Introducción
Las grietas constituyen la manifestación de algún defecto en las edificaciones, en donde estas grietas pueden deberse a multitud de causas y factores. Con el análisis morfológico de las grietas podremos comprender los movimientos que ha sufrido la estructura y así llegar a un diagnóstico sobre el origen del problema.
Sólo a partir de ahí, puede plantearse una terapéutica adecuada y en su caso, las medidas de prevención adecuadas para evitar que el daño se repita.
Un análisis completo debe abarcar tanto la disposición actual como las evoluciones que se han ido produciendo en el tiempo.
TOMA DE DATOS. Análisis del estado actual
En las primeras fases de estudio se deberá de recabar toda la información posible acerca del inmueble que sufra la patología. Información en cuanto al terreno sobre el cual se asienta el edificio y las características geotécnicas del terreno, planos del proyecto (tanto básico como de ejecución), antiguos usos del terreno en el cual se localiza el edificio, etc.
Se hace una inspección ocular de las grietas, debiendo describir tantas grietas como se encuentren. Finalmente, debemos disponer de fotos de los daños para su consulta y análisis en gabinete.
Se ha de realizar una descripción lo más detallada posible, en la que se determine tanto los elementos afectados como sus características en el momento de la toma de datos. Es un paso muy importante el caracterizar en el tiempo las grietas para, sobre el registro de su evolución, poder evaluar y comprender su cinemática.
Las características a destacar de las grietas debe hacerse con el mayor grado de exactitud posible, definiendo su apertura y si la apertura es uniforme, si se trata de una grieta lisa u ondulada, continua o discontinua, si existen indicios de movimiento a ambos lados de la grieta, ... Debe indicarse el sentido de movimiento relativo de las dos caras de la grieta, mediante flechas, etc.
Es necesario que se representen las grietas con todas sus características para tener una visión de conjunto y poder analizar las posibles causas. La representación de estas grietas se suele hacer en planos de planta y/o secciones verticales. En los planos deben estar definidos los huecos de ventanas y puertas pues constituyen zonas de debilidad y de acumulación de tensiones.
Al objeto de poder definir la magnitud de cualquier anomalía se suele instrumentar los elementos fundamentales de las estructuras afectadas y del terreno colindante para medir los movimientos verticales, horizontales, giros, ... etc
Hay métodos más o menos sofisticados para llevar un control de la evolución de la patología. Todos ellos pasan por medir la amplitud de las grietas y controlar el avance de otras deformaciones que paralelamente sufra la construcción: abombamientos, inclinaciones, desplome, etc
Para el estudio y control de la evolución de las grietas, el método más sencillo y eficaz es la instalación de testigos de yeso o cristal en los puntos más significativos de las grietas más representativas, anotando la fecha de la colocación.
Para decidir el sistema a emplear, habrá que tener en cuenta la rigidez del material testigo respecto a la intensidad y velocidad de avance de la grieta. Los testigos de cristal son más sensibles a los movimientos que los testigos de yeso, con lo cual su aplicación permitirá detectar movimientos de menor escala.
Los testigos de yeso permiten observar la evolución de fisuras y grietas y determinar la velocidad de la deformación. Si su progresión es muy lenta esto puede llevar años, incluso se pueden colocar estos testigos sobre fisuras de forma preventiva, mediante su comprobación periódica determinaremos si su evolución hacia la consideración de grieta es más o menos rápida, lenta o nula. Con ello concluiremos el riesgo que supone para la seguridad estructural del conjunto.
Testigos de yeso en grieta vertical de columna (Fig. 1)
y en grieta inclinada en cerramiento(Fig. 2).
Cuando se trata de grietas ya definidas, y sobre todo de progresión más rápida, se utilizan aparatos de medición más precisos como el de la figura 3.
Para medir la velocidad de apertura de grietas se usan micrómetros o defórmetros. Son aparatos de precisión hasta décimas de milímetro, se basan en mediciones de la variación de longitud de los lados de un triángulo equilátero. El defórmetro proporciona datos de apertura de la grieta y también del movimiento relativo en su misma dirección.
Los datos obtenidos sobre las grietas han de contrastarse con las mediciones de giros, inclinaciones y desplomes. Hay aparatos específicos para estas mediciones: dianas, plomadas ópticas, mira Invar, niveles fotográficos de precisión, inclinómetros... que se han ido perfeccionando y sofisticando con las nuevas tecnologías.
Fig. 3 y 4. Lectores de apertura de grietas.
CINEMÁTICA. Análisis de la evolución
Con todas estas medidas se lleva un registro y se elaboran escalas de referencia y gráficos de evolución. Herramientas fundamentales para hacer una diagnosis y evaluar la intensidad del daño, y prever su posible evolución. A partir de aquí determinaremos la urgencia de la reparación y el mejor modo de acometerla. Incluso, si esto fuera posible, eliminar la causa origen.
Fig. 5 y 6. Representaciones gráficas de movimientos verticales y horizontales y su evolución en el tiempo.
Consideraciones Finales
Posteriormente a la etapa de toma de datos y estudio de la cinemática de las grietas, podremos estudiar su morfología y deducir su origen. Con esto podremos tener una idea muy precisa de cuáles son las causas primeras de la patología y a partir de ahí plantear una terapia adecuada.
Las grietas vienen a ser los síntomas de un daño más profundo en la edificación. Nuestro objetivo ha de ser la localización de la causa primera del daño, así podremos repararlo y si fuera posible incluso prevenir que pueda reproducirse.
Hemos visto ya cómo acometer un análisis completo del estado actual y la evolución de las grietas. Esta toma de datos, plasmada en fotos, gráficos y planos, constituye la herramienta fundamental para hacer una interpretación de las grietas. Es decir, con el análisis morfológico de las grietas podremos comprender los movimientos que ha sufrido la estructura y así llegar a un diagnóstico sobre el origen del problema.
Interpretación de las grietas
A.- Análisis morfológico
La morfología de los agrietamientos es complicada y su interpretación suele ser difícil, debido a que pueden ser varias las causas que motivan el agrietamiento.
Los sistemas estructurales y los elementos de una construcción, se diseñan considerando una deformabilidad admisible. Es decir un cierto grado de adaptación a movimientos o distorsiones, sin superar el límite de resistencia de los materiales que lo componen. Si la suma de esfuerzos es tal que agota la resistencia de los materiales, éstos se fisuran o agrietan.
Dicho de otro modo, los elementos menos deformables (más rígidos) y los menos resistentes serán los primeros en manifestar patologías debidas a movimientos diferenciales. Por esto los tabiques suelen ser lo primero en agrietarse, ya que el elemento constructivo (el tabique) tiene una gran rigidez en su plano y absorbe todas las tensiones. El tabique es poco deformable y además la fábrica que lo forma tiene poca resistencia.
Cuando en las estructuras de hormigón armado aparecen las grietas, los daños en cerramientos y tabiques son importantes. Puesto que por su propio diseño, las estructuras reticulares son mucho más flexibles, y los materiales que las forman mucho más resistentes: acero y hormigón.
De todo, las zonas más susceptibles de presentar agrietamientos son las de apertura de huecos (dinteles de puertas, ventanas,...) o bien las zonas de contacto entre tabiques, o uniones de tabiques y pilares.
En un sentido general, los asientos en edificios de gran esbeltez suelen producir movimientos monolíticos, con pocos asientos diferenciales o puntuales. Mientras que las grietas por asientos diferenciales son más probables en edificios de poca esbeltez, que frecuentemente presentan daños en su tabiquería.
Los agrietamientos debidos a fallos de la cimentación son el resultado de la interacción terreno-estructura. Un asiento diferencial entre partes de la cimentación producirá esfuerzos superiores a los previstos en la estructura, normalmente son esfuerzos de tracción y tangenciales.
Estos agrietamientos suelen presentar un patrón característico. Así, si una misma familia de grietas se repite en plantas sucesivas, lo normal es que tengan su origen en un movimiento de la cimentación como puede ser el asiento puntual de una zapata o localizado de una parte de la cimentación.
B.- Grietas por movimientos del terreno
· Los movimientos por expansividad tienen un efecto diferente según se produzca el mayor hinchamiento en el centro o hacia los extremos del edificio.
Los hinchamientos perimetrales, o levantamiento de las esquinas conllevan mayores asientos en el centro del edificio. Es lo que se conoce como arrufo. Se producen grietas en los forjados, más acusadas en las plantas bajas (Fig. 8).
Fig. 1. Fenómeno de arrufo y agrietamiento que provocaría. (Tomadas de las publicaciones de Ángel Uriel Ortiz (2) y Francisco Serrano Alcudia (1))
El caso contrario, provoca daños de mayor intensidad. Es el fenómeno conocido como quebranto, consistente en hinchamientos mayores en el centro, y conllevan movimientos verticales o levantamiento del centro respecto al perímetro o las esquinas del edificio (fig. 9). Agrietándose los forjados, con mayor intensidad en las plantas altas. Es incluso probable que se traduzcan en goteras en las cubiertas planas.
Fig. 2. Fenómeno de quebranto y grietas consecuentes. (Tomadas de las publicaciones de Ángel Uriel Ortiz (2) y Francisco Serrano Alcudia (1))
· El efecto voladizo se da en la esquina de un edificio cuando se produce un asiento diferencial excesivo. Es un mecanismo característico de colapsos del terreno, aunque sin llegar a tanto, también se da cuando en ese punto, el terreno de apoyo es más deformable que en el resto o bien ha cedido por fenómenos de desecación u otros. Se produce una grieta inclinada. Lo normal es que la fábrica se agriete en el sentido de su mayor resistencia, esto es en el sentido de la isostática de compresión. Por tanto, una grieta de asiento diferencial será inclinada apuntando hacia la zona de terreno menos deformable. En los casos más dramáticos, de colapso del terreno, se produce el descenso de la esquina. Y si se produce una combinación de esfuerzos de torsión, la esquina puede desplazarse hacia fuera.
Fig. 3. Redistribución de esfuerzos por asiento excesivo en la esquina de la edificación, provocando grietas inclinadas en forma de arcos.
Fig. 4. Grieta debida al asiento excesivo en la esquina de una edificación (vista int.)
. - Grietas por esfuerzos de tracción inducidos
* En el caso de los forjados sometidos a tracción, su comportamiento depende de su configuración. Los forjados reticulares o bidireccionales presentarían grietas perpendiculares a la dirección de máxima tracción.
* Mientras que los forjados unidireccionales son anisótropos. Si las máximas tracciones son perpendiculares a la dirección del forjado, las grietas serán paralelas a las viguetas. Si la tracción mayor es oblicua, además de grietas paralelas a las viguetas, se producirán grietas perpendiculares a las tracciones que pueden afectar a las viguetas fisurándolas.
* El mayor riesgo estructural ocurre cuando las tracciones son en la misma dirección del forjado, porque las grietas serán perpendiculares a ellas y por ende a las viguetas pudiendo llegar a quebrarlas.
* Las grietas normalmente se producen por roturas a tracción de la fabrica. Se localizan en los puntos de máxima tracción y son oblicuas y perpendiculares a los esfuerzos principales de tracción.
Es frecuente ver grietas inclinadas en los dinteles de puertas o ventanas en tabiques, debido a que en sus esquinas se concentran las máximas tracciones.
Fig. 5. Tensiones de tracción en un tabique debidas a asiento diferencial y Fig. 6. Concentración de tensiones en las esquinas de los huecos.
D.- Grietas por tensiones tangenciales inducidas
Debido a movimientos de asiento y distorsiones se pueden generar familias de grietas oblicuas o también grietas verticales debido al agotamiento de la resistencia a tensión tangencial.
Un movimiento diferencial de un pilar respecto al conjunto, inducirá una tensión tangencial entre el pilar y el elemento contiguo (normalmente un tabique). Esto es consecuencia del equilibrio de fuerzas ya que en el punto opuesto se produce exactamente lo contrario, ya que el otro pilar no asienta o no se mueve igual. El tabique se ve así sometido a esfuerzos tangenciales.
* Si las tensiones en su plano superan la resistencia de la fábrica, se producirán grietas a 45 grados. Y en ocasiones se producen fracturas verticales y horizontales, debido a que las juntas de mortero entre ladrillos son menos resistentes que la propia fábrica, y la grieta siempre se produce en la zona más débil.
* Menos frecuente es el fallo por deslizamiento relativo entre elementos, esto es el agotamiento de la resistencia tangencial del elemento en el perímetro. Ocurre en juntas verticales entre elementos con diferente resistencia tangencial (fachada-tabique, pilar-tabique, tabique-tabique). En estos casos, se produce una grieta vertical o familia de grietas oblicuas en el elemento más débil, y localizado junto a la zona de máximo esfuerzo (el encuentro). En un tabique puede darse en la parte superior produciendo una familia de grietas oblicuas.
Fig. 8. Daños por tensiones tangenciales de los tabiques con vigas y pilar. 
Fig. 9.Tensiones tangenciales entre pilar y tabique
a) Despegue debido al momento, formándose grietas con abertura decreciente
b) Deslizamiento
Estudio de las causas
Posteriormente a la etapa de toma de datos y estudio de la cinemática de las grietas, podremos estudiar las causas que han podido originar las grietas, estableciendo la causa o la confluencia de causas que han provocado la patología.
Por hacer una clasificación de posibles causas por separado, podríamos hablar de causas derivadas de la interrelación entre la cimentación y la estructura, o bien por causas estructurales o constructivas.
· Las principales causas que pueden provocar la aparición de agrietamientos son debido a la interrelación entre la cimentación y estructura, debido a los movimientos diferenciales que pueden estar provocados por apoyos de la cimentación sobre materiales con distintas características geotécnicas, provocando distorsiones entre los elementos más sensibles a deformaciones.
· También los agrietamientos pueden ser debidas a causas estructurales, en donde podrían estar relacionadas con voladizos, forjados, vigas, deformabilidades, sobrecargas, etc.
· Otras causas podrían estar relacionadas con aspectos constructivos o arquitectónicos, por la incompatibilidad de materiales, por variaciones térmicas, por deficiencias en los materiales constructivos, etc.
Consideraciones finales
Una vez recopilada toda la información relacionada con los aspectos constructivos del edificio, deberemos de abstraernos para no preconcebir las causas de la patología.
Determinadas las causas, se podrá concluir cuál sea el mejor método de reparación del daño y en la medida de lo posible eliminar la causa. Esto es fundamental puesto que sin eliminar la causa, persistirá el daño, por mucho que reparemos los síntomas visibles.
La reparación puede hacerse por una amplia variedad de métodos que dependerán tanto de la causa como de la profundidad del daño y por tanto el alcance de la reparación. Caben por tanto gran variedad de reparaciones, como recalces (pilotes, micropilotes...), mejoras de terreno (inyecciones, jet-grouting....), recrecidos de elementos de cimentación, supresión de cargas, refuerzos estructurales (zunchados, resinas epoxi, ...), tratamientos superficiales de fisuras y grietas (mallas, rellenos, enlucidos...), etc.
La única prevención posible para patologías con origen en la cimentación es realizar el proyecto sobre la base de un estudio geotécnico adecuado, un proyecto acorde a éste y un buen control de ejecución. Con ello estaremos reduciendo la probabilidad de fallo.
Aún así, la posibilidad de fallo de la cimentación sigue existiendo. No sólo porque partimos de un muestreo del que extrapolamos conclusiones, sino porque además los elementos de cimentación son sensibles a variaciones físicas o climáticas, y a variaciones exógenas (intervenciones posteriores en el terreno colindante).
Artículo de ASEFA
