Patologías de estructuras

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

DISEÑO EN MADERA Y MAMPOSTERIA

PATOLOGÍAS DE LA CONSTRUCCION



MARIA JOSE TORRES
26 DE DICIEMBRE DE 2012
ING. FELIX VACA

PATOLOGIAS DE LA CONSTRUCCION

INCOMPATIBILIDAD DE MATERIALES
Es recomendable evitar la combinación errónea de materiales de construcción, ya que con el tiempo la mala adherencia se hace evidente, lo cual provoca un daño arquitectónico y estructural, pues estos materiales no funcionan adecuadamente juntos, algunos ejemplos son las siguientes combinaciones:
Madera Bloque
Bahareque + mampostería Ladrillo
Metal Adobe, tapial.

Ver ejemplos en anexo 1
COLUMNA CORTA
Es común que debido a la presencia de mampostería de relleno parcial con antepechos superiores a los 2/3 de la altura total de entrepiso llegando hasta el umbral de una ventana, dejando una porción de la columna expuesta hasta la siguiente losa, se genere el efecto no deseado conocido como "Columnas cortas". Este efecto consiste, en que al acortar la altura libre de la columna con respecto a las demás del piso, aumenta la rigidez de esta considerablemente, por lo cual tendrá mayores solicitaciones de corte debido a las fuerzas sísmicas y de no haberse considerado previamente este efecto, la columna puede fallar por la falta de ductilidad. Este efecto también se puede dar en edificaciones en ladera, ya que las columnas pueden tener distintas alturas a nivel de planta baja, por la inclinación del terreno.
La columna corta es uno de los defectos de estructuración encontrado con mayor frecuencia en las áreas de gran destrucción después de un sismo intenso. Resulta preocupante que en los edificios escolares para la educación de la niñez y la juventud y en edificaciones hospitalarias, las columnas cortas abundan por las necesidades de iluminación y ventilación.










RECOMENDACIONES:


Ver ejemplos en anexo 2
PISO BLANDO

El problema de "Piso Blando" surge en aquellos edificios aporticados (compuestos predominantemente en su estructura por vigas y columnas), donde el piso en mención presenta alta flexibilidad por la escasa densidad de muros que impide controlar los desplazamientos laterales impuestos por los terremotos, en tanto que los pisos adyacentes son relativamente más rígidos por contener una mayor cantidad de muros, esto resulta muy perjudicial en lo que respecta al comportamiento global de la estructura.
La característica esencial de un piso blando o débil consiste en una discontinuidad de la rigidez o resistencia, la cual ocurre en las conexiones del segundo piso.



Dentro de las causas principales que generan los pisos blandos en las estructuras podemos citar:

Una estructura más alta en el primer piso respecto a los superiores, provocando menos rigidez y más deflexión en el primer piso.
Un cambio abrupto de la rigidez en un piso con respecto a otro.
El uso de muro de corte con una discontinuidad, en la cual las fuerzas cortantes son resistidas por muros que no llegan hasta la fundación.
Discontinuidad en la trayectoria de las cargas, creada por un cambio vertical u horizontal en la estructura

Efectos Sísmicos: 

La condición de piso blando o débil puede ocurrir en cualquier piso, pero es más crítico cuando ocurre en el primer piso, porque las fuerzas sísmicas son generalmente más grandes en este nivel.

Durante los sismos severos, o incluso a veces en los sismos moderados, en el "Piso Blando" se produce un gran desplazamiento lateral ( en la Fig.3), que se traduce en una excentricidad de la carga vertical "P" proveniente de los pisos superiores rigidizados por los tabiques. Esto da lugar a un momento (Px ) que debe ser equilibrado por los momentos flectores generados en los extremos de las columnas del "Piso Blando" (m( )).





CÓMO SOLUCIONAR EL PROBLEMA

El problema de "Piso Blando" se ha presentado en todos los países sísmicos del mundo, con lo cual, la mejor solución al problema es evitándolo desde la concepción arquitectónica del edificio, haciendo que los muros presenten continuidad a lo largo de su altura, por ejemplo, tratando que las cocheras estén en la parte externa del edificio.

Para el caso de edificios existentes con "Piso Blando", habría que resolver el problema mediante la rigidización de este piso, con la adición de muros de concreto armado.



Ver ejemplos en anexo 3

TORSION EN PLANTA
Se denomina torsión en planta al esfuerzo de torsión que sufre la estructura portante de un edificio cuando es sometida a grandes esfuerzos horizontales. Este efecto es particularmente significativo en los terremotos.

La torsión en planta aparece por la excentricidad entre el centro de rigidez de un piso y el centro de masa de la carga que soportan, es decir: el centro de masa de ese piso y pisos superiores
Algunos problemas en el diseño de edificios tienen que ver con la configuración geométrica y estructural, esta última se refiere al tipo, disposición, fragmentación, resistencia y geometría de la edificación. Es decir, si el edificio se aleja de formas y esquemas estructurales simples hace que estas tengan un comportamiento inestable ante sismos. Además, resultan ser estructuras difíciles de modelar en la etapa de diseño y muchas veces presentan dificultades de construcción.
Plantas complejas 
Esta configuración es típica de plantas compuestas por alas de significativo que se orientan en distintas direcciones (por ejemplo en forma de X, H, o T). Esto provoca que se concentren esfuerzos entre el cuerpo principal y las alas, ya que estas trabajan como elementos empotrados en un cuerpo más rígido y propenso a sufrir menos deformaciones. La solución suele ser diseñar una junta constructiva entre las alas y el cuerpo central, que permiten que cada cuerpo se mueva sin estar atado al cuerpo principal.
Elevación 
Los escalonamientos en elevación se diseñan con el objetivo de resolver problemas de iluminación y de proporción, pero estos provocan un cambio abrupto en la rigidez y en la masa de los pisos, que propicia la concentración de esfuerzos producto de las acciones sísmicas. Son preferibles las transiciones suaves para evitar este fenómeno.
Torsión entre pisos
 La torsión entre pisos se produce por la excentricidad entre el centro de masa y el centro de rigidez en un piso, debido a que los elementos rígidos están colocados de manera asimétrica en un piso (ductos de elevadores), o a la colocación de grandes masas en forma asimétrica respecto al centro de masa. Generalmente se produce en edificios de esquina, debido a la gran rigidez que presentan los muros de colindancia, pero basta con que se excedan ciertos límites de excentricidad (una mala distribución de la rigidez lateral) para que se produzcan efectos negativos de la torsión.

Figura 11. Ejemplos de arreglos estructurales que producen torsión.
Longitud en planta
Si las estructuras son muy largas, la excitación que se da en un punto de ella será diferente de la que se produce en un punto ubicado en el otro extremo. Este efecto es muy difícil de cuantificar y de resolver en la etapa de diseño, lo anterior no aplica para el caso de edificios cortos, dado que este efecto no es tan significativo. Además, las plantas largas permiten que los efectos de torsión se manifiesten por los movimientos distintos en el terreno. Esto puede solucionarse al partir las plantas largas en bloques independientes si se dejan juntas constructivas, esto permitirá que cada bloque se mueva independientemente y el choque entre módulos debe ser evitado por la separación de la junta de construcción.

SOLUCIONES:


Ver ejemplos en anexo 4
SEPARACION DE PAREDES
Cuando la mampostería no está confinada a un elemento que le brinde estabilidad, como columnas o columnetas se puede generar una separación de paredes; esto es, que en la esquina donde se unen dos paredes se produzca un alejamiento entre ellas.
Ver ejemplos en anexo 5

MARTILLEO

Cuando dos edificios se encuentran muy cerca uno del otro, pueden colisionar durante sacudidas fuertes; este efecto se conoce como martilleo. El efecto de martilleo es más pronunciado en edificios altos.
Cuando la altura de los edificios no concuerda, el techo del edificio más pequeño puede golpear en una altura media de las columnas del edificio más alto; esto puede ser muy peligroso, y puede llevar al colapso del nivel
El daño puede ser peor cuando los pisos de los edificios adyacentes no coinciden en las mismas alturas, de manera que durante un sismo la losa de un edificio golpea la columna del otro.


Ver ejemplos en anexo 6

HUMEDAD
Los principales daños causados en las viviendas se deben a la humedad y a la penetración del agua en la estructura de la vivienda. Los problemas de humedad se manifiestan cuando: hay olor a humedad, paredes húmedas, revoque deteriorado, manchas de color oscuro (hongos), revoque con ampollas y agrietado.
 
Los materiales de construcción absorben agua proveniente de la lluvia, de filtraciones, de instalaciones sanitarias rotas, de condensación de humedad ambiente o de la humedad del terreno que asciende por zonas sin impermeabilizar o con impermeabilización deficiente. La captación de humedad en estos materiales produce alteración de sus características que pueden llegar a su destrucción.

Causas y Tipos de humedad

Las causas de la humedad son diversas. La humedad se debe a una causa o la combinación de varias de ellas. Detalladas a continuación:

Humedad por Capilaridad; que se produce por la falta de impermeabilización de los cimientos de las estructuras. En los muros y paredes existe una infinita red de capilares y poros, lo que permite la ascensión de la humedad hacia las paredes. La Humedad por Capilaridad consiste en el paso del agua desde el suelo hacia arriba, ingresando al interior de la vivienda a través de los poros de las paredes y todo material poroso de la construcción (hormigones, morteros, maderas, cerámicos, etc.). Esta absorción capilar es similar a la forma en que las plantas toman agua del suelo y similar al efecto de absorción que se produce cuando ponemos una servilleta de papel de forma vertical a una superficie horizontal llena de agua.

Humedad por filtraciones; Cuando se deben a roturas en tuberías de agua, un mal drenaje del agua en ventanas y puertas, malos canales, problemas con el desagüe, filtraciones por lluvias, mal sellado de una junta de la cañería, etc. Se debe encontrar su origen, pues su propagación es desigual. En el caso de las precipitaciones (como la lluvia) se manifiesta con manchas perfectamente delimitadas que van creciendo en tanto aumentan las precipitaciones.

Humedad por condensación; Consiste en la condensación del agua del ambiente. Se debe a una ventilación insuficiente; cuando una vivienda está demasiado cerrada, sea por tener aire acondicionado o simplemente pocas ventanas, se restringe el aire y no se renueva la circulación interior de forma natural. También, mantener una vivienda demasiado caliente al interior, por el uso de estufas en invierno por ejemplo, hace que la humedad se haga líquida y se impregne en las paredes o cualquier otra superficie.

Causas externas; Golpes ocasionales en puertas y ventanas o movimientos sísmicos leves que pueden producir una caída del revoque alrededor de los marcos o dejar grietas en las paredes que terminan por filtrar la humedad.

Humedad Medioambiental; Dependen de la situación ambiental de la construcción. Si comparamos una casa en la playa de otra vivienda en una zona seca. La primera tendrá una humedad constante y agresiva mientras la otra tendrá temperaturas menos constantes. Los ambientes marinos se consideran agresivos por la elevada humedad y las sales que ésta transporta.

CONSECUENCIAS

La humedad no es sólo un problema estético. Sus consecuencias afectan seriamente la salud de los habitantes de la vivienda. Entre los principales problemas de salud tenemos: asma, resfriados, estornudos, congestión de la nariz constante, ojos enrojecidos, alergias crónicas, cansancio, erupciones cutáneas, dolores de cabeza, etc.

Es por esta razón que es muy importante reparar e impermeabilizar las paredes afectadas en cuanto se asoman los primeros síntomas. De acuerdo al tipo de humedad y a su gravedad, veremos lo siguiente:

En una humedad por capilaridad, veremos manchas horizontales en las zonas de contacto directo con el terreno (primer piso o sótanos). Asimismo, por fuera y por dentro de la pared existen manchas blancas de salitre. Si no se tratan, con el tiempo puede aparecer musgo en el exterior, mientras que en el interior la pintura se desconchará y la pared se llenará de moho.

En una humedad por filtraciones, se manifiestan manchas perfectamente delimitadas sobre la pared o el techo afectado en forma de aureolas concéntricas que se agrandan a medida de que el agua (como la lluvia, por ejemplo) se acumula. Sin embargo, también puede aparecer en ambientes cerrados como el lavabo o la cocina, y derivan en la creación de hongos que pueden llegar a atacar cortinas de baño, muebles de madera y armarios.
Si hay humedad por condensación, distinguiremos la humedad en los interiores por las grietas en la mampostería, los hongos y el moho en las paredes. El moho es un cúmulo de hongos, que se presenta como manchas negras y muchas veces permanecen ocultas detrás de armarios por ejemplo. Se produce además un aire insalubre y malos olores, el moho huele a encerrado y podrido. Este aire puede estar contaminado de 2 a 5 veces más que el aire del exterior. Estos es grave si nos ponemos a pensar que pasamos más tiempo en espacios cerrados. El aire se impregna a la ropa y a los elementos del inmueble causando malestar a los habitantes. También se presenta el vaho, que es la humedad que vemos sobre la ventana. Incrementar el calor interno de la vivienda hace que se condense más la humedad y se repite un círculo vicioso de moho y hongos. Sin embargo, la peor de las consecuencias las viven las personas que habitan el inmueble, cuando se respiran las esporas de moho ingresan a nuestros pulmones y provocan los problemas descritos anteriormente, sobre todo los respiratorios que pueden volverse crónicos.

Cuando tenemos humedad en el ambiente, notaremos que algunos materiales de construcción, resultan más sensibles al aumento de la humedad que otros. Las maderas, por ejemplo, acrecientan su volumen y pueden, incluso, producir grietas y fisuras en tabiques y muros. Además, aparecen eflorescencias blancas en la fachada, moho y musgo.

La humedad, a la larga, deteriora las vigas, destruye los paneles de yeso, deforma las puertas de madera, oxida los gabinetes y los marcos metálicos, carcome los ladrillos, etc. Todo esto produce la inestabilidad de la estructura de la vivienda en general hasta que llega un punto en el que puede colapsar.

SOLUCIONES

Arreglar las paredes y volver a pintar no es más que un paliativo que poco o nada resuelven el verdadero problema. Se debe impermeabilizar la pared para asegurar que la humedad no volverá a subir en la pared.

RECOMENDACIONES

Revise una vez al año el correcto funcionamiento de sus cañerías, el estado de las tuberías, los desagües, el estado de impermeabilización de sus muros, fisuras o posibles grietas de los suelos. Ante cualquier duda, consúltenos.
Mantenga limpios y controlados los desagües.
Mantenga ventilados sus espacios. Sugerimos abrir las ventanas y puertas al menos durante 10 minutos, unas 4 veces al día para evitar la condensación o retención de la humedad en las habitaciones, lo que finalmente provoca hongos. Además, mantener siempre aire fresco en las habitaciones.
Minimice el Vapor de Agua. Por ejemplo, al ducharse abra las ventanas para que aire circule de manera natural.
No deje que la humedad llegue a mayores. Además de ser más costoso, afectará más su salud.


















Ver ejemplos en anexo 7

OTROS PROBLEMAS ENCONTRADOS EN LA MAMPOSTERÍA:

Falla por flexión y corte (ver ejemplos en anexo 8)
Formación de cuña (ver ejemplos en anexo 9)
Mala adherencia (ver ejemplos en anexo 10)
Pared corta (ver ejemplos en anexo 11)
Deterioro de bahareque (ver ejemplos en anexo 12)
Diafragmas horizontales y planos de falla horizontal, procurar evitarlos (ver ejemplos en anexo 13)
Diafragmas y planos de falla verticales, procurar realizarlos (ver ejemplos en anexo 14)

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Mediante la realización de este trabajo se ha podido identificar las diversas patologías estructurales en mamposterías de nuestro entorno y a la vez dar soluciones para estas.
Se puede observar fácilmente que las construcciones en las ciudades del Ecuador son demasiado vulnerables ante la ocurrencia de un sismo, por sus diversas fallas que pudieron ser evitadas, pero ahora es indispensable realizar reforzamientos de manera urgente para evitar una catástrofe a futuro, esto se debe a la informalidad en la construcción con la que se ejecutan las estructuras de nuestro país, la misma debe parar inmediatamente, ya que no solo se pone en juego el colapso de la estructura sino también la vida de personas.
Se debe implementar un mejor control para la construcción en nuestro país, promulgando las construcciones con diafragmas, ya que el trabajo de los pórticos es muy sensible ante cualquier eliminación o adición de mampostería, para así reducir el riesgo ante un sismo.

BIBLIOGRAFÍA CONSULTADA:

http://cidbimena.desastres.hn/pdf/spa/doc5583/doc5583-3e.pdf
http://www.imcyc.com/revistacyt/jun11/artingenieria.htm
http://www.civil.cicloides.com/cestructurales/2.2.3/
http://ingcivil.org/causas-que-generan-un-piso-blando/
http://blog.pucp.edu.pe/media/688/20100715-Piso%20Blando.pdf
http://www.cdlima.org.pe/images/stories/2011/marzo/estructuras.pdf
http://www.lis.ucr.ac.cr/index.php?id=25
http://www.frsr.utn.edu.ar/documentos/pdf/diseno_estructural_civil.pdf
http://www.world-housing.net/wp-content/uploads/2011/08/RC-Frame-Tutorial-Spanish-Murty-bis-bis-bis.pdf
http://jpestudiante2008.wordpress.com/