivel de la armadura de tracción (zona central) y que generalmente se cierra al llegar a la
cabeza comprimida. Suelen presentarse varias fisuras paralelas pero con una separación
apreciable.
o Las producidas por una compresión excesiva son fisuras de 45º con un ancho constante a
lo largo de la misma, y en general muy fino (entre los 0,05 y 0,1 mm) que no suelen
alcanzar los bordes superior e inferior de la pieza. Suelen aparecer varias paralelas.
Fig. 2.- Fisuras de la derecha: fisuras finas por compresión excesiva de la biela. Fisuras de la
izquierda: fisuras de cortante por excesiva tracción diagonal.
Cuando se combinan tensiones de tracción por flexión y tracción diagonal, aparecen
fisuras de cortante mezcladas con las de flexión, siendo de ancho variable (mayor a nivel de
armadura de tracción) y presentándose en zonas de hormigón fisurado por la acción de
momentos flectores.
Fig. 3.- Fisuras anteriores por esfuerzo cortante, combinado con momentos flectores de cierta
entidad.
En el caso de cargas concentradas, debido a la excesiva tracción diagonal junto con el
efecto local de la transmisión de la carga, aparecen fisuras de 45º, a nivel de armadura de
tracción, que luego se curva dirigiéndose hacia la carga concentrada. Tienen un ancho máximo
variable a nivel de armadura de tracción, reduciéndose al llegar a la cabeza comprimida.
Las vigas que no disponen de cercos anclados suficientemente al tender a salirse del
hormigón rompen la esquina de la pieza, apareciendo por tanto la esquina partida cerca del
apoyo, siendo más acusado cuando todos los estribos se han anclado a la misma barra
longitudinal.
En vigas planas, vigas cuyo canto es igual al espesor del forjado que adquieren su
resistencia aumentando su anchura y cargándose de unas cuantías de acero muy elevadas,
pueden aparecer fisuras longitudinales en la parte superior y en medio de las mismas.
Fig. 4.- Fisuras a cortante en vigas.
En general, el origen de la insuficiente resistencia a cortante en las vigas puede ser:
- Colocación de estribos de menor diámetro y a mayores separaciones de las
necesarias.
- Ejecución de estribos de dos ramas cuando deberían ser de cuatro.
- Colocación de cercos sin cerrar o con escasa longitud de anclaje.
- Viga de menor dimensión que la indicada.
- Hormigón de menor resistencia que el estimado en los cálculos.
- Aplicación de una sobrecarga mayor a la estructura por cambio de uso del edificio.
- Cálculo erróneo.
FORJADOS UNIDIRECCIONALES
Hundimiento instantáneo.
En un forjado el esfuerzo cortante es absorbido por el hormigón y la armadura
transversal de las viguetas, pero si ésta no existe el esfuerzo lo deberá asumir solamente el
macizado de hormigón dispuesto y si supera su resistencia, se produce la rotura frágil.
El origen de este daño se encuentra en:
- cargas excesivas o sobrecargas no consideradas
- empleo de hormigones de menor resistencia
- no empleo de armadura transversal
- luces superiores a las empleadas en cálculo
- secciones insuficientes
Fig. 5.- Hundimiento de forjado.
MÉNSULAS
Fisuras
Son finas y con tendencia a los 45º llegando a seccionar el elemento. Se producen por
escasez de armadura transversal, mala colocación de la misma o por una sección insuficiente.
FORJADOS RETICULARES
Rotura.
Los nervios que llegan al ábaco, si no tienen armadura transversal, al ser estas
secciones las que están sometidas a la concentración de tensiones tangenciales más
importantes, pueden romper por cortante, siendo la rotura a 45º.
Difícilmente se puede observar, por ser corto el tiempo de aviso.
Se debe a la omisión de la armadura transversal, empleo de hormigón de menor resistencia,
defectos de mal vibrado o por aplicar cargas mayores a las previstas.
PILARES
Fisuras / Rotura
Las fisuras comienzan en el centro de la pieza, progresa por sus dos extremos llegando
a unir el apoyo con la carga, dividiendo en dos partes el elemento (puede llegar a ser un
proceso instantáneo, por lo que es muy peligroso).
No es frecuente. En los casos comentados en el párrafo anterior los pilares están
sometidos a tensiones tangenciales apareciendo fisuras inclinadas, con tendencia a los 45º, en
las dos caras opuestas, desplazándose una parte del pilar sobre la otra cuando el estado es
muy avanzado.
En casos muy aislados, las fisuras se manifiestan con rotura inclinada con
aproximación a los 60º, en hormigones muy secos con resistencias muy altas.
En terrenos con mucha pendiente en los que se producen deslizamientos debido al
desplazamiento de las zapatas y por tanto de los pilares, se producen fuertes momentos y
cortantes, produciéndose la rotura, con una inclinación aproximada de 55º , debiendo
solucionarlo cuanto antes para frenar el avance de los daños que incluso puede dar lugar a la
ruina del edificio.
El origen de los daños en pilares producidos por este esfuerzo suele ser:
- asientos del terreno
- deslizamientos del terreno
- cargas excesivas o sobrecargas no consideradas
- empleo de hormigones de menor resistencia
- no empleo de armadura transversal
- luces superiores a las empleadas en cálculo
- secciones insuficientes
MUROS
Fisuras / Rotura
Los muros han de calcularse a esfuerzo cortante. La fábrica de ladrillo rompe
fácilmente por su escasa resistencia a esta solicitación. Debido a empujes parciales se
presentan fisuras en vertical y en horizontal, cerradas y en distintos planos. Estas fisuras se
deben a una sección insuficiente para soportar el esfuerzo cortante o la aplicación de carga
excesiva.
En el caso de muros de contención de fábrica de bloques, debido al poco peso y a la
falta de resistencia a cortante de la misma, por el empuje de las tierras que contiene, romperá
con una grieta cerrada en horizontal en distintos planos, desplazándose la parte superior.
Fig. 5.- Desplazamiento de la parte superior del muro de contención ejecutado con
bloques.
Cuando se trata de muros con puntera, si el axil del pilar que apoya sobre el muro es
elevado y la puntera tiene poco espesor romperá por cortante, quedando una parte del cimiento
inutilizada y la otra parte sometida a tensiones muy elevadas, lo que plantearía una situación
de alto riesgo. Si el muro es de poca altura y escasa armadura horizontal, puede producirse la
rotura con tendencia a los 45º.
Bibliografía:
“Patologías de estructuras de hormigón armado y pretensado”. J. Calavera.
“Diagnosis y causas de patología en la edificación”. Manuel Muñoz Hidalgo.
“Patología de la edificación. Lenguaje de las grietas”. Francisco Serrano Alcudia.
“Cortante y punzonamiento: teoría y práctica”. Florentino Regalado Tesoro.
Curso de pilares apeados. Florencio González.
Suscribirse a:
Entradas (Atom)