PATOLOGÍA en la CONSTRUCCIÓN

Dr.Ing Javier ARRIETA FREYREProfesor Principal FIC UNI

jarrieta@uni.edu.pe

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL

XXI CONEIC - IX COINEIC HUANCAYO 2013

CONTENIDO• Patología• Orígen• Sintomatología• Diagnóstico• Causas• Mecanismos• Terapia

• Manejo de riesgos • Casuística

PATOLOGÍA

•Pathos : Enfermedad

•Logos :Tratado

•TRATATIENTO DE LOS DEFECTOS, DESORDENES

Y FALLAS EN LAS CONSTRUCCIONES DESDE EL

PUNTO DE VISTA DEL DIAGNÓSTICO, TERAPIA Y

SUS CONSECUENCIAS

PATOLOGÍA

• VISIÓN FORMAL

- TRATAMIENTO DE FISURAS Y OTRAS FALLAS

•VISIÓN AMPLIA

- REDUCCIÓN DE DAÑOS

- PROTECCIÓN DE LAS INVERSIONES

- EVALUACIONES RÁPIDAS

- EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

Histórico de Fallas en obras

11

3551

6574.582.58994 9799100

0

2040

6080

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

%acumulado

años

PERÍODO DE RESPONSABILIDAD PROFESIONAL

ORIGEN

CICLO DE VIDA

• PROMOCIÓN

• PROYECTO

• CONTRATACIÓN

• FABRICACIÓN

• EJECUCIÓN

• OPERACIÓN

• MANTENIMIENTO

PLANEAMIENTO

CONTRATACIÓNY

EJECUCIÓN

ESTUDIOS

OPERACIÓNY

MANTENIMIENTO

Orígenes.(DE LAS FALLAS)

% en números

B50%

C5%

A37%

D7.5%

c

A.-Proyecto 37%

B.-Ejecución 50%

C.-Materiales 5.5%

D.-Uso y Mantenimiento 7.5%

Fuente : Dr José Calavera Patología en Estructuras CA 1999

Orígenes.COSTO de las fallas originadas durante el Proyecto:

A.-Concepción 18%

B.-Errores u omisiones 59%

C.-Materiales errados 10%

D.-Errores de cálculo 13%

DISTRIBUCION DE LOS FALLOS DEBIDOS AL PROYECTO

18

13

10

59

3

5

78

14

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Errores decalculo

Materiales noidoneos

Detalleserroneos oinexistentes

Consepciongeneral

% en numero

% en coste

Fuente : Dr José Calavera Patología en Estructuras CA 1999

SINTOMATOLOGÍA

• FISURAMIENTO

• DESPRENDIMIENTOS

• PÉRDIDA DE MATERIAL

• DEFORMACIONES EXCESIVAS

• EFLORESCENCIAS

• AGRIETAMIENTO

SINTOMATOLOGÍA

• FISURAMIENTO

• DESPRENDIMIENTOS

• PÉRDIDA DE MATERIAL

• DEFORMACIONES EXCESIVAS

• EFLORESCENCIAS

• AGRIETAMIENTO

Losas con Flechas excesivas

SINTOMATOLOGÍA

Corrosión de armaduras

20%

Oquedades20%

Flechas excesivas

10%

Degradación química

7%

Fisuras Activas o Pasivas

21%

Manchas superficiales

22%

DIAGNÓSTICO

ESTABLECER LAS CAUSAS Y MECANISMOS QUE

EXPLICAN EL CASO PATOLÓGICO

* Dilatación térmica excesiva del elemento estructural

* Recubrimiento insuficiente del acero de refuerzo ( ACI-318)

* Efecto de Columna corta

Vigas FlexionadasCon acero de refuerzo expuesto

Columnas AgrietadaladasCon acero de refuerzo

expuesto

GUÍA DE FALLAS TÍPICAS EN PAVIMENTOS (ASOCEM)

CAUSAS y MECANISMOS

• Causas y Mecanismos asociados

• Combinación de CausasCongénitas o intrínsecas

Adquiridas o extrínsecas

• Corrosión del acero.....Rx electroquímica

• Alta Temperatura....Fisuración

Celda galvánica

CONCRETO

•Contracción térmica

•Retracción plástica

•Fluencia

•Asentamientos

•Congelamiento

•Ataques químicos

•Corrosión del acero

CAUSAS y MECANISMOS

ATAQUE DE SULFATOS AL CVONCRETO

• Rx Sulfato de Sodio

• Con el Ca (OH)2: Ca (OH)2 + Na2 SO4. 10 H2O CaSO4.2H2O + 2NaOH + 8H2O

yeso• Con el C3A:

2(3CaO.Al2O3.12H2O) + 3Na2 SO4. 10 H2O CaOAl2O3.3CaO SO4.32H2O + 2Al(OH)3 + 6NaOH + 17 H2O etringita

Etringita, yeso : materiales expansivos

MADERA

• AGENTES

XILÓFAGOS

• CAMBIOS DE

HUMEDAD

• ESFUERZOS

MECÁNICOS

EXCESIVOS

CAUSAS y MECANISMOS

ACERO

• CORROSIÓN

• DEFECTOS EN

SOLDADURA

• ESFUERZOS

MECÁNICOS

EXCESIVOS

• INCORRECTA

FORMULACION

QUIMICA

CAUSAS y MECANISMOS

TÉCNICAS DE ENSAYOS NO DESTRUCTIVOS- END

• LIQUIDOS NO PENETRANTES

• PARTICULAS MAGNÉTICAS

• ULTRASONIDO

• RAYOS X y RADAR

• RADIOGRAFÍA

• TOMOGRAFÍA

TÈCNICAS CON ENSAYOS DESTRUCTIVOS

OBRAS HIDRAÚLICAS

• EROSIÓN

• CAVITACIÓN

• PERMEABILIDAD

• CRECIDAS de AGUA

• TEMPERATURAS

EXTREMAS

CAUSAS y MECANISMOS

Levantamiento de información

Diagnóstico

Planes de reparación y/o reforzamiento

Retroalimentación del diseño y la ejecución

TERAPIA

TERAPIADespués de analizar cuidadosamente la estructura puede ser

conveniente proponer una alternativas de corrección siguiente:

a) Efectuar refuerzo de emergencia:

Vigas y Losas........................................5.24

Columnas y muros.................................5.25

b) Recuperar monolitismo:

Inyectar resina epóxica...................5.19-5.20

c) Demoler losa y reconstruir usando adhesivos epóxicos en las juntas

de colado..............................................5.11

d) Reparar o reforzar vigas y columnas ...................5.1-5.40

e) En los casos de refuerzos con placa metálica, efectuar protección

térmica con morteros de vermiculita expandida, yeso, poliespuma u

otro procedimiento adecuado.

f) Eventualmente, demoler y reconstruir.

Columnas AgrietadaladasCon acero de refuerzo

expuesto

TECNICAS CONVENCIONALES CON CONCRETO

PROGRAMA DE REPARACION Y/O REFORZAMIENTO

• MATERIALES• Concreto

• Aditivos

• Resinas

• Epóxicos

• Inyecciones

• Selladores

• Fibra de Carbono

• PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS

• Preparación de la superficie

• Apuntalamiento

• Técnicas convencionales con concreto

• Técnicas a base de anclajes mecánicos

• Técnica a base de inyecciones y resinas

GESTIÓN Y ADMINISTRACIÓN DE RIESGOS

• EL PROGRAMA DE IMPLEMENTACIÓN DEBE CONSIDERAR

LA REALIZACIÓN DE UN DIAGNÓSTICO INTEGRAL DE LAS

AMENAZAS NATURALES Y ANTROPOGÉNICAS QUE

PERMITAN ESTABLECER UNA ESTRATEGIA DE

DESARROLLO SOSTENIBLE Y SUSTENTABLE DE LA ZONA

PARA REDUCIR LAS PÉRDIDAS DE VIDAS HUMANAS, LOS

DAÑOS MATERIALES Y LOS TRANSTORNOS ECONÓMICOS Y

SOCIALES.

VARIABLES EN EL MANEJO DE DESASTRES

1) AMENAZA O PELIGRO (Hazard)

2) VULNERABILIDAD

3) RIESGO

1) AMENAZA O PELIGRO (Pi )

PROBABILIDAD DE OCURRENCIA DE UN EVENTO POTENCIALMENTE

DESASTROSO EN UN CIERTO INTERVALO DE TIEMPO Y EN UN ESPACIO

DETERMINADOS

· GEODINÁMICOS

· HIDROMETEREOLÓGICOS

· ANTROPOGÉNICOS

CAMBIO CLIMÁTICO

CONTAMINACION

INCENDIOS

QUÍMICOS

NUCLEAR

EQUILIBRIO DE LA ENERGÍA SOLAR EN LA TIERRA

VISTA SATELITAL DE UN HURACAN

VULNERABILIDAD (V)

SE REFIERE AL GRADO EN QUE UN ELEMENTO, OBRA O SISTEMA SOCIOECONOMICO ES SUSCEPTIBLE O RESISTENTE A LAS ACCIONES DEDISEÑO Y/O A LOS EFECTO DE LOS FENOMENOS NATURALES OPROVOCADOS

TIPOS

VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL

VULNERABILIDAD NO ESTRUCTURAL

VULNERABILIDAD FUNCIONAL

RIESGO ( R )

GRADO DE PERDIDAS ESPERAD DEBIDO A LA OCURRENCIA DE UNEVENTO ARTICULAR

PROBABILIDAD DE EXCEDER UN VALOR ACEPTABLE DE DAÑOS OERDIDAS EN UN ESPACIO Y TIEMPO DE AFECTACION

R = F ( Pi * Ve )

VULNERABILIDAD (V)

SE REFIERE AL GRADO EN QUE UN ELEMENTO, OBRA O SISTEMA SOCIO ECONOMICO ES SUSCEPTIBLE O RESISTENTE A LAS ACCIONES DE DISEÑO Y/O A LOS EFECTO DE LOS FENOMENOS NATURALES O PROVOCADOS TIPOS VULNERABILIDAD ESTRUCTURAL VULNERABILIDAD NO ESTRUCTURAL VULNERABILIDAD FUNCIONAL

RIESGO ( R ) GRADO DE PERDIDAS ESPERAD DEBIDO A LA OCURRENCIA DE UN

EVENTO PARTICULAR PROBABILIDAD DE EXCEDER UN VALOR ACEPTABLE DE DAÑOS O

PERDIDAS EN UN ESPACIO Y TIEMPO DE AFECTACION

R = F ( Pi * Ve )

HURACÁN ANDREW EN EL SUR DE MIAMI, FL, 1992

DETERMINACIÓN DE LA VULNERABILIDAD SÍSMICA DE LAS EDIFICACIONES

ZONIFICACIÓN AUTOMATIZADA EN BASE SIG

Bach. Ing. Kelly Reque Córdova Departamento de Planeamiento y Mitigación de Desastres

METODOLOGÍAS:

• ATC: (Consejo de Tecnología Aplicada USA)

• FEMA: Agencia Federal de Administración de Emergencias

• Instituto de Ingenieria de la UNAM

• Instituto de Investigación de Edificaciones, BRI

TABLA: ÁREA, POBLACIÓN Y TASAS DE CRECIMIENTO

DE LOS DISTRITOS DEL CONO ESTE - LIMA

1981 1993 1999 1981-1993 1993-2001

Lurigancho 236.47 65.139 100.24 117.629 3.3 1.0San Juan de Lurigancho 131.25 404,856 582,975 713,018 6.7 7.1ATE 77.72 145.504 266.398 360.480 7.10 8.9La Molina 65.75 14.659 78.235 115.484 14.6 16.3Chaclacayo 39.5 31.592 35.994 41.021 0.8 1.3El Agustino 12.54 167.771 154.028 162.136 1.2 1.5Santa Anita 10.69 * 118.659 141.631 4.0 4.3

Total Cono Este 573.92 684.055 1 336.529 1 671.399Lima Metropolitana 4 835.793 6 434.323 2.4% Ate/ lima Metropolitana 3.0 4.1% Ate/ Cono Este 21.3 19.9

TASA DE CRECIMIENTOPOBLACION DISTRITO

AREA

Km2

VULNERABILIDAD DE EDIFICACIONES ESCOLARES EN EL DISTRITO DE SAN MARTIN DE PORRES

CENTROS EDUCATIVOS DE CONCRETO ARMADO Y ALBAÑILERIA: 110CENTROS EDUCATIVOS DE ADOBE : 6

Evaluación de vulnerabilidad sísmica de la catedral de Cuzco

Programa de Ciudades Sostenibles

1. Solicitud 2. Formulación del PCS3. Estudio de microzonificación: mapa de peligros.4. Plan de uso de suelos (Talleres)5. Perfiles de proyectos 6. Consulta y aprobación7. Ordenanza municipal8. Fortalecimiento institucional e implementación PCS

FASES DE EJECUCIÓN PCS

CONCLUSIONES

• LA PATOLOGÍA DEBE CONSIDERARSE COMO UN PROCESO

INTEGRAL Y SISTEMÁTICO QUE SE APLICA A TODO EL CICLO

DEL PROYECTO

• LOS CONCEPTOS DE PATOLOGÍA SE APLICAN A MÚLTIPLES

CAMPOS, TALES COMO:

ESTUDIOS DE EVALUACIÓN ESTRUCTURAL

ESTUDIOS DE VULNERABILIDAD

MANEJO DE RIESGOS

• PERMITE

PLANES DE REPARACIÓN O REFORZAMIENTO

FIJAR PRIMAS DE SEGUROS Y PERÍODOS DE COBERTURA

PLANES DE INTERVENCIÓN PÚBLICA

CONTRIBUIR A LA SOSTENIBILIDAD DE LAS INVERSIONES

Saludos al

XXI CONEIC - IX COINEIC

GRACIAS

COLAPSO PUENTE SAN PEDRO – LIMAPANAMERICANA SUR agosto 2013

PUENTE MAMACONA LIMA

PUENTE ARICA LIMA

PUENTE BALTA LIMAINFORME CDLIMA CIP , Ing. Elsa Carrera, 2013

PUENTE BALTA LIMAINFORME CDLIMA CIP , Ing. Elsa Carrera, 2013

PUENTE BALTA LIMAINFORME CDLIMA CIP , Ing. Elsa Carrera, 2013

Detalle cables de pre esfuerzo