¿Qué tipo de actuaciones de refuerzo existen?
Una estructura de hormigón puede requerir un refuerzo por distintos motivos:
- Deterioro y envejecimiento debidos al paso del tiempo, que puede llegar a comprometer la
- Sobrecargas superiores a las proyectadas inicialmente, debido a cambios de uso o cambios y/o reajustes de
- Sobrecargas superiores a las proyectadas inicialmente, debido normalmente a cambios de
- Errores de cálculo, proyecto y/o ejecución.
- Pérdida de fuerza de los
- Apertura de huecos en muros y forjados
- Actuación conjunta a actuaciones de reparación de elementos con problemas de durabilidad y oxidación de armado, impactos y
- Variaciones de la geometría estructural con objeto de alojar instalaciones, ascensores o huecos no
- Minoración de las secciones portantes de los
- Intervenciones por factores externos de prevención al fuego y antisísmicos.
¿Cómo se refuerza con un postesado exterior?
El postesado exterior es, junto con el refuerzo con fibra de carbono, el sistema de refuerzo más recomendado por los especialistas.
De hecho, en ciertas ocasiones se utilizan estas dos tecnologías de manera conjunta para lograr mayores prestaciones.
El postesado exterior es una técnica de refuerzo que se basa en la introducción de esfuerzos, de forma controlada, opuestos a las cargas actuantes en la estructura.
De esta forma se controla la respuesta estructural de vigas, losas, dinteles y pilares, logrando que soporten las cargas en servicio de manera más eficiente:
- Se controlan las flechas y
- Se cierra la fisuración
- Se incrementa en varias veces la carga de
Estas técnicas permiten modificaciones muy importantes del esquema estático: duplicar o triplicar luces eliminando pilares, cambios de uso, etc.
El formato a emplear depende de la geometría y carga, y en general se usan tendones y barras de acero de alta resistencia y, en los últimos años, tendones de materiales compuestos por su muy alta durabilidad.
Constructivamente se integra en un recrecido de las secciones de hormigón armado, o bien externamente como tirantes vistos.
Aunque es un método de refuerzo muy efectivo no debe olvidarse los problemas que el postesado exterior presenta en caso de incendio.
El acero es mucho más susceptible al fuego que el hormigón, por lo que en el caso de las armaduras, tanto pretesas como postesas los recubrimientos de hormigón actúan como protección frente al fuego; pero en el caso postesado exterior visto, éste no se beneficiará de la capacidad protectora del hormigón.
Por otro lado, el fuego provocará en los elementos postesados una pérdida de pretensado, por lo que se reducirá significativamente la capacidad portante del refuerzo, provocando esto en un gran número de ocasiones el colapso.
Por último, cabe señalar que el diseño y aplicación del postesado se rige por el Código Estructural y el Eurocódigo 2.
¿Cómo se refuerza con materiales compuestos de fibra de carbono?
El refuerzo con materiales compuestos de fibras de carbono es una técnica que cada vez se emplea más en el ámbito de la construcción y que está plenamente reconocida por el Código Estructural.
Esto es debido a factores vinculados a su gran evolución en los últimos años y sus excelentes propiedades que hacen que durante la puesta en obra de estos materiales se pueda ahorrar entre un 25 a un 50% del coste total con respecto a otros métodos de refuerzo.
Lo que hace tan conveniente el uso de materiales compuestos de fibra de carbono es:
- Capacidad mecánica: Tiene una elevada relación resistencia/peso, una gran resistencia a tracción y un elevado módulo elástico similar al del acero pero con menor densidad y mayor resistencia, por lo que se consigue incrementar de manera muy significativa la respuesta del elemento estructural a flexión, a cortante y a compresión.
- Alta durabilidad en ambientes
- Resistencia a la corrosión.
- Gran versatilidad, que permite presentar soluciones óptimas para cualquier tipo de estructura, desde forjados, cubiertas, puentes, paramentos verticales, pilares,
- Escaso aumento del volumen de refuerzo
- Ligereza y flexibilidad
- Gran facilidad de transporte, manipulación e instalación
- No requiere prefabricación, se corta in situ con una instalación muy rápida
- Bajo coste de instalación y mantenimiento
- Flexibilidad y adaptabilidad
Por otro lado, el inconveniente de este sistema de refuerzo es su resistencia al fuego, debido a que la matriz epoxídica a partir de 60ºC alcanza su temperatura de transición vítrea, por lo que se debe proteger mediante gunitado o proyección por capas o capas de revestimiento de yeso con el grueso adecuado a la capacidad de resistencia al fuego que se prevea.
El refuerzo estructural con fibra de carbono se compone de las fibras con capacidad para reforzar las estructuras y la matriz en la que éstas se embeben que suele ser de naturaleza polimérica.
Consiste en la adhesión monolítica, mediante resinas epoxídicas, de laminados conformados (con grosores de 2 a 4 milímetros) de tejidos adaptables a la geometría existente conformados por fibras entrelazadas y cosidas; además también es posible, aunque menos habitual, la inserción de barras conformadas a modo de armadura interior con diámetros entre los 6 y los 16 milímetros.
Se aplica para trabajar con esfuerzos a flexión, cortante y a confinamiento, en lugares como forjados unidireccionales y bidireccionales, vigas, etc.
Se pueden colocar de distintas formas según el formato en el que se presente la fibra de carbono:
- En forma de laminados conformados y en tejidos adaptables, que necessitaràn en primer lugar de una capa de imprimación de resina epoxi que garantice la adhesión, se cortan y presentan las piezas y se van presionando con un rodillo para que queden completamente impregnadas hasta la saturación de la fibra de
- Como armadura, se abren unos canales con disco de corte de tamaño suficiente para contener en su interior las barras y el adhesivo epoxi.
Debido a su elevada aplicación, existen varias guías y normativas vinculadas al uso de este material que están en constante desarrollo. A nivel mundial, las guías más utilizadas son la guía ACI 440 del American Concrete Institute, las guías TR55 y TR57 de la Concrete Society UK y el boletín 14, 35 y 90 de la Fédération internationale du béton (FIB).
¿Cómo se hace un recrecido de la sección de hormigón?
Cuando una estructura de hormigón deba ser ajustada para cumplir los requisitos de seguridad y funcionalidad en su nuevo uso, o cuando haya sufrido un deterioro significativo y sea más conveniente incrementar secciones en lugar de reparar lo existente, será necesario incrementar la sección original.
Los casos más habituales de este tipo de actuaciones de refuerzo se hacen en las secciones de pilares de hormigón armado o metálicos y secciones de forjados y vigas de hormigón.
Según el elemento estructural en el que se deba intervenir, la necesidad de realizar el recrecimiento será por diversas razones:
- En el caso de pilares de hormigón o metálicos, puede deberse a:
- Un aumento de las cargas debido a la adición de nuevas plantas o de un aumento de las cargas de
- Daños en la sección estructural debidos a la corrosión de las armaduras o perfiles metálicos, daños por carbonatación o cloruros y acciones accidentales como impactos, incendios o sismos.
- En forjados y vigas de hormigón, las causas pueden proceder de:
- Un aumento de sobrecargas de uso o cargas
- La necesidad de añadir una capa de compresión con el objetivo de mejorar el reparto de
- Daños en la sección provocados por la corrosión de las armaduras, por carbonatación y por acciones accidentales como incendios y sismos.
El recrecido de secciones de hormigón se realiza aportando hormigón vertido teniendo en cuenta el Código Estructural que especifica sus características o mortero de reparación, según la norma UNE-EN 1504-3 que especifica una amplia gama de productos válidos clasificados según sus prestaciones en R3 y R4 cuando la reparación a acometer es estructural.
Una vez endurecidos y anclados monolíticamente a la estructura original otorgarán las prestaciones deseadas. El éxito de este tipo de intervenciones depende fundamentalmente de:
- Verificar que la causa del daño ha
- Evaluar el estado del elemento estructural mediante un estudio
- Redactar un proyecto técnico bien redactado a través de personal
- Contar con una empresa aplicadora acreditada, solvente y medios humanos y auxiliares
- El sistema de aplicación
- La preparación de los soportes para garantizar un anclaje adecuado y un éxito de
- La tipología de los materiales utilizados, que deben ser adecuados a la intervención y de calidades certificadas que dé garantías de un resultado satisfactorio.
- El control de las condiciones de aplicación, como la compactación del vertido, el curado, las temperaturas y condiciones
Es por lo tanto fundamental tener un proyecto bien definido que contemple todos los aspectos antes mencionados.
Las posibilidades de aplicación del mortero u hormigón son las siguientes:
Proyectado
La proyección mecánica de hormigón o mortero, permite la aplicación sin la necesidad de realizar labores previas de encofrado de la sección a incrementar.
Esto se consigue a través de la proyección del material sobre el soporte a gran velocidad, consiguiendo de este modo la compactación del mismo.
En el caso de que el edificio se encuentre en uso a lo largo de las intervenciones, esta no será una opción válida dado que generan molestias y suciedad. Aunque en ubicaciones como la rehabilitación de pasarelas flotantes en carrera de mareas este es el método más utilizado, ya que no es necesaria la utilización de encofrados.
Inyectado
La inyección es el proceso de rellenado de discontinuidades en elementos de hormigón mediante la adición a presión de morteros muy finos y fluidos mediante maquinaria específica en el interior de un encofrado.
En actuaciones de recrecido mediante inyectado es especialmente importante contar con personal capacitado para los trabajos.
Vertido
Otra opción para la adición de mortero u hormigón es el vertido de estos materiales dentro de un encofrado por gravedad, previamente preparado, del que se debe garantizar una perfecta estanqueidad para evitar que se produzca la salida de material.
Tanto el vertido como el inyectado necesitarán una mayor inversión en medios auxiliares para su aplicación, como encofrados y puntales, lo que será un factor decisivo al escoger el método de aplicación.
Aplicación manual
Normalmente los morteros se aplican manualmente al realizar pequeñas reparaciones localizadas. No es muy habitual emplear este método de aplicación para realizar recrecidos de secciones de hormigón, pero aun así debe considerarse su conveniencia para cada caso particular.
En este tipo de aplicación se debe tener muy en cuenta que el material esté adecuadamente compactado para evitar coqueras y discontinuidades.
Los pasos de aplicación de los sistemas de recrecido del hormigón son:
- Realizar un estudio previo para evaluar el elemento adecuadamente, colocar apeos y hacer una limpieza exhaustiva y adecuación de los soportes para favorecer una correcta ejecución
- Picado del hormigón en mal estado, definido por los análisis y estudios previos en base a las afectaciones que tenga por las patologías.
- Limpieza de las armaduras por medios manuales o mecánicos.
- Pasivación de las armaduras, basada en la colocación de un recubrimiento de las armaduras para crear una protección con ambiente alcalino y conseguir una correcta
- Colocación del armado adicional en recrecidos de mayor sección o con una gran variación e
- En el caso de que no se asegure la correcta adhesión del mortero por falta de rugosidad, se aplicará un puente de unión
- Aplicación del recrecido según el método
- Controlar el curado del hormigón para garantizar la durabilidad y protección del recrecido
¿Cómo se refuerza con acero estructural?
El refuerzo de estructuras de hormigón armado mediante la técnica de la adhesión de chapas o perfiles de acero es el método de refuerzo más empleado en todo el mundo a la hora de ejecutar operaciones de refuerzo estructural.
Este método se puede emplear en el refuerzo de cimientos, pilares y jácenas, y en todos los casos se debe garantizar una adecuada protección del acero de refuerzo frente a procesos de corrosión y frente al fuego.
El método consiste básicamente en la adhesión de chapas o perfiles de acero normalizados, que trabajarán solidariamente con la estructura de hormigón existente, garantizando una adecuada transmisión de cargas mediante unión soldada de los perfiles de acero, pernos de anclaje o mediante materiales sintéticos de base epoxídica.
En este tipo de refuerzos, se debe prestar especial atención a la preparación tanto del soporte, como de las propias chapas de refuerzo, en tanto que condicionan de manera inexorable la calidad y resistencia final del refuerzo.
Con respecto al soporte, deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones:
- No debe presentar irregularidades superiores a 2mm
- La resistencia al arrancamiento debe ser mayor a 1,5MPa
- Debe presentar una superficie limpia y moderadamente rugosa
Con respecto a las chapas y perfiles de acero, deben tenerse en cuenta las siguientes consideraciones:
- Deben ser perfiles normalizados fabricados bajos estándares de calidad
- Antes de la instalación, el perfil debe estar completamente limpio
- Se debe garantizar una adecuada protección contra la corrosión
Teniendo en cuenta todo lo anterior, así como las prescripciones de las normativas se puede concluir que el sistema de colocación de este tipo de refuerzos será:
- Preparación del soporte según los requisitos previamente definidos
- Preparación del acero de refuerzo según requisitos definidos
- Replanteo del refuerzo sobre el soporte
- Soldadura, colocación de pernos y anclajes o aplicación del adhesivo epoxídico sobre el soporte y el acero
- En caso de utilización de adhesivos epoxídicos, ajuste de la chapa o perfil de acero en su posición definitiva presionando contra el soporte hasta garantizar la expulsión del adhesivo sobrante
- En caso de utilización de adhesivos epoxídicos , limpieza de resto de adhesivo
Como alternativa al encolado con adhesivo epoxídico de consistencia espatulable anteriormente descrito, puede efectuarse el relleno entre la chapa de acero y el soporte mediante la inyección o vertido de una resina epoxídica fluida, previo sellado del perímetro de la placa y la adecuada disposición de boquillas de entrada y purga.
Cabe señalar el problema que supone la acción del fuego en caso de que el único sistema de anclaje de las chapas al hormigón sea el adhesivo epoxídico, ya que este tipo de adhesivos pierden sus capacidades mecánicas a temperaturas relativamente bajas.
¿Cómo se añade o reemplaza una armadura?
Entre las causas más habituales que derivan en la necesidad de añadir o sustituir armadura pasiva en una estructura de hormigón armado debemos destacar dos principalmente:
- Adición de armadura pasiva con objeto de cumplir los requisitos que establece el Código Estructural sobre la cuantías de Una estructura puede estar incumpliendo esta normativa por:
- Cambio de uso de la estructura, requiriéndose más resistencia que para la que fue proyectada
- Grave oxidación en las armaduras, que se traduce en pérdida de sección resistente
- Reemplazo de armaduras como consecuencia de pérdida de sección resistente por procesos de corrosión o rotura directa
Independientemente de la causa que motiva la adición de nueva armadura pasiva, esta se debe llevar a cabo siguiendo las pautas establecidas en la reglamentación de referencia (Código Estructural); en dicha Instrucción se establece la diferencia entre anclajes de armadura y solapes (empalmes) de armadura.
El Código Estructural, en el caso de adicción o reemplazo de armadura por empalme, permite el empleo de las siguientes técnicas:
- Empalmes por solape
- Empalmes por solapo de grupos de barras
- Empalmes por solapo de mallas electrosoldadas
- Empalmes por soldadura (se rigen por la Norma UNE 36832:97)
- Empalmes mediante dispositivos mecánicos especiales (se deberá atender a las especificaciones emitidas por el fabricante)
Por su parte, las características requeridas a los anclajes en el Código Estructural quedan definidas en el punto49.5 de la reglamentación, que aporta datos numéricos exigibles, por ejemplo de las longitudes de anclaje.
Por último, es importante tener en cuenta que, en líneas generales, la longitud neta de barra a emplear, tanto en el caso de anclajes como en el caso de empalmes, se determinará según los siguientes criterios:
- Diámetro de la barra de acero a emplear
- Límite elástico del acero a emplear
- Posición de la barra
- Resistencia característica del hormigón
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