"Debilidad" Superficial en Losas de Hormigon

La llamada "debilidad" superficial del hormigón es un fenómeno que, si bien se produce en mayor o menor medida en todos los elementos estructurales, suele tener alto impacto y ser de preocupación en aquellos elementos sometidos a desgaste y abrasión. Uno de los elementos estructurales sometidos a mayor desgaste son sin duda los pavimentos y pisos industriales. Este fenómeno se produce a causa de una mayor concentración de agua en la zona superficial debido a la exudación. La exudación es una forma de segregación producida por la incapacidad de los materiales componentes del hormigón para retener la totalidad de la masa de agua incorporada. Entre los materiales componentes del hormigón, agua es el material de menor densidad por lo que tiende a migrar a la superficie y, consecuentemente, la relación a/c (agua / cemento) de esa zona es diferente (siempre mayor) que la del resto de la masa de hormigón y, consecuentemente, la resistencia mecánica de esa zona resulta diferente (siempre menor) lo que causa "debilidad" superficial..






Figura N° 1: la exudación hace que la relación a/c de la zona superficial resulte mayor que la del resto de la masa de hormigón por lo cual la resistencia de esta zona resulta menor. Este fenómeno produce la "debilidad" superficial.






Existen factores que pueden facilitar esta "debilidad" superficial que puede manifestarse como "empolvamiento" (ver figura N° 2) y hasta "peladura" superficial (ver figura N° 3). Entre las causas habituales (puede haber otras) que favorecen la magnificación del fenómeno se pueden mencionar:
a) Uso de hormigones de alta relación a/c.

b) Uso de granulometrías discontinuas que no favorezcan la retención de agua de la mezcla.

c) Falta o inadecuado curado del hormigón.

d) Incorporación superficial de agua para "facilitar" las tareas de terminación. e) Uso de agregados con alto contenido de polvo. f) Carbonatación del hormigón en estado fresco en ambientes cerrados con alta concentración de CO2. g) Congelación durante edades tempranas del hormigón.




Figura N° 2: el "empolvamiento", en los casos más evidentes, se manifiesta con el fácil desprendimiento de polvo sobre la superficie del hormigón a través del simple paso de un dedo (como en la foto).








Como se mencionó antes, la "debilidad" superficial es un fenómeno conocido y prácticamente inevitable. Sin embargo cuando se prevé un alto tránsito y/o abrasión sobre un piso industrial pueden tomarse ciertas medidas constructivas que permitan minimizar este fenómeno. A continuación se enumeran algunas de las prácticas más utilizadas (en algunos casos se combinan más de una de estas recomendaciones):

a) Utilizar un hormigón de baja relación a/c, utilizando agregados de granulometría contínua y bajo asentamiento de manera de minimizar la exudación. En pisos y pavimentos se recomienda utilizar un asentamiento de 5 a 6 cm con aditivos plastificantes.

b) Como alternativa puede especificarse un asentamiento mayor (generalmente 10 cm) de manera de "facilitar" la aparición de cierta cantidad de agua de exudación sobre la superficie. Esta agua de exudación se aprovecha incorporando en forma de espolvoreado uniforme de una mezcla seca de cemento y arena de cuarzo (también puede incorporarse un pigmento a esta mezcla seca) denominada "endurecedor de superficie". Esta mezcla seca, al incorporarse al agua de exudación mediante un fratasado, disminuye considerablemente la relación a/c superficial y, consecuentemente, la resistencia al desgaste.

c) Otra alternativa, aunque menos utilizada, consiste en utilizar una manta que posee una tela semipermeable y otra permeable entre las cuales se genera un vacío que permite la extracción del agua de exudación y, por esta razón, aumenta la resistencia al desgaste del hormigón. d) Cualquiera sea la alternativa elegida, siempre se recomienda comenzar inmediatamente las operaciones de curado del hormigón de manera de evitar la pérdida superficial de agua y, permitir una adecuada hidratación de las partículas de cemento pórtland. e) Evitar el contacto del hormigón joven con ambientes cerrados de alta concentración de CO2 o sometidos bajas temperaturas (menores de 5 °C).
Cuando la "debilidad" superficial no se considera adecuadamente al especificar el hormigón o las prácticas de obra la favorecen (aunque de forma moderada), antes que el piso sufra "peladura" superficial, pueden aplicarse 2 o 3 manos de un compuesto químico que penetra superficialmente en el hormigón mejorando la dureza superficial del hormigón. Otra posibilidad, es eliminar el "empolvamiento" a través del pulido de la superficie.



Figura N° 3: La "peladura" da un mal aspecto donde se pierde el mortero superficial dejando expuesto al agregado grueso.







CONCLUSIÓN Siempre que se proyecte un piso industrial, no solamente es necesario especificar un hormigón de un nivel de resistencia adecuado que permita soportar las cargas de flexión a las que estará sometida, sino que resulta necesario realizar prácticas constructivas adecuadas (incluye características del hormigón en estado fresco y endurecido) que permitan minimizar la "debilidad" superficial a valores compatibles con el uso (resistencia al desgaste y abrasión).

Fisuras de Retraccion Plastica

Las fisuras de retracción plástica son fisuras relativamente cortas, poco profundas y erráticas (aunque a veces se muestran paralelas) que pueden aparecer durante los trabajos de terminación en días ventosos, con baja humedad y alta temperatura del aire. La rápida evaporación de la humedad superficial supera a la velocidad ascendente del agua de exudación, causando que la superficie del hormigón se contraiga más que el interior. Mientras el hormigón interior restringe la contracción del hormigón superficial, se desarrollan tensiones de tracción que exceden la resistencia del hormigón y consecuentemente se desarrollan fisuras en la superficie. Las fisuras de retracción plástica varían desde unos pocos centímetros de largo hasta 1,50 ó 2,00 m y suelen tener una profundidad de 2 a 3 cm aunque pueden penetran hasta la mitad o más del espesor de la losa cuando las condiciones ambientales son muy adversas y las prácticas de protección y curado resultan deficientes.












Figura 1 : Las fisuras de retracción plástica se producen a causa de una rápida pérdida de agua de mezclado cuando el hormigón está en estado plástico.

Este tipo de patología, resulta bastante habitual en losas debido a que, al contrario de lo que ocurre en otros elementos estructurales que se encuentran protegidos por los encofrados durante algunos días como por ejemplo vigas o columnas, existe una extensa superficie del hormigón expuesta al medio ambiente desde el primer momento.
Si no se dispone de adecuadas condiciones de protección, la superficie del hormigón tiende a perder humedad por evaporación. Como resulta obvio, la velocidad de evaporación superfical aumenta a medida que la temperatura (ambiente y del hormigón) y la velocidad del viento son mayores y la HR (humedad relativa) es más baja. Es por eso que, para evitar o minimizar estas fisuras, se recomienda actuar en dos (2) sentidos: sobre la mezcla de hormigón y sobre la técnica de protección y curado.

1) Mezcla de hormigón: los hormigones con altos contenidos de finos tienden a una menor velocidad de exudación, esto hace que la superficie del hormigón tienda a secarse con mayor "facilidad". Es por eso que en pisos y pavimentos debe minimizarse el contenido de mortero y, por supuesto, de polvo en los agregados. Resulta habitual que hormigones de pavimento bien diseñados presenten entre un 35 y 40 % de agregado fino sobre el total de agregados tendiendo a un aspecto algo "pedregoso". Por supuesto para que esto sea posible, las arenas y el agregado grueso deben poseer una buena distribución granulométrica. Otro aspecto a considerar es que los hormigones de mayor relación a/c (agua/cemento) tienden a perder mayor cantidad de agua por exudación lo que los hace más tendientes a producir empolvamiento superficial por aumento excesivo de la relación a/c en la superficie con arrastre de polvo y fisuras de contracción por secado y de retracción plástica debido a su mayor inestabilidad dimensional.

2) Protección y curado del hormigón: las fisuras de contracción por secado se generan en el estado fresco del hormigón (generalmente antes de las 2 primeras horas desde su colocación). En esta etapa, el constructor debe evitar que el hormigón pierda humedad superficial. Si bien existen otras formas de mantener la humedad superficial del hormigón, uno de los métodos más prácticos resulta de colocar una arpillera húmeda inmediatamente después de terminada la superficie. De esta manera, no solamente se evitará una rápida contracción superficial del hormigón, sino que se ganará tiempo hasta que desaparezca el agua de exudación de la superficie del hormigón y se pueda colocar una membrana química de curado eficiente.












Primeros Minutos

Luego de varios minutos o primeras 2 horas
Figura N° 2: Dentro de las primeras 2 horas de edad, la contracción superficial del hormigón está restringida por el resto del hormigón que aún se mantiene estable dimensionalmente. Esta restricción genera tensiones de tracción que el hormigón no puede soportar ya que está en estado fresco y se fisura.
Por supuesto que estas recomendaciones resultan indicativas y existen otras técnicas (complementarias en muchos casos) que permiten evitar la formación de fisuras por retracción plástica. Por ejemplo, adicionalmente a lo mencionado, se puede colocar una "cama" de arena de unos 5 cm por debajo de la losa de hormigón, de manera de manera de inducir que algo de agua se "pierda" por debajo y así se minimiza la contracción diferencial que se produce entre la superficie y el resto de la masa del hormigón.

CONSEJOS

Si mientras se está construyendo una losa, piso o pavimento, se nota la formación de estas fisuras, el operario está a tiempo de realizar un fratasado superficial y sellarlas debido a que el hormigón aún está en estado fresco. A veces cuando el operario quiere realizar esta tarea nota que al pasar el fratás, el hormigón no pude trabajarse debido a que el material de superficie está más rígido que el de masa ya que perdió agua. Esto se soluciona generando un leve rocío superficial (no riego) que reincorpore el contenido de agua de la superficie del hormigón.
En caso que las fisuras no hayan sido detectadas a tiempo, no resulta sencillo eliminarlas. Este tipo de fisuras, mientras sean superficiales, no suelen producir efectos estructurales ni problemas de durabilidad en el caso de pisos y pavimentos de hormigón simple. Es por eso que en la mayoría de los casos no requieren de tratamientos posteriores. No obstante, en algunos casos donde la estética y/o lisura superficial resultan importantes como en ciertos pisos industriales, puede colocarse sobre la superficie un tratamiento cementicio o epoxídico.
El sellado de estas fisuras, generalmente no resulta adecuado debido a que no se soluciona el tema estético, ni tampoco el estructural, solamente se justifica en losas de hormigón armado que presenten importante armadura sobre el tercio superior de la losa para evitar su corrosión.

La Energia Solar

Una energía garantizada para los próximos 6.000 millones de años

El Sol, fuente de vida y origen de las demás formas de energía que el hombre ha utilizado desde los albores de la Historia, puede satisfacer todas nuestras necesidades, si aprendemos cómo aprovechar de forma racional la luz que continuamente derrama sobre el planeta. Ha brillado en el cielo desde hace unos cinco mil millones de años, y se calcula que todavía no ha llegado ni a la mitad de su existencia.

Durante el presente año, el Sol arrojará sobre la Tierra cuatro mil veces más energía que la que vamos a consumir.

España, por su privilegiada situación y climatología, se ve particularmente favorecida respecto al resto de los países de Europa, ya que sobre cada metro cuadrado de su suelo inciden al año unos 1.500 kilovatios-hora de energía, cifra similar a la de muchas regiones de América Central y del Sur. Esta energía puede aprovecharse directamente, o bien ser convertida en otras formas útiles como, por ejemplo, en electricidad.

No sería racional no intentar aprovechar, por todos los medios técnicamente posibles, esta fuente energética gratuita, limpia e inagotable, que puede liberarnos definitivamente de la dependencia del petróleo o de otras alternativas poco seguras, contaminantes o, simplemente, agotables.

Es preciso, no obstante, señalar que existen algunos problemas que debemos afrontar y superar. Aparte de las dificultades que una política energética solar avanzada conllevaría por sí misma, hay que tener en cuenta que esta energía está sometida a continuas fluctuaciones y a variaciones más o menos bruscas. Así, por ejemplo, la radiación solar es menor en invierno, precisamente cuando más la solemos necesitar.

Es de vital importancia proseguir con el desarrollo de la incipiente tecnología de captación, acumulación y distribución de la energía solar, para conseguir las condiciones que la hagan definitivamente competitiva, a escala planetaria.

¿Qué se puede obtener con la energía solar?
Básicamente, recogiendo de forma adecuada la radiación solar, podemos obtener calor y electricidad.

El calor se logra mediante los captadores o colectores térmicos, y la electricidad, a través de los llamados módulos fotovoltaicos. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí, ni en cuanto a su tecnología ni en su aplicación.

Hablemos primero de los sistemas de aprovechamiento térmico. El calor recogido en los colectores puede destinarse a satisfacer numerosas necesidades. Por ejemplo, se puede obtener agua caliente para consumo doméstico o industrial, o bien para dar calefacción a nuestros hogares, hoteles, colegios, fábricas, etc. Incluso podemos climatizar las piscinas y permitir el baño durante gran parte del año.

También, y aunque pueda parecer extraño, otra de las más prometedoras aplicaciones del calor solar será la refrigeración durante las épocas cálidas .precisamente cuando más soleamiento hay. En efecto, para obtener frío hace falta disponer de una «fuente cálida», la cual puede perfectamente tener su origen en unos colectores solares instalados en el tejado o azotea. En los países árabes ya funcionan acondicionadores de aire que utilizan eficazmente la energía solar.

Las aplicaciones agrícolas son muy amplias. Con invernaderos solares pueden obtenerse mayores y más tempranas cosechas; los secaderos agrícolas consumen mucha menos energía si se combinan con un sistema solar, y, por citar otro ejemplo, pueden funcionar plantas de purificación o desalinización de aguas sin consumir ningún tipo de combustible.

Las «células solares», dispuestas en paneles solares, ya producían electricidad en los primeros satélites espaciales. Actualmente se perfilan como la solución definitiva al problema de la electrificación rural, con clara ventaja sobre otras alternativas, pues, al carecer los paneles de partes móviles, resultan totalmente inalterables al paso del tiempo, no contaminan ni producen ningún ruido en absoluto, no consumen combustible y no necesitan mantenimiento. Además, y aunque con menos rendimiento, funcionan también en días nublados, puesto que captan la luz que se filtra a través de las nubes.

La electricidad que así se obtiene puede usarse de manera directa (por ejemplo para sacar agua de un pozo o para regar, mediante un motor eléctrico), o bien ser almacenada en acumuladores para usarse en las horas nocturnas. También es posible inyectar la electricidad generada en la red general, obteniendo un importante beneficio.

Si se consigue que el precio de las células solares siga disminuyendo, iniciándose su fabricación a gran escala, es muy probable que, para la segunda década del siglo, una buena parte de la electricidad consumida en los países ricos en sol tenga su origen en la conversión fotovoltaica.

La energía solar puede ser perfectamente complementada con otras energías convencionales, para evitar la necesidad de grandes y costosos sistemas de acumulación. Así, una casa bien aislada puede disponer de agua caliente y calefacción solares, con el apoyo de un sistema convencional a gas o eléctrico que únicamente funcionaría en los periodos sin sol. El coste de la «factura de la luz» sería sólo una fracción del que alcanzaría sin la existencia de la instalación solar.

Seccion de Perfiles Laminados

NTC ESTRUCTURAS METALICAS
PROPIEDADES GEOMETRICAS:

Areas de secciones transversales de los miembros:

· Area total (At) es el área completa de la sección transversal

· Area neta (An) es el área que se obtiene de la suma de las dos del grueso de cada elemento de

la sección por su ancho neto:

a) Barras a tensión:
Barras a cortante.

b) Para vigas agujeradas en una normal al eje de la pieza:
n = número de orificios.

c) varios agujeros que están en diagonal o zigzag respecto al eje del miembro debe determinarse la trayectoria del menor ancho neto:

n = número de orificios en la trayectoria de falla considerada. n = número de espacios entre agujeros de la trayectoria del menor ancho neto.

· Para soldaduras de tapón no se debe considerar el metal de aportación como parte de la sección netaNTC – ESTRUCTURAS METALICAS
Propiedades geométricas:

- Area neta efectiva (Ae).
Para miembros sujetos a tensión:

- Cuando la carga se transmite directamente a cada una de las partes que componen la sección transversal del miembro por medio de remaches y tornillos o soldaduras colocados en todas ellas. - Cuando la carga se transmite por medio de remaches o tornillos colocados en alguna de las partes que forman la sección pero no a todas Ae = Uan
U = coeficiente de reducción de área < ae =" Uat" ae =" área" at =" área"> 2/3 h conectadas por los patines.Nota: cuando la conexión es atornillada o remachada debe haber al menos tres conectores en cada línea a la dirección de los esfuerzos U = 0.9

b) Secciones IE, IR, IS, TR, que no cumpla con el requisito anterior y secciones restantes (incluidas las formadas con placas).Nota: Cuando la conexión es remachada o atornillada debe haber dos o tres conectores en cada línea en dirección de los esfuerzos U = 0.85

c) Todos los miembros con conexiones remachadas o atornilladas que tengan solo dos conectores en cada línea de la dirección de los esfuerzos U = 0.75

d) Elementos planos conectados a lo largo de sus bordes longitudinales con soldadura tipo filete o de penetración y cuando la separación transversal entre conectores excede los 20 cm U = 0.70Para miembros principales se recomiendan siempre al menos 2 líneas de conectores en la dirección del esfuerzo.
Placas unión
En el diseño de placas que forman conexiones remachadas o atornilladas sujetas a tensión, como placas laterales con a tope, o placas unión en armaduras se obtendrá el área neta como se indico anteriormente pero se limitara a no más del 85 % del área total aunque An > 0.85 At.

Metodos de Reforzamiento en Edificio de Hormigon Armado

Resumen
En el mundo desde 1755 más de 14 millones de personas han muerto en eventos sísmicos. Por esta razón es muy importante una buena práctica en la reparación y reforzamiento de estructuras; esta es una buena manera de reducir la perdida de vidas humanas y materiales.
En los libros hay bastante información sobre diseño en comparación con la información sobre reparación de estructuras; esta es la razón porque nosotros estamos realizando el presente artículo. Este artículo es una introducción a los métodos de reforzamiento, cuya aplicación será particular; cada aplicación depende de varias características de la estructura y sus requerimientos para solucionar el específico problema.
La reparación de estructuras es una actividad muy importante, porque cada edificio esta expuesto a un diferente evento sísmico en un diferente lugar del planeta.
En este artículo hablaremos sobre las propiedades de la estructura que deben ser tomadas en consideración cuando la capacidad de la estructura va a ser modificada. Después de la introducción, hablaremos sobre los principales métodos de reforzamiento de los elementos estructurales en los edificios. Hablaremos de sus ventajas y desventajas, y brindaremos algunos comentarios sobre la correcta utilización de estos métodos.



1. INTRODUCCIÓN

El reforzamiento esta dirigido a incrementar la capacidad de carga y el estado de serviciabilidad de una estructura existente. Esto se vuelve necesario cuando los diseños estándares son adaptados para cubrir nuevas solicitaciones o cuando existen errores en el diseño o inadecuada mano de obra en la etapa de construcción.
Los métodos de reforzamiento pueden causar cambios en la rigidez, capacidad de carga, ductilidad y propiedades de amortiguamiento de los edificios. Estas propiedades deben ser tomadas en consideración cuando se modifica la capacidad de carga de la estructura.
Entre las más importantes tenemos:

1.1 Capacidad de Carga

Los estados límites, son aquellos en los cuales en conexión con el colapso u otras formas de falla de una estructura, pueden poner en peligro la vida de las personas. Como una regla, las cargas teóricas son determinadas de acuerdo a las cargas de riesgo sísmico.

1.2 Serviciabilidad

Los estados limites de serviciabilidad son aquellos en los cuales, cuando son excedidos, sobrepasan las condiciones de servicio estipuladas. Esto incluye:
§ Deformación permanente, el cual modifica la apariencia o el uso de la estructura y el daño a las instalaciones.
§ Fisuras, que pueden modificar la apariencia, durabilidad y fugas de agua.
Como una regla, el estado de la serviciabilidad esta basado en un pequeño sismo, para limitar costos de reparación en el caso de sismos frecuentes.

1.3 Rigidez

La distribución de cargas a los componentes individuales de un sistema es proporcional a la rigidez de cada componente. Cuando se busca y diseña un método de reforzamiento, la rigidez del componente a ser reforzado y los componentes no reforzados deben ser comparados. Una redistribución de cargas no debe crear nuevos puntos débiles en la estructura.

1.4 Ductilidad

Es la capacidad de la estructura a deformarse bajo la deformación plástica. Bajo cargas fuertes, la deformación inelástica ocurre cuando se permite que las fuerzas de la sección se distribuyan en otras áreas de la estructura.

1.5 Disipación de energía

Es la capacidad de un material a absorber energía kinética (conversión al calor). La capacidad dúctil bajo una carga alternativa es decisiva para esta carga sísmica.

1.6 Amortiguamiento
El específico reforzamiento de componentes o la instalación de componentes de amortiguamiento pueden incrementar considerablemente el amortiguamiento de las estructuras.

2. CIMENTACIONES
2.1 Ensanchamiento de Cimentación

Cuando se va a reforzar una cimentación, lo primero que se debe hacer es asegurar la estabilidad de la estructura. Seguido a esto, la cimentación debe ser reforzada para poder distribuir la carga de la estructura adecuadamente. Una perfecta conexión entre la antigua y la nueva cimentación es un requisito fundamental para una óptima distribución de las cargas. La cual se logra rompiendo las aristas y escarificando la superficie, luego se limpia el concreto viejo con aire comprimido. Después se coloca el acero de refuerzo de acuerdo al diseño, después se aplica el conector (puente) de adherencia y adhesivo de base epóxica, luego se coloca el concreto nuevo, el cual debe ser vibrado adecuadamente.
La conexión requerida entre el concreto existente y el nuevo es obtenida utilizando varillas de acero espaciadas adecuadamente, unidas con aditivos. Además, la superficie debe trabajada para lograr una óptima adherencia.