UNIVERSIDAD PERUANA DE CIENCIAS APLICADAS FACULTAD DE INGENIERIA
TECNOLOGIA DEL CONCRETO Ing- Enrique Pasquel
Periodo 2010-1 1/237
CAMBIOS VOLUMÉTRICOS Y FISURACIÓN Ing. Enrique Pasquel C.
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1.- Que es una fisura?
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1.- Que es una fisura?
Es una rotura Se ha superado la capacidad resistente del concreto Puede tener o no implicancia estructural
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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento bรกsico del concreto ante las diferentes solicitaciones
ยก RECORDEMOS PRIMERO COMO SE COMPORTA EL CONCRETO Y COMO SE SUPERA SU CAPACIDAD RESISTENTEยก
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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones
Revisemos la Teoría de la Elasticidad Básica
PL ∆L = EA
P A
=σ
∆L L
=ε
σ = Eε
∆L = Deformación longitudinal P = Carga aplicada en el elemento L = Longitud inicial del elemento E = Módulo de Elasticidad del material A = Área de la sección del elemento
σ = Esfuerzo en la sección del elemento ε = Deformación longitudinal unitaria 6/237
1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones
¿COMO SE COMPORTA EL CONCRETO EN COMPRESIÓN?
Deformación Unitaria fisura inicial en compresión = 0.001 a 0.002 7/237
1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones
¿COMO SE COMPORTA EL CONCRETO EN COMPRESIÓN?
f´c=700 kg/cm2
f´c=500 kg/cm2
A mayor f´c el concreto se fisura a menor deformación unitaria en compresión pues es más rígido
f´c=400 kg/cm2 f´c=300 kg/cm2 f´c=210 kg/cm2
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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones
¿COMO SE COMPORTA EL CONCRETO EN TRACCIÓN? 95 kg/cm2
El comportamiento en tracción es similar pero con valores de esfuerzo máximo f´t del orden del 10% al 15% del f´c
Comportamiento en tracción es similar pero con valores de deformación unitaria de fisuración del 10% al 15% de los de compresión 9/237
1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones
¿COMO SE COMPORTA EL CONCRETO ARMADO EN TRACCIÓN? El Concreto se fisura en tracción mucho antes de que trabaje el acero ¡ Siempre está microfisurado ¡ Esfuerzo kg/cm2
Acero
¡El concreto debe fisurarse para que trabaje el acero en tracción¡
4,200 kg/cm2
30 kg/cm2
Concreto Def. Unitaria 0.00015
0.002
ε
0.2
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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento b谩sico del concreto ante las diferentes solicitaciones
Distribuci贸n rectangular de Esfuerzos de Whitney Asume que el concreto no aporta nada en la resistencia en tracci贸n de la viga
Viga en Flexi贸n
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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones
ORDENES DE MAGNITUD ÚTILES PARA CALCULOS Y ESTIMACIONES
1
E = 4,700 √f´c expresado en Mpa (ACI 318-08) (En el rango de 725 a 1000 veces el f´c en kg/cm2 para concretos convencionales hasta 420 kg/cm2
2
f´t (Módulo de Rotura) = 0.10 a 0.15 f´c
3
Deformación unitaria de rotura en compresión : 0.0015 a 0.0020 = 1,500 x 10-6 a 2,000 x 10-6 = 0.15% a 0.20%
4
Deformación unitaria de rotura en tracción : 0.00015 a 0.00020 = 150 x 10-6 a 200 x 10-6 = 0.015% a 0.020%
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1.- Que es una fisura? 1.1 Comportamiento básico del concreto ante las diferentes solicitaciones
OBSERVACIONES BÁSICAS 1.- La resistencia del concreto en tracción es del orden del 10% al 15% de su resistencia en compresión 2.- El concreto tiene una deformación unitaria de rotura en tracción del orden del 10% al 15% de la de compresión 3.- La tendencia natural del concreto es ser muy sensible a fisurarse, cuando se supera generalmente su resistencia en tracción o cuando se supera su deformación unitaria de rotura en tracción 4.- En el concreto armado se deben producir microfisuras en la zona en tracción para que trabaje por adherencia el acero 5.- En el diseño en concreto armado no se considera ningún aporte del concreto en tracción, ni se incluye el recubrimiento en el cálculo 13/237
1.- Que es una fisura? 1.2 Estadística del origen de Fallas en Estructuras de Concreto
Distribución de las Fallas según las etapas del Proceso Constructivo
Materiales 4.5%
Uso y Matenimiento 7.5% Proyecto 37.0%
Ejecución 51.0%
Fuente : J. Calavera “Patología de las Estructuras de Ho. Armado y Pretensado” INTEMAC, España, 1996
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1.- Que es una fisura? 1.2 Estadística del origen de Fallas en Estructuras de Concreto
Estructuras de Concreto Armado y Pretensado Distribución de las fallas en % del total 18% Juntas 12%
Panel en general
2% Pequeñas Superficies 11% Grandes Superficies
Losas de Pavimento 13%
Paneles de Fachada 30%
Silos, Depósitos, etc. 26% Estructuras Ordinarias 31%
Fuente : J. Calavera “Patología de las Estructuras de Ho. Armado y Pretensado” INTEMAC, España, 1996
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1.- Que es una fisura? 1.2 Estadística del origen de Fallas en Estructuras de Concreto
Distribución según el Tipo de Falla producida Σ (%) > 100 por manifestación múltiple Fuente : J. Calavera “Patología de las Estructuras de Ho. Armado y Pretensado” INTEMAC, España, 1996
70
62
Fisuras
Número de casos %
60 50 40 30 20
20 15 11 8
10
22
Oxidación de armaduras Rotura del hormigón Ataque al hormigón Deformaciones excesivas Otras
0 16/237
1.- Que es una fisura? 1.2 Estadística del origen de Fallas en Estructuras de Concreto
Distribución de Fallas según la Edad de la Construcción
Mayor a 10 años 31.0% Entre 5 y 10 años 8.0% Entre 2 y 5 años 10.0%
En Construcción 31.0% Menor a 2 años 20.0%
Fuente : J. Calavera “Patología de las Estructuras de Ho. Armado y Pretensado” INTEMAC, España, 1996
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1.- Que es una fisura? 1.2 Estadística del origen de Fallas en Estructuras de Concreto
OBSERVACIONES BÁSICAS 1.- La mayoría de fallas (88%) son originadas por el Diseñador (37%) y por el Ejecutor de la Obra (51%) 2.- Las fisuras (62%)constituyen el tipo de falla más frecuente 3.- En la fase de construcción (31%) y dentro de los primeros 10 años de vida de la estructura (38%) se originan la mayor cantidad de fallas (69%) 4.- La fisuración es el problema recurrente más difundido a nivel mundial en las estructuras de concreto 5.- En la formación universitaria internacional se le dá muy poco énfasis y profundidad a este tema
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas
FISURAS OCASIONADAS POR CARGAS
Defectos de Diseño
Errores de Cálculo
Subestimación de Cargas
Sobrecargas Excepcionales
Especificaciones Deficientes
Sismo
Viento
Fatiga
Cambio Condiciones de Servicio
Procesos Industriales
Cambio Condiciones de Servicio
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA SUB REFORZADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA SUB REFORZADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA SUB REFORZADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA SUB REFORZADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA SUB REFORZADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA SOBRE REFORZADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA SOBRE REFORZADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA SOBRE REFORZADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA SOBRE REFORZADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA SOBRE REFORZADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA CARGADA CON CORTANTE SIN ESTRIBOS
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA CARGADA CON CORTANTE SIN ESTRIBOS
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA CARGADA CON CORTANTE SIN ESTRIBOS
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA CARGADA CON CORTANTE SIN ESTRIBOS
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA CARGADA CON CORTANTE SIN ESTRIBOS
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA CARGADA CON CORTANTE CON ESTRIBOS
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA CARGADA CON CORTANTE CON ESTRIBOS
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA CARGADA CON CORTANTE CON ESTRIBOS
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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VIGA CARGADA CON CORTANTE CON ESTRIBOS
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA CARGADA CON CORTANTE CON ESTRIBOS
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA PRETENSADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA PRETENSADA
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA PRETENSADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA PRETENSADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
VIGA PRETENSADA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
COLUMNA CORTA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
COLUMNA CORTA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
COLUMNA CORTA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
COLUMNA LARGA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
COLUMNA LARGA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
COLUMNA LARGA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
COLUMNA LARGA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
COLUMNA LARGA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
FALLA POR CORTANTE EN VIGA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
FALLA EN COLUMNA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
FALLA POR CORTE EN PLACA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
FALLA POR CORTE EN COLUMNA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuraci贸n
FALLA POR CORTE EN PLACA
Fuente : Virtual Concrete Laboratory http://people.bath.ac.uk/abstji/concrete_video/virtual_lab.htm
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2.- Fisuras ocasionadas por cargas 2.1 Patrones de Fisuración
OBSERVACIONES BÁSICAS 1.- Las fisuras por flexión en vigas se desarrollan en grupos progresando paralelamente a lo largo del elemento y creciendo en longitud 2.- Las fisuras por cortante en vigas tienen orientación inclinada en relación a las de flexión 3.- Las fisuras en columnas ocurren fundamentalmente en los extremos o en el centro dependiendo de la esbeltez 4.- La fisuración típica por corte en placas es con inclinación de aproximadamente 45 grados 5.- Las fisuras ocasionadas por cargas son progresivas en función del incremento de la solicitación
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones TIPOS DE FISURAS
ANTES DEL ENDURECIMIENTO
Movimiento del Encofrado
Movimiento de la subrasante
Contracción Intrínseca o Autógena
Asentamiento Plástico
Contracción Plástica por secado
Congelamiento y Deshielo
DESPUES DEL ENDURECIMIENTO
Contracción por carbonatación
Contracción por secado diferida
Flujo Plástico
Efectos Térmicos Internos y Externos
Agresión Química : ASR, Corrosión, Sulfatos
Congelamiento y Deshielo
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
PRINCIPIO BÁSICO : EFECTO DE LA RESTRICCIÓN A LA DEFORMACIÓN
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ……….
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Hagamos una idealización ………. LAS RESTRICCIONES A LAS DEFORMACIONES OCASIONAN REACCIONES Y...
!FISURACION! 73/237
PATRONES DE FISURACION TIPICOS
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PATRONES DE FISURACION
ASENTAMIENTO PLASTICO
A,B,C A,B,C Asentamiento Plรก Plรกstico :
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FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO
FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO
FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO
FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO
FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO
Concreto antes de fraguar Causa: • Después de haber sido colocado, vibrado y afinado, los componentes más pesados del concreto tienden a sedimentarse (segregación) en la fase líquida. • Si la exudación es muy alta el fenómenos se agrava. • Si hay restricciones al movimiento el concreto se agrieta!
• La probabilidad de fisurarse depende del recubrimiento y del diámetro de barra! 81/237
FISURAS POR ASENTAMIENTO PLร STICO
Influencia del recubrimiento, el diรกmetro de la barra y el asentamiento del concreto: Probabilidad de agrietamiento (%) Recubrimiento mm 19,5 25,4 37,5 50,8
Asentam = 5 cm #4 #5 #6 80.4 87.8 92.5 60 71 78.1 18.6 34.5 45.6 0 1.8 14.1
Asentam=7,5 cm #4 #5 #6 91.9 98.7 100 73 83.4 89.9 31.1 47.7 58.9 4.9 12.7 26.3
Asentamiento = 10 cm #4 #5 #6 100 100 100 85.2 94.7 100 44.2 61.1 72 5.1 24.7 39
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FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO
FISURAS POR ASENTAMIENTO PLÁSTICO
Panel fotogrรกfico
Slump
Vaciado de losa 1 85/237
Panel fotogrรกfico
Vaciado de losa 2
Enrasado de losa 1 y 2 86/237
Panel fotogrĂĄfico
Losa Pulida
Presencia de fisura despuĂŠs 1h. 87/237
Panel fotogrรกfico
Fisura por asent. Plรกstico (Losa 1)
Fisura por asent. Plรกstico (Losa 2) 88/237
Panel fotográfico
Tomada 4hrs. después (Losa 1)
Tomada 4hrs. después (Losa 2) 89/237
A,B,C A,B,C Asentamiento Plá Plástico : Causa : Poco recubrimiento y exudació exudación excesiva Solució Solución : Incorporar aire y/o fibra polipropileno y/o a/c baja,
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PATRONES DE FISURACION
CONTRACCION PLASTICA POR SECADO
D,E,F D,E,F Contracci贸 Contracci贸n Pl谩 Pl谩stica por secado:
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN INTRÍNSECA O AUTÓGENA ⇒
Proceso químico Mito de la Contracción de fragua
⇒
Deformación unitaria : 30x 10-6 Esfuerzo ≈ σ = Eε = 250,000 kg/cm2x 30x10-6 = 7.5 kg/cm2
⇒
No produce fisuración
⇒
Sólo puede ser importante con A/C< 0.40
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN POR CARBONATACIÓN
⇒
Proceso físico-químico CO2 + Ca(OH)2 CaCO3
⇒
Deformación unitaria : 20x 10-6
⇒
Esfuerzo ≈ σ = Eε = 250,000 kg/cm2x 20x10-6 = 5 kg/cm2
⇒
No produce fisuración Superficie débil
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN POR SECADO
Proceso físico Evaporación agua de ADSORCION
Deformación unitaria : 400 a 1000 x 10-6
Esfuerzo = σ = Eε = 250,000 kg/cm2x 400 a 1000x10-6
=
= entre 100 a 250 kg/cm2
Siempre produce fisuración Reversible parcialmente
Se manifiesta en estado plástico y endurecido
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN POR SECADO
Depende del cemento, relación A/C, Tipo de agregado cantidad de agua, humedad relativa, temperatura de colocación, temperatura ambiente, viento.
Contracción plástica por secado Cuando el concreto está fresco
Contracción por secado diferida Luego de endurecido
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN POR SECADO
• 10-20% en un mes • 20-35% en tres meses • 60-80% en un año
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
FACTORES QUE AFECTAN LA CONTRACCIÓN POR SECADO Aumento de Contracción Efecto Acumulado
Condición Temperatura elevada del concreto
8%
1.00 x 1.08 = 1.08
15-17 cm vs. 7-10 cm Slump
10%
1.08 x 1.10 = 1.19
Tiempo excesivo en camión
10%
1.19 x 1.10 = 1.31
Uso de agregados de < T.M.
25%
1.31 x 1.25 = 1.64
Cemento alta contracción
25%
1.64 x 1.25 = 2.05
Agregados “sucios”
25%
2.05 x 1.25 = 2.56
Agregados con alta contracción
50%
2.56 x 1.50 = 3.84
Aditivos
30%
3.84 x 1.30 = 5.00
Aumento Total
Suma = 183%
Acumulado = 400% 98/237
3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO
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Fisuración por contracción plástica por secado
1.) Aparece agua de exudación en la superficie 2.) La tasa de evaporación supera la tasa de exudación 3.) La superficie del concreto se seca…. 4.) La superficie del concreto se contrae ….
5.) El concreto húmedo se resiste a contraerse…. 6.) Se desarrollan esfuerzos de tracción en el concreto en estado plástico…. 7.) Se originan fiSuras por contracción plástica por 100/237 secado
3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO Velocidad de evaporación mayor que velocidad de exudación Combinación peligrosa de temperatura ambiente, temperatura del concreto, humedad relativa y velocidad del viento. Curado retrasado Falta de planificación
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO En un día lindo, tibio, con brisa fresca y soleado, ideal para disfrutarlo ……….
!!!Será un día riesgoso para la fisuración por contracción plástica al vaciar concreto!!!!
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Efecto de la Temperatura, Humedad Relativa y Velocidad del Viento en la Tasa de Evaporación
Humedad Relativa %
Temperatura del Concreto ºF (ºC) (38 ºC)
(32 ºC)
(27 ºC)
Modo de Empleo :
Empezar con la temperatura del aire y
(21 ºC)
mover hacia arriba hasta intersectar la humedad relativa.
Mover hacia la derecha hasta intersectar la temperatura del concreto
(16 ºC)
(4 ºC)
Mover hacia abajo hasta intersectar la
Si la tasa es ≥ 1.0 kg/m2/h se presentan
condiciones que pueden producir fisuración
Si la tasa es ≥ 2.0 kg/m2/h se presentan condiciones que producirán fisuración
OJO si es mayor de
(38 ºC)
Velocidad del viento mph (km/hora)
0.8lb/pie2/hora(4.0kg/m2/hora)
TASA DE EVAPORACION
evaporación
(27 ºC)
Temperatura del aire ºF (ºC)
velocidad del viento
Ir hacia la izquierda y leer la tasa de
(16 ºC)
0.7lb/pie2/hora(3.5kg/m2/hora) 0.6lb/pie2/hora(3.0kg/m2/hora)
(40.0)
0.5lb/pie2/hora(2.5kg/m2/hora)
(32.0)
0.4lb/pie2/hora(2.0kg/m2/hora)
(24.0)
0.3lb/pie2/hora(1.5kg/m2/hora) 0.2lb/pie2/hora(1.0kg/m2/hora) 0.1lb/pie2/hora(0.5kg/m2/hora)
(16.0) (8.0) (3.2)
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
Estimación Velocidad del Viento Velocidad del Descripción viento [Km/h] 0 - 1,5 Calma 1,5 - 6,0
Efectos en el terreno El humo sube vertical
Corriente suave
El humo sube inclinado
6,0 – 11,0
Brisa ligera
Las hojas susurran
11,0 – 20,0
Brisa suave
Las hojas se mueven
20,0 – 28,0
Brisa moderada
28,0 – 35,0 35,0 – 45,0 45,0 – 56,0
El polvo se arremolina, se mueven las ramas pequeñas Oscilan los arbustos Brisa fresca pequeños El viento silba; es difícil Viento fuerte utilizar paraguas Viento muy fuerte Dificultad para andar 104/237
3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO Tasa de Evaporación A Temperatura & humedad constante Incremento de velocidad del viento de 5 a 20 mph (8 to 32 kph) 300%
A humedad & velocidad del viento constante Incremento de temperatura ambiente de 60 a 90 F (16 to 32 C) 300% A temperatura ambiente & velocidad del viento constante Disminución de humedad de 90 to 70% 300%
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO MEDIDAS PARA CONTROLARLA
Pantallas contra viento
Acabado en la sombra(Toldos) shade
Cubrir con plástico entre operaciones de acabado
Pulverizado con agua(neblina)
Reductores de evaporación
Colocar concreto en la noche
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
CONTRACCIÓN PLÁSTICA POR SECADO • Núcleo extraído para ver espesor de fisura por contracción plástica • En grietas por contracción plástica la profundidad fisurada no sobrepasa 2-5 cm, pero al cabo del tiempo puede alcanzar el fondo cuando actúe la contracción por secado diferida
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Fisuras por contracción plástica por secado
Tan pronto se detecte la fisura, se humedece ligeramente el concreto y se cierra mientras aún esté plástico! 108/237
Las fibras de polipropileno colaboran (junto con un buen curado) a evitar las fisuras por contracci贸n pl谩stica por secado 109/237
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D,E,F D,E,F Contracció Contracción Plá Plástica por secado: Causa : Permitir secado rá rápido Solució Solución : Curado oportuno, proteger del sol, viento, Usar fibra de polipropileno.
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PATRONES DE FISURACION
CONTRACCION POR SECADO DIFERIDA
I Contracci贸 Contracci贸n por secado diferida
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H1_13.jpg
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H1_14.jpg
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Grieta potencial
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Caso Particular de Contracci贸n por secado diferida : Alabeo en losas
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Diferencia de humedad, secado y contracci贸n entre la parte superior e inferior
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Juntas Desportilladas construidas hace 1 a単o
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Junta Transversal Grieta
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Grietas
Junta Transversal
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Determinaci贸n del mayor espaciamiento entre juntas sin que se produzca fisuraci贸n Espesor de Losa Distancia Recomendable Distancia M谩xima (cm) (m) (m) 10.0 2.0 2.40 12.5 2.5 3.00 15.0 3.0 3.60 17.5 3.5 4.20 20.0 4.0 4.80 22.5 4.5 5.40 25.0 5.0 6.00
Considerando efectos acumulados. 131/237
I Contracció Contracción por secado diferida Causa :Espaciamiento incorrecto de juntas de contracció contracción. Solució Solución : Juntas de contracció contracción C/ 24 a 30 veces el espesor del elemento .
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PATRONES DE FISURACION
AGRIETAMIENTO (CRAZING)
J,K: J,K: Agrietamiento(crazing) Agrietamiento(crazing)
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
AGRIETAMIENTO (CRAZING) Operaciones de terminaci贸n con agua presente en la superficie Rociado de agua sobre la superficie durante las operaciones de acabado Muy alta relaci贸n agua/cementante Terminaci贸n prematura Exudaci贸n excesiva
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H4_66.jpg
136/237
H4_67.jpg
137/237
138/237
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J,K: J,K: Agrietamiento(crazing) Agrietamiento(crazing) Causa : Espolvoreo de cemento o planchado de la superficie con exudació exudación en proceso, exudació exudación en elementos con encofrado hermé hermético y mal vibrados. Solució Solución : Monitorear exudació exudación, usar aire incorporado en elementos encofrados, cuidar vibrado, curar bien.,
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PATRONES DE FISURACION
EFECTOS TERMICOS INTERNOS Y EXTERNOS
G,H G,H Efectos tĂŠ tĂŠrmicos Internos o externos
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EFECTOS TÉRMICOS INTERNOS Sistema Adiabático : No entra ni sale calor
El concreto puede desarrollar en un periodo entre 24 y 72 horas una temperatura pico proporcional a la cantidad y tipo de cement o cemento m ás la temperatura de colocación. colocación. más Tipo de Cemento Tipo I Tipo II Tipo V Tipo IPM Tipo IP
Incremento promedio de temperatura por cada bolsa de cemento en un ciclo de 24 a 72 horas en sistema adiabatico 6.0 5.8 5.4 5.5 5.0
°C °C °C °C °C
1 m3 de concreto con 8 bolsas de cemento Tipo I puede generar = 8 x 6 oC = 48 oC adicionales a la temperatura de colocación 145/237
EFECTOS TÉRMICOS INTERNOS MAÑANA
TARDE
NOCHE
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3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
δL = α L ∆T δL = Deformación longitudinal α = Coeficiente de expansión térmica ≈ 7 a 10x10-6/ oC L = Longitud inicial del elemento ∆T
= Gradiente térmico
σ = Eε= Kr E α ∆T Kr = Coeficiente empírico por fricción en la base = 1.0 para restricción total
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CONTRACCION TERMICA INICIAL Shock T茅rmico Es el acortamiento de la pieza estructural provocado por la ca铆da de temperatura al enfriarse el elemento, luego del calentamiento producido por el calor de hidrataci贸n del cemento. En caso de coartarse la posibilidad de contracci贸n, pueden aparecer fisuras. 148/237
3.- Fisuras ocasionadas por deformaciones
Cálculo de Gradiente Máximo para Shock Térmico Si σ ≈ 30kg/cm2 a 50 kg/cm2 para concretos convencionales E ≈ 250,000 kg/cm2 para concretos convencionales
α ≈ 7 a 10x10-6/ oC Por otro lado :
σ = Eε= Kr E α ∆T
Luego ∆T ≈ 12 oC a 28 oC dependiendo de cada caso particular Conservadoramente se restringe en el rango de 10 oC a 20 oC 149/237
Cómo evitarla
CONTRACCION TERMICA INICIAL
• Elementos delgados • Colocar el concreto a baja temperatura • Uso de retardadores • Bajo contenido de cemento • Uso de cementos con adiciones • Proteger del sol • Evitar horarios mas cálidos • Proteger del frío nocturno • Juntas • Armaduras de repartición de tensiones • Buen curado
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ACUEDUCTO
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ACUEDUCTO
158/237
ACUEDUCTO 159/237
G,H G,H Efectos té térmicos Internos o externos Causa : Permitir mucha temperatura interna, gradientes té térmicos mayores de 10º 10ºC sin juntas de dilatació dilatación. Solució Solución : Cementos con bajo calor de hidratació hidratación, controlar temperaturas, liberar calor, juntas de dilatació dilatación c/30 m. max. max. en losas expuestas a la intemperie con gradientes > 10º 10ºC,
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PATRONES DE FISURACION
CORROSION
L,M L,M Corrosi贸 Corrosi贸n
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En el ánodo se liberan electrones y se forman iones ferrosos: Fe
Fe++
+
2e-
En el cátodo se liberan iones hidroxilo: H2O + ½ O 2 +
2e-
OH163/237
RESISTENCIA A LOS CLORUROS Efecto de los Cloruros en la Durabilidad del Concreto
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166/237
167/237
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ACUEDUCTO CASCAJAL PROYECTO “CHINECAS”
VISTA GENERAL
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ACUEDUCTO CASCAJAL PROYECTO “CHINECAS”
FISURA POR CORROSION DEL REFUERZO VERTICAL DE COLUMNA
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ACUEDUCTO CASCAJAL PROYECTO “CHINECAS”
FISURA POR CORROSION DEL REFUERZO VERTICAL DE COLUMNA DESPRENDIMIENTO DEL RECUBRIMIENTO DEBIDO AL HINCHAMIENTO DEL REFUERZO CORROIDO 173/237
ACUEDUCTO CASCAJAL PROYECTO “CHINECAS”
FISURA POR CORROSION DEL REFUERZO LONGITUDINAL DE VIGA
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CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”
VISTA GENERAL
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CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”
FISURA POR CORROSION DEL REFUERZO VERTICAL DE COLUMNA
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CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”
ESTADO DEL REFUERZO EXISTENTE UNA VEZ RETIRADO EL RECUBRIMIENTO DE LA COLUMNA
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CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”
ESTADO DEL REFUERZO EXISTENTE UNA VEZ RETIRADO EL RECUBRIMIENTO DE LA VIGA
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“POSTE DE CONCRETO”
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CORROSION DEL REFUERZO LONGITUDINAL DEL POSTE
L,M L,M Corrosió Corrosión Causas : Concreto poroso, poco recubrimiento, cloruros, condició condición de exposició exposición, carbonatació carbonatación. Solució Solución : Concretos con a/c baja (0.40 a 0.50), aumentar recubrimientos, usar cementos adecuados, microsí microsílice, lice, inhibidores (nitritos), protecció protección cató catódica.
180/237
PATRONES DE FISURACION
REACCION ÁLCALI-SILICE
N: Reacció Reacción Álcalilcali-Sílice
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EFECTOS EN LA DURABILIDAD – REACCIÓN ÁLCALI -SÍLICE Efecto de ASR en la Durabilidad del Concreto
La reacción Álcali-Sílice (ASR) afecta todo tipo de estructuras e implica como principal contribución de señal de socorro a millares de estructuras de concreto en Norte América
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184/237
185/237
Reacción Álcali-Sílice en USA y Canadá
186/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
187/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
188/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
192/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
193/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
194/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
195/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
196/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
197/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
198/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
199/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
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Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
201/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
202/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
203/237
Reacción Álcali-Sílice Mecanismo ASR
Los OH-, NA+ , K+ del cemento atacan el SiO2 del agregado.
Formación del gel alcalisilice.
El gel absorbe el agua y se expande.
Se producen fisuras.
204/237
Reacción Álcali-Sílice
205/237
Reacción Álcali-Sílice
206/237
Reacción Álcali-Sílice
207/237
Reacción Álcali-Sílice
208/237
N: Reacció Reacción AlcaliAlcali-Sílice Causas : Agregados reactivos + cementos con alto contenido de álcalis, humedades relativas > 80% , temperaturas > 30º 30ºC. Solució Solución antes de producido : Descartar agregados peligrosos, Cementos con bajo álcali, sales de litio. Solució Solución una vez detectado : Demoler.
209/237
Tiempo de aparición de fisuras Cargas Reac. álcaliagregado Corrosión Contracción de secado Contracción térmica inicial Contracción plástica Asentamiento plástico 1h
1d
7d
1 mes
1 año
50 años
Tomado del GEHO-CEB Boletín No.12 210/237
Fig. 1: El Primer Día del Concreto
Asiento Plástico 0 3h
Contracción Plástica
6h
ACCIONES FISICAS 211/237
Fig. 3: El Primer Año del Concreto Contracción Térmica Inicial í d 1
a
5 días
Fisuración en Mapa 15 días
Retracción Hidráulica
ACCIONES FISICAS 212/237
TIEMPO DE APARICIÓN DE FISURAS
213/237
4.- Tolerancias en la aceptabilidad de fisuras
ComitĂŠ ACI 224R 214/237
5.- Estrategias para la evaluación de fisuras
1.- Recopilar la mayor cantidad de información técnica del proyectista, constructor, supervisor. 2.- Tratar de reconstruir el proceso constructivo y/o la condición de servicio 3.- Registrar y tratar de identificar patrones de fisuración 4.- Monitorear espesores y movimiento de las fisuras 5.- Recurrir a equipos interdisciplinarios en lo aplicable 6.- Elaborar una hipótesis sustentada en la evidencia y evitar las suposiciones o especulaciones
215/237
5.- Estrategias para la evaluaci贸n de fisuras
216/237
5.- Estrategias para la evaluaci贸n de fisuras
217/237
5.- Estrategias para la evaluaci贸n de fisuras
218/237
5.- Estrategias para la evaluaci贸n de fisuras
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5.- Estrategias para la reparación de fisuras
• Reparación parcial • Reparación total • Inyección de fisuras
220/237
5.- Estrategias para la reparaci贸n de fisuras
221/237
5.- Estrategias para la reparación de fisuras
AGENTES DE PEGADO • Pasta cementicia • Epoxi • Latex • Acetatos de Polivinilo • Butadieno de Estireno • Acrílicos FORMAS DE PEGADO • Flexible • Rígido 222/237
5.- Estrategias para la reparación de fisuras
FISURAS PASANTES Recomendación: • Inyección de gel • Inyección de sellador de baja viscosidad (acrílico, etc. )
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5.- Estrategias para la reparaci贸n de fisuras
224/237
5.- Estrategias para la reparaci贸n de fisuras
Fuente : Dr. Ing. Volker Kauw
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5.- Estrategias para la reparaci贸n de fisuras
Fuente : Dr. Ing. Volker Kauw
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5.- Estrategias para la reparaci贸n de fisuras
Fuente : Dr. Ing. Volker Kauw
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5.- Estrategias para la reparaci贸n de fisuras
Fuente : Dr. Ing. Volker Kauw
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Reparación de Juntas
•Preparación de Superficie
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Reparaci贸n de Juntas
Aplicaci贸n de un mortero acr铆lico, con fibras, de reparaci贸n estructural
230/237
Mezcla y aplicaci贸n del material de reparaci贸n
Mortero de reparaci贸n estructural, baja retracci贸n, alta adherencia
231/237
Se deja endurecer el material
232/237
Corte de la nueva junta y sello
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CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”
REFUERZO NUEVO COLOCADO TRASLAPADO AL EXISTENTE LIMPIADO MEDIANTE ARENADO 234/237
CASA DE PLAYA “PUNTA HERMOSA”
ETAPAS DEL PROCESO DE REPARACION
235/237
FIN 236/237
REFERENCIAS
SITIOS WEB:
ACI International : www.concrete.org
Portland Cement Association : www.cement.org
Concrete Pavement Association : www.pavement.com
ASTM : www.astm.org
DOCUMENTOS DE REFERENCIA:
ACI Manual of Concrete Practice
Patologí Patología de Estructuras de Hormigó Hormigón Armado y Pretensado por José José
Calavera Guide to Concrete Repair – US Bureau of Reclamation
Concrete Repair and Maintenance Illustrated – Peter H. Emmons
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