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documento tecnico que compone una introducción a la demolición con explosivos y el estado del conocimiento del tema n
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DEMOLICIN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN UTILIZANDO EXPLOSIVOS.
1
DEMOLICIN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN
UTILIZANDO EXPLOSIVOS
Hugo A. Galvis Daz / Jaime A. Quintero Galeano
Universidad Politecnica de Catalua / Master Universitario en Ingenieria Estructural y de la Construccion
Escuela Tecnica Superior de Ingenieria de Caminos Canales y Puertos
hugo2527@hotmail.com / jq.10@hotmail.com
Resumen: el presente documento pretende dar a conocer la
tecnica de la demolicin de estructuras mediante
explosivos. Se realiza una resea historica de los explosivos
y de la tecnica con explosivo. Se describen una serie de
conceptos basicos y claves de dicha tecnica como son los
factores para su eleccin, los procedimientos
tradicionanales, los mtodos de demolicin con explosivos
y el proceso de diseo tradicional de una demolicin con
explosivos.
Palabras clave: explosivos, demolicin, estructura,
escombros.
1. Introduccin
La demolicion de una estructura es un trabajo
altamente especializado, el cual existe desde que
existe la construccin, pues estas actividades esta
muy relacionadas, aunque su finalidad sea
completamente distinta. En la demolicin se busca
recuperar espacios, retirando de forma parcial o
integral una estructura, para ello existen varios
mtodos de trabajo, los cuales pueden clasificarse
teniendo en cuenta la accin que realiza o la
maquinaria que emplea, aunque ninguno es mejor que
otro, simplemente cada uno tiene su aplicacin
dependiendo de factores como, las condiciones de
entorno, caracteristicas de los materiales, la gestion
de los residuos e influencia a las estructuras del
entorno.
La demolicin se clasifica en, demolicin manual,
demolicin mecanica y demolicin con explocivos.
La demolicin manual, es un sistema de
demoliciones muy lento, avanza poco a poco y
trabajan muchos operarios a la vez, ademas requiere
la intervencin de operarios que conozcan
perfectamente el oficio. Para conseguir buenos
resultados es necesario el trabajo de un buen equipo
que dedique muchas horas diarias.
Este tipo de demolicin se efecta cuando las
circunstancias del objeto a demoler lo aconsejen o,
sobre todo, si se requiere un nivel especial de
precisin para salvaguardar elementos constructivos
cercanos o anexos. La demolicin manual es segura,
verstil, y tiene otras ventajas como una fcil
accesibilidad y ligereza de los equipos, adems, la
afeccin que genera a las personas y lugares
colindantes a la ejecucin suele ser muy baja. Sin
embargo, se trata de una actividad que requiere un
alto coste de personal, con una productividad muy
limitada.[1]
La demolicin mecnica es el conjunto de
operaciones organizadas para demoler de forma
parcial o total una construccin, con empleo
mayoritario de equipos mecnicos, por tcnicas de
empuje, traccin, impacto o fragmentacin.
La demolicin mecnica se basa en el empleo de
equipos portantes con implementos especficos para
demolicin, como martillos, demoledores primarios,
demoledores secundarios, multiprocesadores, entre
otras. Ejecutada adecuadamente, es una actividad
segura, con la que se consigue una mayor rapidez y
productividad, comparada con la demolicin manual.
La demolicin mecnica requiere, en muchas
ocasiones, de labores previas de preparacin, de
espacios amplios de trabajo y de labores posteriores
de acondicionamiento de los residuos generados.
La demolicin con explosivos consiste en una
detonacin controlada de cargas explosivas,
colocadas estratgicamente en una construccin,
orientada a avatir dicha construccion en una direccion
previamente fijada. Este mtodo es recomendado para
construcciones en altura, dependen del tipo de
estructura, se usaran diferentes explosivos y el modo
de demolicin, ya sea vuelco lateral o cada sobre si
misma.
2. Resea histrica sobre demoliciones
con explosivos
Las primeras estructuras que se tiene
conocimiento de demolicin con explosivos, fueron
las destruidas en Europa tras la Segunda Guerra
Mundial, pues quedaron seriamente afectadas tras los
bombardeos a los que fueron expuestos.
As mismo se desarrollaron tcnicas de
demolicin; implosin y explosin controlada. La
primera de ellas ocurre cuando se hace caer una
estructura sobre su misma base, y la explosin
controlada consiste en dirigir la cada del edificio
hacia un lado previamente determinado para no
afectar las estructuras aledaas.
El 18 de febrero de 1995 en apenas cinco
segundos, se desplom el hotel Pennsylvania, situado
en la laguna interior de West Palm Beach, Florida; el
cual tena 69 aos y sobre este se edifico otro hotel
ms moderno [2].
DEMOLICIN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN UTILIZANDO EXPLOSIVOS.
2
El hotel fue demolido mediante implosin
utilizando la dinamita apenas indispensable para
debilitar sus soportes estructurales y que el peso del
edificio provoque su propio colapso.
En total se utilizaron 55 kilogramos de
explosivos, una cantidad menor que la inicialmente
prevista, debido a la baja poca resistencia del
concreto, se contrat una compaa sismogrfica para
obtener registros, con el fin de prevenir posibles
reclamos de las viviendas vecinas por posibles daos
atribuidos a las vibraciones.
Finalmente se contrat una empresa para que
hiciera la labor de retirar los escombros, y aunque
esta operacin tard algunas semanas, toda la
operacin requiri menos tiempo y fue ms
econmica que derribar la estructura con una bola de
demolicin o a mano.
Otras estructuras demolidas utilizando explosivos
han sido: el puente Dunbarton (sobre la baha de San
Francisco), 26 edificios que resultaron afectados
despus del terremoto de 1985 en Ciudad de Mxico,
el edificio de la Travelers Insurance, (Boston), entre
otros.
3. Historia de los explosivos
La plvora es el primer explosivo del que se tiene
referencia histrica, muchos historiadores atribuyen
su invencin a los chinos entre los aos 201 y 207
antes de Cristo. En esa poca y hasta el siglo XII de
la era cristiana la plvora se utilizaba nicamente
para fabricar juegos pirotcnicos.[3]
Posteriormente, en el siglo XIII; Roger Bacon
(Inglaterra) comenz a experimentar con la plvora y
poco despus fue utilizada como carga de proyeccin
en los bombarderos del siglo XIV.
En el siglo XVII, un tirols llamado Kaspar
Weindl, la utiliz en las Reales Minas de Schemnitz
(Hungra), y se utilizo plvora negra en los trabajos
de las minas de estao en Cornwall, Inglaterra.
A finales del siglo XVIII y comienzos del siglo
XIX fueron apareciendo otros tipos de explosivos,
pero la plvora negra fue la nica que subsisti para
usos generales, ver Fig. 1
Fig. 1: Polvora negra
En 1846 un qumico italiano llamado Ascanio
Sobrero prepara por primera vez la nitroglicerina y un
ao ms tarde crea un explosivo compuesto de
nitroglicerina absorbida por materias porosas que
contienen otros ingredientes generadores de energa
pero finalmente abandona sus investigaciones.
Posteriormente el sueco Alfred Nobel, junto con
su padre Immanuel trataron de encontrar una
aplicacin tcnica a las propiedades explosivas de la
nitroglicerina, en 1866 Alfred mezcl la
nitroglicerina con un absorbente para formar una
sustancia slida sensible a la accin de un fulminante
pero relativamente insensible a un golpe ordinario,
este explosivo es conocido como la dinamita y lo
pocemos observar en la Fig. 2.
Fig. 2: Dinamita
En 1875, Alfred Nobel efectu otro
descubrimiento de gran importancia, el cual consistio
en disolver algodn colodin en nitroglicerina. Dando
como resultado una masa gelatinosa que era mucho
ms poderosa que la dinamita que inventara aos
antes; esta es en esencia la antecesora de todas las
dinamitas gelatinosas.
En el ao de 1935 se produjo otro importante
hallazgo; la introduccin del Nitramn. El cual es un agente explosivo que no contiene nitroglicerina ni
otro ingrediente que est clasificado como un
explosivo, es insensible a la accin de un fulminante
ordinario comercial, al golpe, a la friccin o al
impacto de una bala. Debe detonarse mediante una
carga de cebo de un material ms sensible.
En 1961 aparecen en el mercado los detonadores
elctricos con retardo; (de gran importancia para la
demolicin de estructuras).
Fig. 3:Destonador electrnico
DEMOLICIN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN UTILIZANDO EXPLOSIVOS.
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4. Propiedades de los explosivos
En ingeniera en las que se requiere el uso de
explosivos en multiples situaciones, lo que ha
generado un constante proceso evolutivo y de
desarrollo de varias propiedades que, dependiendo de
la necesidad que se presente, ayudan a llevar a cabo la
labor con xito. Las principales caracteristicas de los
explosivo son:
4.1. Potencia
Es la cantidad de energa que tiene el explosivo y
al trabajo que este pueda realizar. El mtodo ms
importante para medir la energa disponible de los
explosivos es la prueba de TRAUZL. El ensayo se
realiza mediante la carga de una muestra de 10
gramos del explosivo, envuelta en papel aluminio, en
un agujero perforado en un lugar del bloque
de plomo de dimensiones especficas. El agujero se
rellena luego con arena, y la muestra se detona
elctricamente. Despus de la detonacin, se mide el
aumento de volumen de la cavidad [4].
Fig. 4: Diagrama del ensayo de trauzl
4.2. Velocidad de detonacin
La velocidad de detonacin es la rapidez a la que
la onda de detonacin se propaga a travs del
explosivo y por lo tanto, es el parmetro que define el
ritmo de liberacin de energa. La densidad de la
carga, el dimetro, el confinamiento, la iniciacin y el
envejecimiento del explosivo son factores que afectan
directamente la velocidad de detonacin.[5]
4.3. Densidad
La densidad en los explosivos es un factor
importante pues si es muy baja, la sensibilidad es
muy alta y si por el contrario la densidad es muy alta,
el explosivo pierde sensibilidad; ambos casos muy
peligrosos para quien manipula el explosivo.
En explosivos, esta propiedad se puede dividir en
dos: densidad real y densidad gravimtrica.
La densidad real es la relacin entre el peso del
explosivo y su volumen cuando dicho volumen est
ocupado completamente por el explosivo; es decir no
existen espacios vacos. Por lo general la densidad
real de los explosivos vara entre 0.8 y 1.6 g/cm3.
La densidad gravimtrica es la relacin del peso del
explosivo y su volumen cuando este se encuentra
fragmentado con espacios vacos entre sus partes.
4.4. Presin de detonacin
Esta caracterstica se refiere al efecto demoledor,
que aplica el explosivo sobre el material a fracturar
para iniciar su rompimiento. La presin de detonacin
es funcin de la densidad y del cuadrado de la
velocidad de detonacin.
Para determinar la presin de detonacin se
realiza la prueba de Hess, la cual se expresa en mm.
de aplastamiento que sufre un cilindro de plomo de
dimensiones estandarizadas por el efecto de la
explosin de 100 g. del material explosivo en estudio,
como se ve en la Fig. 5.
Fig. 5: Diagrama de la prueba de Hess
4.5. Resistencia al agua
Es la capacidad del explosivo para resistir una
prolongada exposicin al agua sin perder sus
caractersticas, la resistencia al agua depende de la
proporcin de nitroglicerina o aditivos especiales que
contenga el explosivo y de las condiciones estticas o
dinmicas del fluido al que est sometido explosivo.
4.6. Resistencia a la congelacin
Cuando existen bajas temperaturas en el lugar de
almacenamiento, las dinamitas gelatinas se
endurecern, y tanto estas como las dinamitas
granulares se pueden endurecer como resultado de la
absorcin de humedad o cambios de temperatura,
dando la sensacin de que se ha congelado. Esto se
puede comprobar fcilmente empujando un alfiler en
el cartucho; el alfiler no penetrar en la dinamita
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congelada, pero si en los cartuchos que simplemente
estn endurecidos.
4.7. Sensitividad
La sensitividad es la medida de la capacidad de
iniciacin. Aunque las pruebas de cada y friccin son
medidas de sensitividad, el uso ms frecuente de estas
pruebas se relaciona con los agentes explosivos que
son relativamente insensibles. Cualquier compuesto o
composicin que se pretenda utilizar en voladuras y
que pueda iniciarse en condiciones de prueba
establecidas con un detonador nmero 8, se clasifica
como un alto explosivo.
Por lo general este ensayo se realiza sobre una
placa de plomo en la que se deposita un cartucho de
explosivo de dimensiones determinadas y con
diferentes disparos se determina la potencia mnima
del detonador que se requiere. Generalmente se
clasifican segn si son, o no sensibles al detonador
No 8.
4.8. Sensibilidad
Es la capacidad que tiene el explosivo para
explotar ante un golpe, calor, friccin o la
combinacin de estos.
Sensibilidad al golpe y a la friccin: Los diferentes tipos de explosivos industriales pueden ser
o no sensibles al choque, lo cual no quiere decir otra
cosa que en algunos explosivos se puede producir su
iniciacin por un fuerte impacto. La forma de
determinar la sensibilidad al choque se hace mediante
una maza que se coloca a una determinada altura con
una masa definida, se mide la altura hasta que el
explosivo explota. Al igual que con la sensibilidad al
choque existen algunos explosivos que son sensibles
al rozamiento. Es por esto que existe un
ensayo normalizado que nos indica si un explosivo es
sensible o no al rozamiento, y en caso de serlo en que
grado lo es. Este ensayo se realiza con una mquina
provista de un objeto cuyo coeficiente de rozamiento
conocemos. La sensibilidad se conoce pasndolo por
la longitud de todo el explosivo cada vez con mayor
intensidad hasta que el explosivo explote.[6]
Sensibilidad al calor: cuando un explosivo se calienta en forma gradual, en algn momento llegar
una temperatura a la cual se descompondr con
desprendimiento de gases y hasta una pequea
explosin. A esta temperatura se le llama punto de ignicin. Se debe diferenciar la sensibilidad al calor, de la sensibilidad al fuego la cual indica su facilidad
de inflamacin.
4.9. Estabilidad
La estabilidad es la propiedad que tienen los
explosivos para mantener sus caractersticas qumicas
bajo condiciones normales; este ensayo se realiza
mediante la prueba de Abel, que consiste en calentar
una muestra de explosivo durante un tiempo y
temperatura determinados, para observar el momento
en que se inicia su descomposicin. Un explosivo
correctamente almacenado no debe presentar
disgregacin, descomposicin o separacin de sus
componentes.
4.10. Dimetro crtico
Es el dimetro del explosivo por debajo del cual la
onda de detonacin no se propaga, y si lo hace es con
una velocidad muy por debajo a la normal. Cabe
anotar que esta caracterstica aplica slo para los
explosivos que tienen forma cilndrica.
4.11. Transmisin de la detonacin
Tambin conocida como coeficiente de auto excitacin o simpata; y corresponde a la capacidad que tienen los explosivos que, luego de
explotar; ocasionan la detonacin de otras cargas
localizadas a corta distancia, debido a las ondas
producidas por la explosin.
El mtodo para medir la detonacin por simpata
consiste en alinear axialmente varios cartuchos de
explosivos con las mismas especificaciones sobre una
capa de arena espaciados a diferentes distancias y
envueltos en papel kraft. Y luego de detonar el primer
cartucho se determina la mxima distancia hasta la
cual puede transmitir la detonacin hacia otro
cartucho.
4.12. Emanaciones
Como resultado de una detonacin con explosivos
se producen generalmente gases, como, dixido de
carbno, nitrgeno, vapor de agua, monxido de
carbno y los xidos de nitrgeno. Los tres primeros
no son txicos, pero los dos ltimos son venenosos; a
estos se les conoce como emanaciones
Para trabajos a cielo abierto generalmente las
emanaciones no son de cuidado, pero si se trabaja en
condiciones cerradas; se exige una cuidadosa
consideracin a la seleccin del explosivo, cantidad y
lo ms importante a la ventilacin.
Al conjunto de todos esos productos resultantes se
le designa por humos De acuerdo con la proporcin
de los gases nocivos, se ha establecido una escala de
clasificacin por grado de toxicidad para la
exposicin de los operadores despus de las
voladuras.(ver Tabla I.)
4.13. Inflamabilidad
Esta propiedad se refiere a la facilidad con que un
explosivo puede incendiarse. En el caso de las
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dinamitas, esto variar desde algunos tipos que se
inflaman rpidamente y se queman con violencia,
hasta otros que no soportarn una combustin a
menos que se aplique una fuente exterior de flama.
Tabla I: Clases de humos
5. Factores para la eleccin del metodo de
demolicin
Existe gran variedad de alternativas a la hora de
demoler una edificacin. Para la escoger del mtodo
adecuado es necesario valorar una serie de factores,
que se pueden abarcar en cuatro grupos:
Condiciones del entorno: ubicacin de la obra, alrededores, espacio disponible, ordenanzas locales y
exigencias ambientales vigentes.
Tipo de obra: estructura de la edificacin, material utilizado en su construccin y estado de
conservacin.
Volumen a demoler: factor muy influyente sobre la maquinaria a utilizar, que ser aquella que reporte
los costos totales ms bajos.
Plazo de ejecucin. La eleccin del mtodo ms apropiado no
depende solo de los aspectos tcnicos o econmicos,
tambin se ha de tener en cuenta factores ambientales,
sociales, riesgo de accidentes y seguridad en el
trabajo.[7]
6. Causas para la demolicin de una
estructura
Se entiende por demoliciones al proceso de
eliminacin controlada de una estructura o parte de
ella, estas se lleva a cabo por algunas de las causas
que se enumeran a continuacin.
La necesidad de un mejor aprovechamiento del suelo, sobre todo en zonas de una alta densidad de
poblacin, lo que obliga a un saneamiento del centro
de las ciudades.
El rpido avance tecnolgico en la industria, en periodos de tiempo ms cortos, exige que los
edificios de fbricas sean efectivos, lo que implica al
menos derribos parciales para adaptarlos y mantener
un alto nivel de competitividad.
El deterioro de las edificaciones por el paso del tiempo, como es el caso de los edificios de hormign
y que por tanto se hace necesaria su demolicin para
evitar el peligro que supone una estructura que no
est en su estado ptimo. Se requieren ahora
modificaciones y modernizaciones que implican
obras de reparacin, reforma e incluso de demolicin
integral en ciertos casos.
7. Procedimientos tradicionales en la
demolicin de estructuras aporticadas
Cuando existe la necesidad de realizar un nuevo
proyecto en un sitio o lugar que ya ha sido ocupado
por otras construcciones, se hace necesario remover
parcial o totalmente dichas estructuras, las cuales
pueden ser demolidas con diversos procedimientos de
acuerdo a varios factores como son: el tamao de la
estructura, el material en que est construida, el
tiempo de ejecucin, maquinaria y equipos
disponibles, presupuesto, intervencin en el medio
ambiente, entre otros. Estos parmetros permiten
elegir el mtodo ms eficiente y econmico en cuanto
a tiempo y recursos se refiere.
Siempre se ha tratado de mejorar las tcnicas de
demolicin de tal forma que su ejecucion sea mas
sencilla, segura, efectiva y sobre todo econmica,
siendo la demolicin con explosivos la ms utilizada
por su rapidez y rendimiento en obras de gran
magnitud.
La demolicin por voladura exige la realizacin
de diferentes tipos de trabajos previos, que si bien
pueden solaparse en el tiempo, son perfectamente
diferenciables, en primer lugar se resaliza la
preparacin de la estructura a nivel de las plantas
donde se va a realizar la perforacin de los barrenos
donde se situan los explosivos. Otra actividad sera
las actuaciones necesarias y convenientes que, por
razones de seguridad, es muy recomendable ejecutar
en otras plantas diferentes en las que no se va a
utilizar explosivos, como es el corte de escaleras,
eliminar huecos de ascensores, eliminacion de
cristales, entre otras. Una tercera actividad ser la de
realizar perforaciones precisas dentro de los
elementos portantes de la estructura, para alojar las
correspondientes cargas de explosivo, como se
observa en la Fig. 6.
Fig. 6: Perforacion de elementos portantes
Una cuarta comprendera la colocacin de las
protecciones diseadas para minimizar riesgos al
entorno. Por ltimo se tendra la fase de carga,
DEMOLICIN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN UTILIZANDO EXPLOSIVOS.
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retacado, cierre de protecciones sobre los elementos a
volar, conexin y disparo de la voladura, esta face, de
ha de ser realizada independiente a las demas, y no
podr solaparse con ninguna otra actividad por
razones obvias.
8. Demolicion por voladura controlada
Las demoliciones por voladura controlada hace
parte de un tipo de obra muy especial dentro del
campo de aplicacin de los explosivos, tanto por su
dificultad tcnica, como por su particularidad y la
espectacularidad de los resultados. Mediante la
voladura controlada se consigue conjugar factores tan
dispares como rapidez, seguridad y economa.
Este sistema consiste en la perforacin y voladura
de los elementos de sustentacin de un edificio, de tal
manera que al producirse la detonacin de las cargas,
la edificacin entra en colapso y se auto destroza en
su cada, siguiendo una direccin de vuelco
preestablecida de antemano, mediante el adecuado
posicionamiento y secuencia de las cargas.
Para definir el sentido de vuelco de un edificio se
acta sobre el posicionamiento de las cargas
explosivas, que definirn la cua de rotura, y sobre la
secuenciacin de dichas cargas, mediante el uso de
detonadores elctricos, que determinarn la secuencia
de explocion. La unin de ambos diseos establece de
manera inequvoca la direccin y el sentido de vuelco
del edificio, como se observa en la Fig.7
Fig. 7: Demolicion de chimenea
La colocacin de material explosivo en puntos
estratgicos, crea una implosin al momento de la
detonacin por lo que una estructura se derrumba
sobre s en cuestin de segundos minimizando el
dao fsico a su entorno inmediato, a pesar de su
terminologa la implosin de una estructura tambi
incluye la demolicin de otras estructuras tales como
puentes, chimeneas, torres y tneles[8]. Este metodo
explica de forma muy clara en la Fig. 8.
La implosin de una construccin reduce a
segundos un proceso que de otra forma podra tomar
meses o aos por otros mtodos tales como el
derrumbamiento progresivo mediante arietes
metlicos accionados por maquinas y gras para la
remocin de los escombros.
Durante la destruccin de la Torre 1515 , en West
Palm Beach, Florida, se utilizo el termino implosion,
y segun la definicin del diccionario de la lengua
espaola de la RAE sobre implosin es Accin de
romperse hacia dentro con estruendo las paredes de
una cavidad cuya presin es inferior a la externa, por
lo que no es correcto utilizar este termino , ya que lo
que sucede es que el uso de materiales explosivos es
crtico para las conexiones estructurales y permite
que la gravedad la derrumbe.
Fig. 8: Explicacion de implosin
9. Diseo tradicional de una demolicin
con explosivos
El derribo de una estructura con explosivos es uno
de los sistemas ms rpidos, seguros y eficientes que
pueden emplearse en la actualidad, pero necesita de
un anlisis y estudio complejo de las voladuras,
donde es necesario contemplar el diseo y
funcionamiento de las mismas en funcin de las
caractersticas de resistencia de los materiales,
caractersticas geomtricas de las partes que las
constituyen, la consecuencia de la rotura de los
elementos portantes, las acciones de tensionamiento y
DEMOLICIN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN UTILIZANDO EXPLOSIVOS.
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volcamiento deben estar previstas, la direccin de
cada esperada, entre otras.
No siempre se dispone de la informacin que se
requiere en cuanto a la estructura, pues si se trata de
construcciones antiguas, suele carecer de planos y se
desconocen las calidades de los materiales
empleados. Por todo ello, se debe realizar un trabajo
previo de reconocimiento y estudio de las estructuras
que se van a demoler realizando perforaciones,
derribamiento parcial de placas y elemento no
estructurales para establecer las partes dbiles y
fuertes de la estructura. Seguidamente se deben
efectuar un conjunto de trabajos complementarios
tales como:
Sujeciones de elementos estructurales.
Descalces.
Uniones con cables o pernos en sitios debilitados, los cuales ayudarn al xito de la demolicin
haciendo que la estructura sea ms estable y adecuada
para el procedimiento de demolicin.
9.1. Edificios de hormigon armado
La demolicin debe estar precedida de unos
trabajos preparatorios que consisten en la eliminacin
parcial de tabiques interiores y descubrimiento de los
elementos que se demolern, abriendo dilataciones en
los tabiques de ladrillo adyacentes como se ve en la
Fig. 9.
Cuando la estructura por demoler es demasiado
compleja y se encuentra junto a otras estructuras que
no deban afectarse, es necesario realizar un estudio
detallado de la esttica de la construccin y diseo de
las voladuras de acuerdo al caso. Los dos tipos de
demolicin ms empleados son:
Voladura en una direccin cada controlada
Voladura con desplome.
Fig. 9: Trabajos preparatorios para demoler una estructura
En el caso especfico de los edificios mixtos los
cuales estn construidos con columnas, vigas de
hormign armado y muros de carga de mampostera,
es necesario perforar todos los elementos segn el
mtodo de cada en una direccin.
Despus de haber realizado todos los
procedimiento de reconocimiento de la estructura y
sus alrededores, debe comenzarse la labor de clculo,
en la cual se contemplan aspectos como el tipo de
material, posicionamiento de las cargas explosivas,
dimensiones de los elementos que se van a demoler,
cantidades de carga y distancia de seguridad entre
otras.
De acuerdo con esto es necesario determinar que
tipo de material constituye los elemento y sus radios
de ruptura, es decir el espesor del elemento por
romper, se obtiene un factor que es necesario para
calcular la cantidad de explosivo necesario para
desarrollar la demolicin de la estructura.
9.2. Barrenos
Los barrenos son orificios que se realizan por
medio de equipos neumticos como los taladros roto-
percutores (ver Fig. 10) lo cuales son de fcil manejo
y rendimiento en cuanto a trabajos de barrenacin en
estructuras se refiere. La funcin de estos orificios es
la de poder ubicar la carga explosiva en el centro
geomtrico del elemento, es decir, que la perforacin
de los elementos se debe realizar en los dos tercios
del lado de la columna, viga o muro dejando un tercio
sin perforar lo que se denomina radio de ruptura.
El dimetro utilizado en la mayora de los casos es
de 1 de pulgada que corresponde a un dimetro de
4.45 centmetros debido a que el cartucho de indugel
viene con dimetros de 26,32,38 y 44 mm.
Fig.10: Taladro rotopercutor
Los barrenos se deben realizar en el mismo
sentido en el que se va a derrumbar la estructura
(cada controlada) o el elemento.
La distancia de atacadura es una longitud que se
rellena de un material aglutinante cono arcilla, arena
mojada, etc; el cual tiene como funcin sellar el
barreno y por consiguiente confinar la carga
explosiva, para que al producirse la detonacin, como
se observa el la Fig. 11, la potencia del explosivo no
se escape por elbarreno, haciendo que el elemento no
se destruya segn los clculos.
DEMOLICIN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN UTILIZANDO EXPLOSIVOS.
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Fig. 11: Diagrama de un barreno
9.3. Vigas
Existen varias consideraciones necesarias para
realizar los barrenos en los diferentes elementos de la
estructura como son las vigas, columnas y muros. Las
vigas se deben perforar desde el centro hacia los
lados entre columna y columna de tal forma que las
cargas queden distribuidas en la luz media del de la
viga. Se realizan dos barrenos separados a 15 cm del
centro.
Los barrenos se deben realizar como en el
procedimiento para perforar columnas, es decir, se
perforan los 2/3 de la altura del elemento para ubicar
la carga en la parte central y as garantizar que el
elemento se fracture en el centro y as demolerlo,
como se presenta en el esquema de la Fig. 12.
Fig. 12: Barrenacion de Viga
9.4. Columnas
En el caso de las columnas existe una
clasificacin la cual sirve para hacer el esquema de
perforacin es decir el posicionamiento de los
barrenos de acuerdo al ancho de la cara que se
perforar. La clasificacin consiste en determinar si la
cara de la columna tiene una distancia menor o igual
a cuarenta centmetros; y si mide ms de cuarenta
centmetros.
En el primer caso se procede a realizar una marca
por el centro de la columna en forma vertical
separando los barrenos 40 centmetros entre si y sobre
dicha lnea se realizan las perforaciones, como
dispone en la Fig. 13 En caso de ser mayor de
cuarenta centmetros se realizan los barrenos en
forma de zig-zag como en la Fig. 14.por ejemplo si se
perfora una columna de 60 centmetros, se comienza
por el lado izquierdo perforando a 1/3 es decir 20
centmetros dejando 2/3 hacia el otro lado (40 cm)
luego en el siguiente barreno 40 centmetros abajo se
dejan 2/3 al lado izquierdo (40 cm) y 1/3 es decir 20
cm al otro lado.
Fig. 13: Disposicion vertical de barrenos en colomna
Fig. 14: Disposicion en zig-zag de barrenos en colomna
9.5. Muros
Dentro de los elementos necesarios por demoler,
se encuentran los muros estructurales que cumplen le
labor de rigidizar y sostener la estructura, por lo tanto
son elemento de dimensiones y resistencia
considerable, por lo que se hace necesario disear una
malla de voladura especial dependiendo del caso.
Para poder demoler los muro es necesario realizar
ciertos trabajo previos para aislar el muro del prtico
con el fin de hacerlo trabajar como un elemento
independiente del prtico. Para lograr este objetivo es
necesario hacer dilataciones ente las columnas y el
muro, de tal forma que el muro pierda resistencia y
no pueda transmitir los esfuerzos a otros elementos.
Bsicamente la distribucin de los barrenos y la
perforacin dependen del espesor del muro y por
supuesto del material con el cual est construido.
10. Voladura de cada controlada
El procedimiento llamado voladura de cada
controlada, es un mtodo el cual consiste en poder
inclinar la estructura hacia un lado predefinido
haciendo detonar las cargas de tal forma que el propio
peso de la estructura ayude a volcar el edificio hacia
el lado deseado es decir , el procedimiento es similar
al de cortar un rbol realizando un corte en forma
triangular en la base de tal forma que el centro de
DEMOLICIN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN UTILIZANDO EXPLOSIVOS.
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gravedad se desequilibre y cause la cada de la
estructura. En el siguiente grfico (Fig. 15), se pude
observar dicho procedimiento, en el cual intervienen
los tiempos de retardo.
Fig. 15: Caida controlada
Fig. 16: Tiempos de retardo
En la Fig.16, se muestra la ubicacin de los
tiempos de retardo que tienen como funcin hacer
que las cargas detonen de acuerdo con su nmero es
decir que las cargas mostradas con el nmero cero o
mejor tiempo cero son las cargas que detonan
primero, luego detonan las de nmero uno y as
sucesivamente hasta cumplir con todos los tiempos de
retardo.
La manera ms conveniente de realizar la
demolicin de un edificio por este mtodo es
determinando su altura, por lo general se deben
cargar los tres o cuatro primeros pisos. Si sobre estos
existen ms de 8 pisos se debe cargar el piso medio
entre estos. Por ejemplo si el edificio tiene 15 pisos,
se cargan los cuatro primeros, quedando 12 pisos sin
cargar, por lo tanto se debe cargar el piso nmero 10
por ser el piso intermedio.
11. Voladura con desplome
Este procedimiento es adecuado para las
estructuras anchas y para cuando no existe el
suficiente espacio para derrumbarlas hacia un lado,
este mtodo hace que la estructura colapse desde el
centro a hacia afuera haciendo que la estructura caiga
sobre si misma, como se ve en el grafico (Fig. 17)
Fig. 17: Voladura de desplome
Para realizar la perforacin de los elemento se
debe mirar la direccin en que se desee hacer caer el
elemento por lo general se perfora del centro del
edificio hacia afuera.
Para efectos de la demolicin se realizan los
mismos procedimientos utilizados en la demolicin
de cada controlada, es decir se debe hacer el
reconocimiento de los elemento estructurales
importantes, desconectar todas las acometidas de
agua, electricidad, etc. En cuanto el proceso de
clculo es igual que el caso de la cada controlada,
teniendo en cuentas la mismas variables y constantes,
este mtodo solo difiere en la colocacin de los
tiempos de la voladura. (ver Fig. 18)
Fig. 18; Tiempos de retardo
12. Seleccin del escombro procedente de
una voladura.
Resulta evidente que en cualquier demolicin por
voladura, la pila de escombro obtenido no presenta
visos de admitir un proceso selectivo de tipo alguno.
Mientras que en una demolicin por otros
procedimientos puede ser posible una cierta
separacin del producto en origen por demoliciones
selectivas, en la demolicin por voladura el escombro
ser una mezcla de fragmentos de los materiales que
componen la estructura en el momento de su
voladura.
Tan solo los elementos que se hayan retirado antes,
tanto aprovechables como de necesaria eliminacin o
por ser contaminantes para el material reciclado, no
se encontrarn en esa mezcla.
DEMOLICIN DE ESTRUCTURAS DE HORMIGN UTILIZANDO EXPLOSIVOS.
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La seleccin de productos diferentes en esa mezcla es
difcil a excepcin del hierro en estructuras de este
tipo, cuya voladura es muy poco frecuente.
13. Conclusiones
Antes de emplear cualquier tipo de explosivo, se debe
realizar las pruebas necesarias del mismo para
determinar si el explosivo es el correcto en el proceso
de voladura a aplicar.
El uso adecuado de los recursos disponibles, acelera
el avance de la sociedad y, en el rea de Ingeniera
disminuye considerablemente costos y tiempo en la
etapa del diseo y ejecucin de proyectos.
Desde el punto de vista del reciclado se pueden
prestar a una diferenciacin previa de los materiales
que la componen, cermicos y hormign, o aceptar la
voladura en el conjunto, tratando en planta una
mezcla.
Las estructuras de hormign armado, son las que se
presentan ms cmodas para la demolicin con
explosivos, siempre y cuando se cumplan otras
condiciones adicionales, fundamentalmente que se
trate de estructuras con alturas que justifique des el
punto de vista economico el uso de explosivos
La demolicin con explosivos reduce
considerablemente el tiempo de trabajo, la
maquinaria requerida, la cantidad de operarios
necesaria, el mugre producido en obra y los costos
totales; comparada con la tradicional demolicin
mecnica.
El Ingeniero debe analizar las condiciones generales
de cada proyecto tales como: importancia,
presupuesto, disponibilidad y tipo de explosivo; con
el objeto de determinar el proceso ms apropiado para
la demolicin.
Se debe realizar una minuciosa inspeccin en las
construcciones vecinas del edificio que se va a
demoler con el fin de determinar las medidas de
seguridad necesarias, el tipo de voladura ms
conveniente, as como advertir a la comunidad sobre
las explosiones que se van a producir.
Agradecimientos
Los autores expresan su agradecimientos:
Doctor Antonio Aguado de Cea. Academico de Universidad Politecnica de Catalua.
Referencias
[1] Asociacion Espaola de Empresarios de Demolicion.
Guia Informoativa sobre Demolicion, 2013, pp 5
[2] Revista Investigacin y Ciencia, Diciembre, 1995.
[3] Escuela de Ingenieros Militares, empleo de los
explosivos en obras de ingeniera civil y militar, 2a edicin, Santaf de Bogot D.C, Margabby ltda.,
1996, pp 330.
[4] Wikipedia.org. ensayo de trauzl, Septiembre 2013
[5] Hctor Javier Alvarado Moreno. Empleo de los
explosivos en obras de ingeniera civil y militar bogot. f.f. m.m., 1996, pp 395
[6] Edgar Caas, Javier Perez, La utilizacin de los explosivos en la ingeniera civil, conocimiento de explosivos, bogot, 1994, pp 402.
[7] Universidad Tecnolgica Nacional Facultad Regional
Rosario, Demoliciones 2002.
[8] Department of the Field Manual. Explosives and demolitions. EE.UU, 1971, pp 268.
ANALES DE CONSTRUCCIONES Y MATERIALES AVANZADOS. VOL 3. CURSO 2003-2004
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