ENSAYOSDEINFORMACIÓNCOMPLEMENTARIA

Si deseamos investigar el estado de la estructura es importante tener el concepto estadístico para estudiar la estructura. Los conceptos necesarios:

▪ Universo que tratamos, del cual tomaremos una muestra para estudiar y representarlo.

▪ Muestra: es una parte del universo, y debe ser representativa. De no ser así, el resultado obtenido sería distorsionado. Los resultados obtenidos en el ensayo de las muestras no deben diferir demasiado para poder considerarse como representativas.

Debemos establecer el conjunto de ensayos e investigaciones experimentales necesarias para completar la información y permitir el establecimiento racional de las conclusiones del Informe Final.

RESISTENCIADELHORMIGÓN

Uno de los temas más importantes es determinar la resistencia del hormigón. En el caso de España, utilizamos probetas de 15x30 cm. No obstante, existe una tendencia a hacer uso de probetas cúbicas, ya que si la giramos al ensayar, las superficies de contacto no deberán estar acondicionadas o corregidas (por el encofrado). En consecuencia, los valores que se obtendrían serían distintos.

Si tenemos un hormigón puesto en obra pueden surgirnos dudas para estimar la resistencia, ya que en ocasiones no contamos con probetas ensayadas, y en otros casos, porque dichas probetas han dado resultados dudosos, por lo que se recurre a las probetas de hormigón de obra. En resumen, las dudas surgen:

1. Informes basados en el control de calidad, que inclinan un valor de fcrest inferior a la resistencia especificada fck.

2. Comportamientos anormales de la construcción, de los cuales pueda ser una de las causas la baja resistencia del hormigón.

En el primer caso podemos hacer dos cosas. La primera es revisar el proceso conjunto de ensayo, esto es: toma de muestras, curado en obra, transporte, curado en cámara, refrentado y el propio ensayo de compresión. En caso de que todo se hubiese mantenido dentro de la normalidad, y de que el hormigón en obra esté sano (sin anomalías), tendremos que asumir que efectivamente nuestro hormigón tiene mala resistencia, evaluando su transcendencia. Se hace por medio de un sencillo proceso que, en caso de que la afección resistente se considere de poca importancia, no tendríamos que hacer más ensayos (coste y retrasos), eso sí, respetando la opinión de la

parte perjudicada. De lo contrario, si fuese significativa la pérdida resistente, se realizarán ensayos de información complementaria.

La resistencia del hormigón puede determinarse por varios métodos, pudiendo ser ensayos destructivos o no destructivos. En el primer caso, la información es más fiel al comportamiento real.

El primer caso, no destructivo, es el ensayo del esclerómetro. Inventado por el suizo Ernst Schmidt en los 40s, se basa en lanzar una bola de acero contra la superficie del hormigón, midiendo el rebote que representaría la resistencia del mismo. Influye la inclinación del contacto de la bola con el paramento de hormigón.

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Posteriormente, en función del rebote obtenido creamos un índice del esclerómetro, dándonos, en gráficas de correlación (proporcionadas por el fabricante según alfa de aplicación respecto el paramento), el valor resistente equivalente a las probetas de 15x30 cm empleados en España.

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En España, lo habitual es que estén graduados para resistencias de probetas cilíndricas 15/30. El empleo del aparato requiere una gran experiencia por parte del operador, que debe tarar el dispositivo con un yunque de acero. Su apreciación se puede estimar en +/- 25%. En caso de realizar una calibración directa se puede estimar en un +/- 10%. Esta calibración se basa en hacer una medida de la resistencia en aquellos puntos en los cuales conocemos cuál es la resistencia medida por otros métodos, sean de ejemplo las probetas, y están relacionadas con muchos factores.

a) Lo que hacemos es medir el rebote de la bola de acero, en el que debe tenerse en cuenta contra qué impacta la bola. Por ello, se recomienda hacer una retícula de 6x6 hasta 10x10 cm en el que se ejecutan al menos 9 impactos, obteniendo la media y despreciando resultados que presenten una dispersión excesiva. Se recoge en la norma UNE 83307.

b) El tipo de cemento, su dosificación, la masa del hormigón, tipo de encofrado, compactación y superficie condicionan la resistencia del hormigón medida, puesto que las anomalías superficiales pueden alterar los resultados. Estas variables se taran directamente con probetas moldeadas.

c) La humedad del hormigón influye en los resultados: hormigón húmedo -> lecturas bajas, hormigón seco -> lecturas altas.

d) La carbonatación aumenta la dureza superficial, afectando la medición. El esclerómetro no debe usarse en hormigones con más de tres meses, salvo que se verifique la falta de carbonatación. Puede eliminarse la zona carbonatada.

e) No debe aplicarse en hormigones muy jóvenes, con valores de resistencia inferiores a 7 MPa.

Los equipos de ultrasonidos, desarrollados en EEUU, UK y Francia allá por los 40s, se basan en lanzar una onda desde un emisor hasta un receptor, distantes una distancia determinada. El receptor mide el tiempo que tarda la onda en viajar, por lo que, conocida la velocidad y de acuerdo con la tabla de correlación que ofrece el fabricante de velocidad- resistencia, conocemos la resistencia equivalente del hormigón.

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Respecto al esclerómetro, presenta las ventajas de que no le afecta la carbonatación, no altera los áridos y detecta defectos interiores (dando resultados anormalmente bajos, ya que habrá atravesado, con retraso, un hueco o coquera). Sin embargo, es más pesado. La precisión es similar y tampoco genera daños en el material.

Por último, las probetas testigo son mucho más fiables, pero implica la necesidad de extraer un testigo del hormigón en obra, cosa que puede perjudicar la estructura, por lo que se entiende que es un ensayo destructivo.

Se la extrae probeta con una cortadora de diamante, se lleva a laboratorio, se refrenta con azufre y se ensaya.

Es necesario conocer el estado del testigo antes de ensayar, ya que puede tener coqueras, por lo que deben justificarse los resultados con la ayuda de una foto y descripción del estado del testigo. De esta forma, el valor (entendido como relevancia) del ensayo se mantendrá. La extracción la realizara el personal cualificado y relejará en el parte de trabajo cualquier anomalía, descartando los elementos perjudicados.

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El resultado del testigo debe:

➢ Corregirse por esbeltez: no es lo mismo una probeta cúbica que una cilíndrica de 15x30 cm; da más la cúbica que la cilíndrica por esbeltez, por lo que habrá que corregir los valores en función de este aspecto.

➢ Dirección de extracción: los planos de tongadas pueden influir en el resultado en función de su orientación respecto del sentido de ensayo.

➢ En las zonas altas, las compacidades son menores que en la zona inferior, por lo que también deberá tenerse en cuenta.

➢ El diámetro del testigo también influye: menor diámetro, menor resistente. En el caso del ensayo, el diámetro debe ser, al menos, 3 veces el TMA del hormigón.

➢ Hay que documentar las armaduras de acuerdo con lo que puedan afectar: armaduras gruesas cercas del perímetro puede producir fisuras frágiles.

➢ La humedad: los hormigones secos son más resistentes que los húmedos. Lo más conservador es ensayar en situación húmeda para que la realidad sea más optimista. Llega a variar un 20 % del valor real.

➢ Distribución de resistencias de la pieza: Las zonas superiores, menos compactas, darán menores resistencias. Disponemos de gráficos en función del tipo de estructura que indican el reparto resistente.

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➢ El proceso de extracción de testigo se hace aplicando un corte que genera un daño difícil de cuantificar en la masa del hormigón. El valor de la resistencia baja cerca del 10 % en hormigones corrientes, y hasta un 40 % en hormigones de alta resistencia.

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➢ El Contratista no puede hacer un testigo ya que genera un daño en la estructura, que no es su de propiedad. Por tanto, debe estar autorizado por la Dirección Facultativa (o Propiedad). Es importante ver que si la carga del pilar es superior al 50 % del esfuerzo de rotura, se generan fisuras verticales.

➢ Relleno de taladros: deben rellenarse con un mortero de reparación adecuado y puente de adherencia el hueco que hemos dejado.

Método de correlación

Hoy en día rara vez se utilizan métodos de esclerómetro, ultrasonidos, testigos de forma aislada. Los dos primeros puesto que generan un margen de incertidumbre elevado, mientras que el último porque es un proceso lento y costoso. Por ello, hay sistemas que correlacionan 2 ó 3 métodos con el fin de mejorar la fiabilidad.

Otros métodos

▪ Pistola Windsor: dispara un tornillo contra el hormigón que, por correlaciones, se obtiene la resistencia (completar). La pistola dispara un tornillo de 6,35 mm de diámetro y 80 mm de longitud, clavándolo en el hormigón.

▪ Pull-Out: se embebe en el hormigón fresco una barra (dejando un vástago asomando) que posteriormente, ya endurecido el hormigón, se arranca.

OTRASCARACTERÍSTICASDELHORMIGÓN

▪ Determinar la profundidad de penetración del agua a presión (impermeabilidad).

▪ Determinar el contenido de cemento.

▪ Determinar la densidad y porosidad (directamente relacionados con la durabilidad).

▪ Determinación de la profundidad de carbonatación: se corta un testigo, se rompe por el método brasileño y la cara de fracturada se trata con fenoltaleina. El tintado indica que el ph es en torno a 9, de color violeta. La corrosión se produce por debajo de pHs de 11, por lo que poco más allá de la zona tintada deberá colocarse la armadura para no oxidarse.

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▪ Examen microscopio.

POSICIÓN,DIÁMETROYRECUBRIMIENTODELASARMADURAS.

▪ Con los pachómetros podemos detectar la existencia de armaduras no visibles. Cuando tenemos mucha armadura junta, el valor del ensayo se pierde.

▪ Se basa en sistemas electromagnéticos. ▪ Sirve para detectar las barras, pero no es fiable en los nudos y para

ver los diámetros.

GEOMETRÍADELCORRUGADO

La geometría del corrugado sólo se puede medir de forma directa, en una cala abierta. Recordemos que además de corrugados pueden ser lisas.

CALIDADDELACERO

Para determinar la calidad del acero debemos realizar un ensayo mecánico, lo que nos obliga a extraer un trozo de armadura, llevarlo a labortario y romperlo.

Cámaras climáticas para wenk.

PRUEBADECARGA

Es un ensayo en el que solicitamos y vemos el comportamiento de la estructura. No pretendemos valorar si resiste o no, si no cómo resiste.

- Es obligatorio en ciertas estructuras como un ensayo más de control de recepción. En los puentes de carreteras es obligatorio una prueba de carga antes de su puesta en servicios y en edificación sirve para conocer el estado de una determinada estructura.

- En un forjado en cambio miramos cuánto se deforma al aplicar la carga y se mira tanto de forma instantánea como de forma diferida. Si tiene una deformación que continúa sin incremento de carga es un mal comportamiento y de igual forma medimos cómo vuelve a su forma y la mejor manera es sin deformación remanente. Si tenemos deformación remanente es que ha plastificado y no puede recuperar su situación inicial.

- En la normativa española no se define qué carga, entonces usamos normas extranjeras, como la ACI donde usan cargas muy superiores a las de servicio, es muy estricto y somete a la estructura a condiciones adversas.

- Debemos pensar muy bien lo que queremos e instrumentarlo de forma adecuada para medirlo bien,

INSTRUMENTAL

Son comparadores y transductores para medir las flechas. Tenemos un elemento donde estamos midiendo la flecha al disponer la carga o en otros casos medimos la deformación en un punto.

MEDICIÓNDELASDEFORMACIONES

No existe ningún aparato para medir tensiones de forma exacta ni en el hormigón ni en el acero, ya que podemos ver cómo trabaja el primero mientras que en el segundo si podemos saber las tensiones en las barras de acero. En el hormigón lo más sencillo es medir las deformaciones y pasarlo a tensiones mediante el módulo de deformación, que se mide con un ensayo complementario. Medimos con un extensómetro que se coloca en las dos bases de la probeta, que es de 300 mm, con una precisión de micras. Solicitamos la estructura comparando la distancia inicial y final, y con el módulo de elasticidad obtenemos las tensiones. Otro sistema es el de bandas extensiométricas que miden resistencias eléctricas con unas bandas adheridas al hormigón y que se alargan y se acortan, transformándolo en deformación.

Ilustración2.Medicióndelaflecha Ilustración1.Medicióndelasdeformaciones

MATERIALIZACIÓNDELACARGA

Es un problema de una extraordinaria importancia técnica y económica en el planteamiento de cualquier prueba de carga. Es un tema complicado, caro y el proceso de puesta en carga puede ser lento y por tanto se debe tener en cuenta al planificar. Si queremos hacerlo en varias cargas debemos hacerlo a mano, siendo por tanto complejo y teniendo problemas en la retirada de material pues requiere tiempo. Es importante tener la curva que relaciona la carga con el desplazamiento.

- En el caso de puentes suelen ser camiones cargados.

- En el caso de forjados y losas es con balsas de agua, sacos de arena y sacos de cemento

- En el caso de pilotes y micropilotes, se carga con otros pilotes, una viga y un sistema hidráulico, con sacos de arena y con sacos de cemento.

PRUEBASESTÁTICASYDINÁMICAS

En general las pruebas son estáticas, lo que hacemos es colocar la carga y ver cómo se comporta la estructura en esas circunstancias. En elementos muy altos pueden interesar las dinámicas. Son muy complejas y requieren la utilización de equipos muy sofisticados, con una gran informatización y permiten grandes velocidades en el registro de deformaciones. Son muy caros en cuanto a los equipos de medida aunque es barata la materialización de la carga.

ENSAYOSDIRECTOENLABORATORIO

Podemos realizar ensayos directos en el laboratorio con piezas semejantes a las que se quieren utilizar en la construcción real, ya que de esa forma se pueden llevar a rotura, proporcionando una mayor información. Es un ensayo muy caro y complejo y que no se suele hacer, aunque aporta mucha información.

ALGUNASRECOMENDACIONESADICIONALESPARALAREALIZACIÓNEINTERPRETACIÓNDEPRUEBASDECARGA

No debemos olvidar:

a) La prueba debe realizarse previendo que en cualquier momento puede ocurrir un fallo, protegiendo adecuadamente al personal. No es fácil de cumplir. Por ejemplo en un forjado hay que hacer una

cimbra capaz de soportar el forjado y la sobrecarga de prueba, aunque separada del forjado para permitir que se deforme, lo cual es complicado.

b) Una norma general es que en cada prueba no debe emplearse ni más instrumental, ni de mayor precisión que el que sea estrictamente necesario

c) La simple adquisición del instrumento no faculta a una persona para realizar pruebas de carga. Es un proceso complejo, que debe ser corregido por humedad, temperatura… y requiere de personal cualificado. Es muy importante.

Antes de hacer la prueba debemos calcular cómo va a afectar la imposición de cargas a la estructura y por eos hacemos un modelo que permita aproximas la respuesta. Se pueden tener dispersiones importantes, como en obtener el módulo de deformación, que afecta de forma muy importante al cálculo de la estructura. Hay que tener en cuenta que la realidad de la estructura no es igual al modelo de cálculo realizado. En algunos casos la flecha no se puede medir de forma directa, ya que hay que medir lo que baja el punto intermedio y los apoyos. En un forjado la flecha de las viguetas no es la misma que en el centro del forjado, que es la del punto medio más lo que se deforma la vigueta. Todos estos factores dificultan la interpretación de la prueba de carga.

ALGUNOSEQUIPOSESPECIALES

ACELERÓMETROPARAPRUEBASDECARGADINÁMICA

Mide la fuerza producida sobre una masa, por una aceleración

EQUIPOLÁSERPARALAREALIZACIÓNDEPRUEBASDECARGADINÁMICA

Sirve para medir vibraciones y desplazamientos y lo puede hacer a distancias de hasta 200 m. Es interesante en el caso de estructuras como puentes sobre ríos, edificios altos… El poder hacerlo a gran distancia permite hacerlo incluso en estructuras a las que es difícil acceder.

EQUIPOSDEENSAYOIMPACTO-ECO

Sirve para determinar las delaminaciones en elementos de hormigón tipo soleras o muros.

ENSAYOSDEPULL-OFF

Se basa en la determinación de la resistencia a tracción del hormigón mediante arrancamiento de un disco de acero pegado al soporte con una resina epoxy. Lo que se rompe es el hormigón cuando tiro de la corona. Para saber el valor del hormigón hago un corte a los lados ya que la resina es la que va por los lados y tenemos que repasarlo por los lados para saber exactamente en qué superficie estamos actuando.

ENSAYOSDEPILOTES

Existen tres métodos, aquí se explican dos

1. Ensayo Eco-Sónico y ensayo de impedancia mecánica para el estudio de pilotes. Sirven para determinar la integridad de pilotes. Se lanza una onda y se analiza e rebote, con un emisor y un receptor, determinando la longitud y compacidad del hormigón.

2. El ensayo de Cross-Hole. Es el método más fiable. Durante el hormigonado fijamos dos o tres tubos de acero que quedan embebidos y cuando endurece meto un emisor y receptor lanzando ondas conociendo así la resistencia y la compacidad, lo cual es muy importante en los pilotes

ANÁLISISTERMO-GRAVIMÉTRICO

Es útil para detectar el cemento aluminoso

Ilustración3.Formasderotura

ANÁLISISQUÍMICOSDEACERO

A partir de una muestra de tamaño mínimo, una esquirla, podemos determinar en un tiempo de 50 segundos, 15 componentes del acero con su correspondiente concentración. Hay que tener en cuenta que si tenemos una estructura antigua hay que ver si es soldable mediante un mini sondeo y analizarlo en el laboratorio.

ANÁLISISPETROGRÁFICODELHORMIGÓN

Es un sistema de diagnóstico muy rápido para el estudio de la microestructura de la pasta hidratada y en relación con la durabilidad. Abarca los siguientes puntos: identificación mineralógica de los áridos, grados de hidratación del cemento, la relación a/c, la evaluación y cuantificación de cenizas volantes, evaluación y cuantificación de microsílice, homogeneidad del amasado, defectos de compactación, carbonatación, reacción árido-álcali y ataque por sulfatos

EQUIPODEANÁLISISQUÍMICOMEDIANTEVALORACIÓNAUTOMÁTICAENMEDIOACUOSO

Tiene muchos usos, pero se emplea en particular para el análisis de la pasta hidratada, para conocer la distribución de cloruros en el espesor del hormigón, conocer el perfil de pH…

MÉTODOPARAELESTUDIO“INSITU”DELACORROSIÓNDELHORMIGÓN

Permite trazar mapas de potencial de corrosión

MEDIDADELARESISTIVIDADDELHORMIGÓN

La resistividad del hormigón sirve como parámetro básico en estudios de corrosión

MEDIDADELASCOORDENADASCORMÁTICASENHORMIGÓNVISTO

Existen unas coordenadas cromáticas, que de pueden medir con parámetros objetivos

CÁMARASCLIMÁTICASPARAEVALUARELCOMPORTAMIENTODELHORMIGÓNFRENTEALASVARIACIONESHIGROTÉRMICOS

Sirve para evaluar el comportamiento del hormigón frete a las heladas, el choque térmico o respecto a ensayos cíclicos frío/calor combinados con variaciones de humedad.