Humberto Rafael Fuchs Hernández. U.C.V 1975 Ingeniero Civil Mención Sanitaria. Especialista de Concreto, en Protección, reparación y mantenimiento de Obras C.I.V. 16.397 – S.V.I.C. 4.676 Desde 1999 - Ingeniero Asesor en Patología de obras y Gestión de Calidad en Construcción/ Director-Editor Revista OBRAS. Desde 2011 - Profesor contratado IUPSM Caracas – Cátedras de Mantenimiento de Obras y Calidad de Materiales Facilitador de cursos en Centro Ingenieros de Carabobo, Delta Amacuro y Puerto Ordaz. 2006 a 2008: Coordinador Civil de los avaluos de: VENALUM y Metro de Caracas 2004 a 2008 - Asesor de Empresas de Tecnología de materiales: I.P.A de Venezuela y GROUTEX PRODUCTOS. 1998 a 2004 - Asesor de Empresas de concreto premezclado, Mixto Lara, Barquisimeto y CEMEX Vzla. 1987 a 1998 - Técnico de ventas, Gerente de Zona, Gerente de Ventas y Gerente de Operaciones , M.B.T. de Venezuela C.A. (BASF Construcción Chemicals) Tutor Industrial de Tesis de grado en: U.C; IUPFA; UCLA y IUPSM. 1977 a 1986 - Gerente de Planta en empresas de concreto premezclado, Hormigón CA., Grupo CONCECA (HolcimINVECEM) y Mezcladora Mixto de Listo, (CEMEX - Venezolana de Cementos). Valencia 1975 a 1977 - Ingeniero I, II y III en M.S.A.S. Dirección de Malariología 1975 a 1977 - Ingeniero de Proyectos Hidráulicos.
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Patologías en Edificaciones y Obras Civiles Caracas Junio 2014
PATOLOGÍA - Concepto • La patología es la rama de la medicina encargada del estudio de las enfermedades en los humanos.
La Patología en Ingeniería Civil, es la rama encargada del estudio de las enfermedades de las obras civiles.
PATOLOGÍA - Concepto De forma más específica, esta es una disciplina de la ingeniería Civil, que se encarga del estudio de los cambios estructurales y funcionales que se hallan en los elementos componentes de una obra civil. La Patología utiliza métodos destructivos y no destructivos, visuales, mecánicos, radiológicos, ultrasónicos, análisis y cálculos para tratar de explicar las causas de los defectos y daños, así como de sus manifestaciones, al tiempo que propone bases racionales para la intervención, rehabilitación, reparación, reforzamiento, restauración o preservación de la Obra según sea el caso.
Patología una ¡moda! Los ingenieros Civiles y Arquitectos, están formados para?
Crear, Diseñar y Construir
No para atacar las enfermedades de las obras, ni curarlas, porque para eso se requiere de entender los síntomas y las señales que nos envían esas Obras.
¿Qué es ser PROFESIONAL?
• Persona que conoce lo que hace responsablemente. • Persona que hace con responsabilidad lo que sabe.
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• CONOCIMIENTO.
Es un BIEN. EL SABER COMO (KNOW HOW )
• RESPONSABILIDAD.
Aspecto ETICO, MORAL E INDIVIDUAL Como deber de asumir las consecuencias de nuestros actos.
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FORMACION
NACER NACER
MORIR MORIR
APRENDIZ AJ E
CONTINUO
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PROCESO DE FORMACION
CONOCIMIENTO
UNIVERSIDAD
PROFESIONAL RESPONSABILIDADES
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• CODIGO DE ETICA.
Mantener actualizados los conocimientos.
• Ejercer el área escogida con responsabilidad.
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•
El ejercicio de la Profesión es algo serio y responsable.
•
Pertenecemos a una profesión donde su EJERCICIO está regido por una LEY NACIONAL.
•
Esto debería hacernos pensar en lo serio y responsable del nuestro ejercicio profesional!
Los errores de los Abogados se ocultan en archivos
Los errores de los médicos son enterrados
Pero los errores de los ingenieros se exponen!
Factor importante a asumir: • LA ACTITUD PROFESIONAL
La Patología en Estructuras de concreto armado
1er Aspecto • Entender nuestro entorno. Ubicarnos en nuestras realidades como sociedad, como ciudadanos. “La presencia de tipos de patologías, en las obras civiles, está directamente vinculada a la sociedad a la que pertenecen” H Fuchs (Maturín 2013) Cómo diseñamos Cómo proyectamos Son las pautas para la aparición de patologías en Obras Civiles
Cómo construimos Cómo mantenemos y Cómo utilizamos
2do aspecto: La Calidad • La realidad de la Gestión de la Calidad de las Obras Civiles
Fases: Diseño - Calculo - Construcción + El deber ser - Generar o proveer las bases de un programa de Mantenimiento (Documento Técnico de Mantenimiento – DOTEMA)
Esquema general de una construcción Especificaciones
Cómputos Planos
Materiales
Seguridad
Cálculo
OBRA CIVIL
Diseño
QA/QC
(DOTEMA)
Sistemas constructivos
Proveedores Tiempo de Ejecución
Ambiente
Constructor
3er aspecto: Factores importantes Presupuesto Tiempo ejecución MANO de OBRA
Escaso / Disminuido Corto / Alargado (suspensión) Poco calificada / Desmotivada/ Alta rotación.
QA /QC
Mal enfocada / Soslayada/ Inexistente
4to aspecto: Condiciones de Uso y Exposición Después de ejecutada o construida
• La OBRA CIVIL se verá afectada por:
• El USO
• EL AMBIENTE
Consecuencias • (-) Vida útil menor • Incremento de: Deterioros – Daños – Defectos • Mayor número de patologías existentes
5to aspecto: El Conocimiento de los Materiales • Cuando hay un daño o un defecto este se refleja en “el MATERIAL”. • Por lo tanto debemos conocer los materiales con que construimos las obras civiles.
Materiales mas utilizados • Concreto • Morteros • Acero • Aluminio • Madera • Vidrio
Existe mucho desconocimiento o mejor dicho poco conocimiento de sus propiedades y comportamiento.
Recordemos que no existe una obra civil que sea de un solo material
Propiedades de materiales Elasticidad – Ductilidad: Implica movimiento Resistencia: Compresión Tracción Flexión Abrasión Fatiga Químicos Bacteriológicos Conductividad: Térmica Acústica
Factor atenuante de los movimientos: Las Juntas • Elementos claves en toda obra civil • Tipos de junta: 1.- Control o Retracción 2.- Construcción 3.- Aislamiento o Dilatación Todo material se mueve, y cada uno posee su forma y grado de hacerlo, por lo tanto en donde unen al menos dos materiales diferentes debe haber una junta.
Daños y Defectos El Equilibrio en las Estructuras
EL EQUILIBRIO EN LA ESTRUCTURA “El Concepto de Equilibrio” Equilibrio en la Naturaleza
Equilibrio en Construcción
Acción
Cargas
Por Equilibrio Reacción
Capacidad de soporte
Acciones y Reacciones Químicas
Cargas Actuantes
Capacidad de Soporte
Mecánicas
Físicas
Biológicas
Carga Viva Carga Muerta Abrasión Erosión
Calor Escarcha Humedad Agua etc.
Ácidos Álcalis Aceites Grasas Microorganismos
Hipótesis Normas Cálculos Dimensiones Detalles
Diseño de Mezcla Rel: a/c Contenido cemento Agregados Aditivos
Colocación Refuerzo Vibración Curado
Diseño
Calidad del Concreto
Ejecución
Modelo de Equilibrio de una Estructura de Concreto
Concepto de Equilibrio en la Práctica Químicas Químicas Mecánicas Mecánicas
Biológicas Biológicas Físicas Físicas
Diseño Diseño
Calidad Calidad del del Concreto Concreto
Ejecución Ejecución
Daño por impacto por variaciones en las condiciones de uso.
Concepto de Equilibrio en la Práctica Químicas Químicas Mecánicas Mecánicas
Físicas Físicas
Diseño Diseño
Calidad Calidad del del Concreto Concreto
Biológicas Biológicas
Ejecución Ejecución
Cangrejeras por deficiente vibrado del concreto y posterior corrosión del acero
Concepto de Equilibrio en la Práctica Químicas Químicas Mecánicas Mecánicas
Físicas Físicas
Diseño Diseño
Calidad Calidad del del Concreto Concreto
Biológicas Biológicas
Ejecución Ejecución
Incremento del daño superficial, por ataque químico de aguas residuales o contaminación ambiental no contemplada.
Concepto de Equilibrio en la Práctica Químicas Químicas Mecánicas Mecánicas
Diseño Diseño
Físicas Físicas
Calidad Calidad del del Concreto Concreto
Biológicas Biológicas
Ejecución Ejecución
Combinación de factores, concreto con parámetros no adecuados, asentamiento, segregación y otros.
Causas mas comunes de daños y fallas Daños y Fallas
Mecánicas
Químicas
Corrosión de acero de refuerzo
Físicas Carbonatación
Impacto Sobrecargas Movimiento Explosión Vibración
Actividad biológica Agentes agresivos Reacción Alkaliagregado
Sales
Contaminantes corrosivos
Corrientes de pulverización
Retracción Temperatura
En mezcla
Erosión Hielo-deshielo Desgaste
Por ambiente externo
Cloruro de sodio
Cloruro de sodio
Cloruro de calcio
Otros contaminantes
Síntomas, señales • Un Síntoma es, en medicina, la referencia subjetiva que da un enfermos por la percepción o cambio que reconoce como anómalo o causado por un estado patológico o enfermedad. • En Ingeniería Civil un Síntoma es, la referencia subjetiva que da una obra, estructura o elemento de las mismas, por la percepción o cambio que se reconoce como anormal o causado por un estado patológico.
CAUSAS DE FALLAS
Proyectos
46 %
Ejecución
28 %
Mantenimiento
14 %
Mano de Obra
12 %
Restauración del Equilibrio en Estructuras de Concreto Armado
Fiabilidad / Confiabilidad Ingeniería fiable o confiable es un campo de la ingeniería que se encarga del estudio, la evaluació n y la gestió n de la fiabilidad en el ciclo de la vida : La capacidad de un sistema o componente para llevar a cabo su funciones requeridas en condiciones establecidos para un período de tiempo especificado.
Durabilidad • La durabilidad es la capacidad de mantener la función de servicio de un producto, componentes, montaje, o construcción sobre un tiempo especificado. • La Servicialidad se considera como la capacidad de desempeño por encima de las funciones para las que fue diseñado y construido
Vida Útil • Vida ú til (del componente de construcció n o material) es el período de tiempo después de la instalació n (o en el caso de la colocació n del concreto) durante el cual todas las propiedades superan los valores mínimos aceptables cuando son rutinariamente mantenidos.
Gastos de mantenimiento y reparación en países desarrollados
País
(UEDA, TAKEWAKA, 2007).
Gastos construcciones nuevas.
Gastos de Mantenimiento y Reparación.
Gastos Totales de Construcción.
(Billones Euros)
(Billones Euros)
(Billones Euros)
85,6
79,6
165,2
(52%)
(48%)
(100%)
99,7
99,0
198,7
(50%)
(50%)
(100%)
58,6
76,8
135,4
(43%)
(57%)
(100%)
60,7
61,2
121,9
(50%)
(50%)
(100%)
Francia
Alemania
Italia
Reino Unido
Vida Útil de Diseño
Vida útil 10 años
Tipos
Ejemplos
Temporales
Obras temporales,
10 años
Pequeña vida útil
Construcciones utilizadas para procesos industriales de corta duración
30 años
Media vida útil
La mayoría de construcciones industriales
60 años
Vida útil normal
Obras públicas, escuelas, hospitales, casas, edificios, centros comerciales, etc.
120 años
Vida útil larga
Obras de gran magnitud y responsabilidad, puentes, metros, viaductos, muelles, puertos, etc.
Fuente: Guía de Durabilidad de Construcciones y Elementos Constructivos, Productos y Componentes.
Tipos de Vida útil • Se han definido tres tipos de vida ú til (Sommerville, 1986). • 1. Vida útil de servicio técnico es el tiempo de servicio hasta cuando un estado inaceptable definido se alcanza, tales como desprendimiento del hormigó n, el nivel de seguridad por debajo aceptable, o la falla de elementos. • 2. Vida útil funcional es el tiempo de servicio hasta que la estructura no cumple con los requisitos funcionales, tales como las necesidades para aumentar el despacho, superior del eje y cargas de las ruedas, o ampliació n de la carretera. • 3. Vida útil económica es el tiempo de servicio hasta que la sustitució n de la estructura (o parte de ella) es econó micamente má s ventajosa que mantenerlo en servicio.
Evaluación y Definición del Estado Real de la Estructura
Estructura de la EN 1504 EN 1504 – 1 Definiciones
EN 1504 – 9 Principios para el uso de los productos
EN 1504 – 10 Aplicación en sitio y Control de Calidad de los Trabajos
Otras pruebas de ensayo
EN 1504 – 2 A 7
Métodos de ensayos (cerca de 65 normas)
Productos •
Protección de superficies
•
Morteros de reparación
•
Materiales de adherencia
•
Materiales para inyección
•
Productos de anclajes
•
Revestimientos de acero
EN 13 396 (penetración de cloruros) . . . EN 14 497 (estabilidad a las filtraciones)
EN 1504 – 8 Control de la Calidad de los Productos
Fases de Reparació n Gestión de la Estructura
Proceso de Evaluación
Condiciones e Historia de la Estructura
Defectos y Fallas, Clasificación y causas.
Planificación General
Opciones Principios Métodos
Documentación de Mantenimiento
Diseño de los Trabajos de Reparación
Ejecución de los Trabajos de Reparación
Definición del Uso previsto de Los Productos.
Elección y uso de equipos y productos
Pruebas de Aceptación
Requerimientos: Substrato Productos Trabajos Especificación Planos
Ensayos de Control de Calidad
Trabajos correctivos
Salud y Seguridad
Documentación
Aceptación del Trabajo
REHABCON Proporciona un manual para los usuarios a elegir la estrategia para la rehabilitación de estructuras de hormigón Inversión económica
Inventario de activos
Política de Mantenimiento
Valoración
Requerimientos no técnicos
Requerimientos técnicos
Ejecución de los trabajos de Reparación
Actualización de la inversión
Urgencia de la Intervención
Sistema de Reparación
Selección del sistema óptimo de Reparación
Proyecto REHABCON
Estrategia de Intervención
Figura 1.- Esquema general del procedimiento descrito en el Manual
Evaluación y definición del estado real de la estructura. (Inventario de daños) Conformación de un equipo de trabajo. • Actitud profesional ante la situación. • Responsabilidad de la actuación.
Evaluación y definición del estado real de la estructura. (Inventario de daños) Deberá ser llevada a cabo por personal idóneo altamente calificado y experimentado e incluye : Inspección visual. Revisión de los cálculos estructurales. Condiciones de reconocimiento Evaluación final. Reporte de la condición de la estructura.
Selección de la Estrategia de Reparación 1era Evaluación Requerimientos mínimos para evaluar los daños, defectos y sus causas
Elegir opciones
Condiciones presentes Enfoque del diseño original Ambiente y contaminación Condiciones durante la construcción Condiciones de uso Historia de la estructura Uso futuro
Definición de los objetivos y estrategia de la reparación Estrategias para reparar o intervenir las estructuras de las obras civiles (Según EN 1504 – 9)
Para rehabilitar estructuras de concreto existen actualmente diferentes alternativas de solución que consideran las causas y agresores, así como el manejo de la corrosión
Re-análisis de la capacidad estructural, que puede dar lugar a degradación de la función de la estructura de hormigón. Prevención o la reducción de un mayor deterioro, sin mejora de la estructura de hormigón. Mejora, consolidación o reparación de la totalidad o parte de la estructura de hormigón Reconstrucción de la totalidad o parte de la estructura de hormigón Demolición de toda o parte de la estructura. No hacer nada por un cierto tiempo, dejarlo como está.
Selección de la Estrategia de Reparación 1era Evaluación Opciones. Hacer nada Re analizar Reducir o prevenir aún mas el deterioro Mejorar, fortalecer o restaurar Reconstruir Demoler
Elegir principios apropiados para la opción seleccionada
Uso previsto, vida de diseño y vida útil • Características de rendimiento requeridos • Rendimiento probable a largo plazo de la protección u obras de reparación • Las oportunidades para una mayor protección y Monitoreo • Número Aceptable y Costo de Reparación, Futuro y Ciclos • Costo y Financiamiento de la Protección alternativa u opciones de reparación, incluyendo el mantenimiento futuro y Costo de acceso • Propiedades y métodos de preparación de los existentes sustrato • Aparición de estructura protegida o reparados
Métodos para evaluación del concreto. SINTOMAS
MANIFESTACIONES EXTERNAS
Fisuras / Grietas
Delaminación.
Deflexión por cargas de servicio.
Movimientos de servicio - Condiciones de exposición.
Filtraciones.
Condiciones de temperatura y humedad.
Geometría externa.
Métodos para evaluación del concreto. Métodos de Evaluación
PROPIEDADES MECANICAS Esfuerzos de Compresión. Calidad del concreto Esfuerzos de tensión Esfuerzos de flexión Resistencia a la abrasión Esfuerzo de adherencia
ACCIONES QUIMICAS Actividad electro-química. Profundidad de carbonatación. Reacción álcali agregado. Contenido de cloruros.
CONDICIONES FISICAS Uniformidad. Sistema de vacíos. Vacíos / delaminación. Localización - Condición del acero de refuerzo. Permeabilidad al agua. Permeabilidad al aire. Absorción de agua.
Causas que determinan las opciones de reparar Tabla. Tabla de daños y sus opciones de reparación Causas Electroquímica Carbonatación
Daños
Opción de reparación
Corrosión
Protección catódica
Agrietamiento
Extracción de cloruros por electrólisis
Cloruros
Realcalinización Inhibidores químicos Tratamiento superficial (impregnación) Parcheos
Químicos
Expansión
Sellado
Agua
Agrietamiento
Tratamiento superficial
Sulfatos
Lixiviación
Parcheos
Ácidos
Pérdida de resistencias mecánicas. Filtraciones
Reforzamiento con fibra de carbono, láminas de acero, etc.
Agrietamiento
Inyección
Retracción
Delaminación
Sellado
Abrasión
Desgaste superficial
Tratamiento superficial
Físicas
Cavitación
Parcheos
Impacto
Reforzamiento con fibra de carbono, láminas de acero, etc.
Hielo/deshielo Mecánicas
Agrietamiento
Asentamientos
Deflexiones
Errores en ejecución
Pérdidas de resistencias mecánicas
Diferentes cargas distintas a las establecidas
Reforzamiento con fibra de carbono, láminas de acero, etc.
Métodos para evaluación del concreto. Equipo Necesario y el personal idóneo.
Selección de la Estrategia de Reparación 2da: Entender las Condiciones. Daños y Defectos en el concreto
Elija un principio Adecuado a la Opción preferida
Elija un Método
1.- Protección contra la humedad 2.- Control de la humedad 3.- Restaurar el concreto
Corrosión en acero de refuerzo Preservar o restaurar
Pasivación
4.- Refuerzo estructural
Aumento de la resistividad
5.- Resistencia física
Control catódico
6.- Resistencia química
Protección catódica Control de áreas anódicas
Selección de la Estrategia de Reparación 3era: Selección de Método de Reparación. • Adecuado al tipo y causa o
Elija un método
Elija materiales adecuados
combinación de causas y en la extensión de los daños o defectos. • Adecuado a las condiciones futuras de servicios • Adecuado a la opción de protección o reparación seleccionada. • Que cumpla con los principios seleccionados • La disponibilidad de los productos y sistemas que tienen el valor técnico en prolongar la vida útil de la estructura
Selección de la Estrategia de Reparación 3era: Selección de Método de Reparación. Detalles de Inspección y Requerimientos De Mantenimiento
• Registro de los trabajoss de protección que han sido llevado a cabo • Instrucciones sobre la inspección y mantenimiento que se deben realizar durante el resto de la vida de diseño de la reparación y de la estructura
Definición de los objetivos y estrategia de la reparación Re-análisis de la capacidad estructural, que puede dar lugar a degradación de la función de la estructura de hormigón.
Llevar a cabo los cálculos necesarios a fin de determinar la funcionabilidad de la estructura y determinar así si existen posibilidades de afectación en la misma
Vale menos hacerlo bien desde el diseño que después, una vez en función. La Ley de Sitter establece que el costo de una reparación (intervención) es 125 veces MAYOR que si hubiéramos hecho la consideración correcta en el DISEÑO