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Guía para evaluación de
estructuras Existentes de
Concreto
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Este documento es solamente con fines informativos y no pretende remplazar en ninguna sección ni en su totalidad
ningún documento de alguna institución oficial. La evaluación de una estructura existente de concreto deber ser
ejecutada bajo el juicio de un profesional capacitado y con la experiencia adecuada. Para detalles específicos por favor
considere consultar la Guía para Evaluación de Estructuras de Concreto previo a Rehabilitación (ACI 364.1R).
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I. Introducción.
La evaluación, ejecutándola como fase preliminar a la rehabilitación de una
estructura, generalmente se lleva a cabo por uno o más de los propósitos siguientes:
a) Evaluar la condición actual de la estructura
b) Evaluar la extensión de degradación debido a condiciones ambientales
c) Evaluar daño o deficiencias estructurales debido a cargas aplicadas y
distorsiones en los apoyos
d) Verificar la integridad de elementos determinados de una estructura o de su
totalidad
e) Evaluar la capacidad de la estructura ante un incremento de cargas
f) Determinar la factibilidad para cambio de uso
g) Modificación o restauración
i) Estimar el periodo de servicio restante de una estructura
j) Evaluar la seguridad y capacidad de la estructura para soportar las actividades
de reparación e identificar posibles apoyos temporales
Como objetivos generales de este proceso se puede entender lo siguiente:
Determinar la necesidad, tipo y extensión de la reparación o rehabilitación
y desarrollar los objetivos del proyecto.
La evaluación puede ayudar incluso a identificar requerimientos operativos
y económicos que impacten en el proyecto de rehabilitación.
La evaluación generalmente involucra cinco tareas principales: 1) revisión de
documentación disponible; 2) inspección de campo y evaluación de condiciones; 3)
muestreo y estudio de materiales; 4) evaluación y análisis estructural; y 5) emisión de
reporte técnico.
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Evaluación Preliminar
1. Revisión de planos y
documentos relevantes.
2. Estudio de condición visual, con
documentación de fallas y
deterioro
3. Pruebas de campo y laboratorio
(opcional)
4. Análisis y evaluación preliminar
5. Emisión de reporte preliminar
Evaluación Detallada
1. Revisión de documentos y
fuentes adicionales
2. Observaciones de campo
adicionales y pruebas de campo y
de laboratorio
3. Evaluación y análisis detallado
Si
No
¿Se requiere más
investigación?
¿Se requiere
rehabilitación? No Si
Identificar y analizar opciones de
rehabilitación
Identificar cualquier condición
especial que se deba considerar más
a fondo (por ejemplo, mantenimiento)
Emisión de
reporte final
Comenzar la preparación de los documentos de
la fase de construcción para la rehabilitación
(según sea necesario)
Figura 1. Metodología de evaluación.
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II. Investigación.
Metas.
Reunir información correspondiente a la condición de la estructura al
momento del estudio
Identificar el tipo y la extensión de las condiciones que afectan el
comportamiento, desempeño o función de la estructura
Proveer al propietario información que lo auxilie en evaluar la factibilidad de
la rehabilitación requerida o prevista
Si la construcción original, el estado de la estructura o cuestiones similares son
desconocidos o no están documentados, es posible que se necesite una investigación
preliminar para determinar el alcance de la investigación. Debido a la naturaleza de
las estructuras de concreto, las condiciones existentes con frecuencia se ocultan
debajo de las superficies de los elementos de concreto y no se conocen por
completo. Como resultado, es posible que la evaluación preliminar no descubra estas
condiciones y que no proporcione información suficiente para evaluar completamente
la estructura. Para evaluar mejor estas condiciones, puede ser necesaria una
evaluación detallada.
1. Investigación Preliminar.
Una investigación preliminar se limita típicamente a elementos que son visibles o
detectables sin necesidad de equipo especial y puede incluir la revisión de
documentos y planos existentes, inspección visual de elementos de concreto,
obtención de una comprensión general de las condiciones existentes y la evaluación
de la necesidad y prioridad para un estudio detallado.
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III. Revisión Documental.
Este proceso permite al profesional especializado familiarizarse con el diseño de
la estructura y sus cambios físicos con el tiempo, de igual forma permite minimizar las
suposiciones requeridas para evaluar adecuadamente la estructura. En algunos casos,
la documentación puede no estar disponible y una evaluación detallada (incluyendo
probablemente pruebas no destructivas, muestreo y estudios de laboratorio) puede
ser necesaria. Ejemplo de la información que puede ser estudiada en esta fase es la
siguiente.
1. Información de Diseño.
a) Planos, especificaciones, memorias de
cálculo, anexos y otros correspondientes al
proyecto.
b) Planos de fabricante de cimbra o
encofrados, refuerzo y colocación de concreto
(ver Figura 1)
c) Registros de control de calidad y pruebas
experimentales
d) Planos as-built, fotografías y registros de
trabajos de campo
e) Documentación de reparaciones,
mantenimiento o estudios previos.
f) Normatividad de diseño y construcción
vigentes al momento del diseño y construcción
de la estructura o cualquier modificación
g) Otras fuentes de información para
estructuras antiguas1, como manuales históricos,
normatividad, notas de periódico o fotografías
1 Cuando se trabaja con estructuras antiguas, es importante describir el sistema estructural empleado
en el proyecto, así como las prácticas de diseño y construcción vigentes al momento de la construcción.
Figura 2. Conjunto de planos
correspondientes a un edificio
construido en 1982
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2. Información de Materiales.
(a) Registros de diseño de mezclas de concreto, componentes y resultados de
pruebas de control de calidad
(b) Fichas técnicas de acero de refuerzo y pretensado
(c) Conjunto de remisiones de concreto premezclado con datos específicos de
las mezclas suministradas por parte del proveedor
(d) Información técnica por el fabricante referente a instrucciones de instalación
y descripción de materiales de reparación y mantenimiento utilizados en la estructura
3. Información de Construcción.
Los documentos de construcción y otros registros pueden ser útiles para la
comprensión del proceso de construcción, materiales, bases de diseño y dificultades
halladas durante la construcción, sin embargo, es importante entender que las
condiciones existentes pueden variar de las mostradas en los planos y
especificaciones originales.
a) Correspondencia, incluyendo solicitudes de información y cambio entre
miembros del equipo de construcción, equipo de diseño y propietario
b) Resultados de prueba de concreto en estado fresco y endurecido
c) Reportes de control de calidad
d) Planos y especificaciones empleados en la construcción, incluyendo
modificaciones y ordenes de cambio
e) Bitácoras de obra por el equipo de construcción o reportes de observación de
la construcción por el equipo de supervisión
f) Fotografías del progreso de la obra
g) Información correspondiente a la cimentación y la capacidad del suelo
4. Historial de servicio.
Se deben revisar los documentos relacionados con el historial de servicio de la
estructura de modo que nos permita conocer tanto como sea posible acerca del
mantenimiento, deterioro y subsecuentes reparaciones que han ocurrido en la misma.
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a) Registros de propietarios o usuarios
b) Registros de mantenimiento, reparaciones y remodelaciones
c) Reportes de inspecciones o evaluaciones previas
d) Registros meteorológicos durante la construcción
e) Registros de actividad sísmica o geológica
f) Informes de aseguradoras y registros de daños por fuego, viento, nieve,
inundaciones, sobrecargas, impacto, sismo o fatiga
g) Información sobre operación, ocupación, momentos de sobrecarga y límites de
carga
h) Registros por parte de la autoridad local, incluyendo reportes de inspección o
suspensiones
Cuando los documentos originales de construcción o de proyecto de reparación
no están disponibles, la evaluación deberá tomar acciones para compensar la
información faltante, tales como registrar las dimensiones precisas de elementos
estructurales, analizar materiales y localizar acero de refuerzo mediante el uso de
pruebas no destructivas o aperturas de exploración (calas).
IV. Investigación de Campo.
Esta fase se basa en la observación para verificar la exactitud y correspondencia
de la información obtenida de la revisión documental y usualmente se lleva a cabo
mediante las actividades siguientes2:
a) Preparación y planeación
b) Verificación en campo de la construcción actual (condición as-built)
c) Estudio de la condición actual de la estructura
2 Si la evaluación de campo se desarrolla después de ocurrido un desastre natural, como sismo, nieve,
viento extremo, fuego o inundaciones, se recomienda la revisión de guías o normas aplicables por parte
de instituciones correspondientes o del gobierno local.
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1. Preparación y Planeación
Se debe llevar a cabo una reunión de planeación la cual puede incluir comentarios
sobre la historia de la estructura, condiciones conocidas, protocolos de mantenimiento
previos y actuales, así como las condiciones de acceso y seguridad requeridas
durante los trabajos de inspección. Para algunas condiciones en la estructura, por
ejemplo, espacios confinados, se debe determinar si se requiere equipo o servicios
de acceso especial, tales como andamios, grúas o inspección acuática (ver Figura 3).
El conocimiento de la presencia de cualquier material peligros también debe ser un
tema a tratar.
Figura 3. Equipo de acceso especial para distintas zonas de estudio. (Fotografía cortesía de REM+E Ingeniería)
El alcance de la investigación de campo deberá proveer información consistente
con los objetivos del proyecto, incluyendo la confirmación general de las condiciones
as-built, modificaciones o reparaciones realizadas previamente y la condición actual
de miembros y elementos.
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2. Verificación en campo de condiciones as-built
a) Geometría y materiales estructurales. Las diferencias y variaciones entre los
planos y las condiciones existentes se pueden deber a modificaciones
subsecuentes en el diseño o cambios en sitio al momento de la construcción.
Es importante que la ubicación y el tamaño de las aberturas para exploración
en la estructura sean consideradas y documentadas.
b) Cargas y medio ambiente. El estudio deberá registrar cualquier cambio que
pueda afectar la capacidad de carga de la estructura respecto a la supuesta
en el diseño original. La inspección de la carga deberá incluir, carga muerta,
cargas impuestas y condiciones ambientales.
3. Estudio de campo e inspección visual.
El estudio en campo deberá ser realizado por, o bajo supervisión de un profesional
cualificado, con experiencia en la evaluación de estructuras de concreto y deberá
incluir la inspección visual combinada con
pruebas no destructivas.
Es importante documentar la extensión
aproximada y severidad del deterioro
observado, especialmente aquellos que
puedan afectar la resistencia (ver Figura 4),
durabilidad o vida de servicio de la estructura,
por ejemplo:
Ancho, profundidad, ubicación y
tipo de grietas.
Defectos superficiales, tales como desprendimientos, cambios visibles
de dimensiones u oquedades en el concreto
Figura 4. Reducción de sección por
agresivos químicos.
(Fotografía cortesía de REM+E Ingeniería)
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Desprendimientos causados por el deterioro o corrosión de acero de
refuerzo
Corrosión del acero de refuerzo
Evidencia de deterioro físico o químico
Deformaciones permanentes o progresivas
Señales de hundimiento o asentamiento de la cimentación
V. Muestreo y Pruebas.
Los requisitos para muestreo y desarrollo de pruebas de campo y/o laboratorio
dependen de lo encontrado en las fases previas. Puede existir la posibilidad de no
necesitar el muestreo de material cuando la documentación disponible es suficiente
para completar la evaluación con una seguridad razonable, sin embargo, los
requerimientos para llevar a cabo ciertas pruebas surgen cuando se presentan algunas
de las situaciones siguientes:
La información acerca de los
materiales de la estructura es
inadecuada
Se observa deterioro o se
sospecha de defectos de
construcción o en materiales (ver
Figura 5)
La capacidad de carga o el
comportamiento de servicio son
inciertos
Los requisitos de la estructura
(por ejemplo, incremento en los
Figura 5. Variación notoria en la
composición de un núcleo de concreto
(izquierda).
(Fotografía cortesía de REM+E Ingeniería)
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niveles de carga, mejorar la vida de servicio, cambio de uso) han cambiado
La rehabilitación planeada podrá alterar el desempeño de la estructura
La selección de los métodos más adecuados de pruebas destructivas y no
destructivas, así como la determinación de la cantidad y ubicación de pruebas a
ejecutar típicamente dependen de:
Variación de las propiedades de los materiales en la estructura
Variación en la exposición, niveles de carga y uso
Acceso a ubicaciones críticas, tales como conexiones laterales de
transferencia de carga
Disponibilidad de equipo para la prueba o muestreo y de personal calificado
Magnitud del elemento o estructura sobre el cual se pretende estimar una
propiedad especifica
Si se empleará muestreo y estudios de laboratorio, la ubicación de los estudios
deberá ser seleccionada de forma representativa en la estructura, considerando
primeramente que el acero de refuerzo no debe ser dañado, y las muestras deben
ser protegidas durante la extracción.
Las tablas 1 y 2 muestran un resumen de métodos de prueba típicamente usados
para evaluar las propiedades de concreto y acero respectivamente, incluyendo las
normas aplicables.
Tabla 1. Métodos de prueba para evaluar concreto endurecido en estructuras existentes.
Propiedad / condición Método de Prueba Comentario
Resistencia a compresión
Núcleos para pruebas a
compresión NMX-C-169;
NMX-C-083; ASTM C42;
ASTM C39
Resistencia del concreto en
sitio; comparación de
resistencia en distintos puntos
de la estructura
Resistencia a compresión
relativa
Número de rebote,
esclerómetro (NMX-C-192 /
ASTM C805)
Número de rebote influenciado
por las propiedades del
concreto superficial
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Tabla 1 (continuación). Métodos de prueba para evaluar concreto endurecido en estructuras
existentes.
Propiedad / condición Método de Prueba Comentario
Resistencia a tensión
Resistencia a tensión por
compresión diametral (NMX-C-
163 / ASTM C496)
Determinar la resistencia
aproximada del concreto a
tensión
Módulo estático de
elasticidad
Prueba de compresión en
núcleos (NMX-C-128; ASTM
C469)
-
Resistencia a la
penetración de cloruros
Coeficiente de difusión de
cloruros de materiales
cementantes (NMX-C-514;
ASTM C1556)
Establecer la susceptibilidad
relativa a la intrusión del ion-
cloruro en el concreto, así
como determinar la efectividad
de selladores químicos o
membranas.
Contenido de aire;
contenido de cemento y
grado de hidratación;
características del
agregado; características
y condiciones
microscópicas de la
pasta cementante
Estudio petrográfico de
especímenes de concreto
(NMX-C-265; ASTM C856)
Ayuda en determinar la
naturaleza y el grado de daño
respecto a la calidad del
concreto.
Carbonatación, pH Fenolftaleína (indicador
cualitativo); pH
Evaluar la protección ante la
corrosión del acero que ofrece
el concreto.
Vacíos internos,
delaminaciones
Exploración sonora (ASTM
D4580), respuestas a impulsos
eco-impacto, termografía
infrarroja, VPU (NMX-C-275;
ASTM C597)
El éxito depende en el
procedimiento y equipo de
prueba, así como en la
interpretación de los
resultados.
En general, es preferible que para medir o estimar las propiedades de los
materiales se usen, cuando sea posible, métodos no destructivos, y de este modo
minimizar el muestreo y la necesidad de reparaciones. Cuando se requiere
información suplementaria acerca del comportamiento estructural o de la magnitud
del daño, se puede ejecutar una prueba de carga en sitio que involucre ciertos
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componentes o incluso toda la estructura. Sin embargo, la factibilidad de dichas
pruebas está frecuentemente limitada de acuerdo a la magnitud de la estructura y a
la dificultad de aplicar una prueba de carga precisa que nos muestre un desempeño
general de la estructura.
Tabla 2. Métodos de prueba para determinar la condición y propiedades estructurales del
acero de refuerzo.
Propiedad / condición Método de Prueba Comentario
Ubicación de refuerzo
Exposición del acero,
pachómetro; georradar (GPR)
(ASTM D4748, D6432)
Ubicación y distribución de
acero; recubrimiento de
concreto; estimación del
diámetro de la barra.
Resistencia a la tensión Prueba de tensión en
varillas corrugadas (NMX-B-
457; ASTM A370 y ASTM
E8)
Prueba a tensión de
muestras extraídas.
Reducción de la sección
transversal del refuerzo
Exponer el acero y medir su
diámetro; medidor de espesor
ultrasónico (requiere contacto
directo con el acero)
Observar y medir la reducción
del diámetro en barras;
corrosión de componentes de
postensado; verificar la
localización y extensión del
deterioro; proveer una mejor
aproximación en los cálculos
de la capacidad estructural.
Tasa de corrosión Polarización lineal (SHRP S-324
y S-330)
Nivel de corrosión de acero
embebido; porcentaje
influenciado por condiciones
ambientales.
VI. Evaluación.
Es un hecho que, la condición física de la estructura, la precisión de la información
reunida en la investigación, la resistencia y calidad de los materiales en la estructura
entre otros factores influenciaran el nivel de la evaluación, la cual deberá indagar en
los puntos mencionados a continuación.
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1. Determinación de causas.
Cuando se halla daño y deterioro, es importante establecer sus causas durante el
proceso de evaluación. De igual forma es importante considerar si las condiciones
son localizadas en un área definida o extendidas en el elemento o sistema estructural.
Por ejemplo, cuando se observa un patrón similar de agrietamiento en gran parte de
la estructura, la causa puede estar relacionada con el diseño o las técnicas de
construcción; en cambio, cuando el agrietamiento esta aislado a una zona
determinada, la causa puede estar relacionada con un defecto de construcción
específico en dicha zona.
Algunos daños observados pueden ser
resultado de deficiencias originales de
construcción, modificaciones o cambio de uso,
cargas impuestas, características de los materiales
(por ejemplo, la reactividad de los agregados),
efectos ambientales o climáticos u otras
consideraciones. Estas observaciones
determinaran los puntos de vista para llevar a cabo
una rehabilitación. Los problemas estructurales
típicamente requieren reforzamiento o rigidización,
los cuales pueden ser costosos e invasivos (),
mientras que acciones para abordar problemas
relacionados con la durabilidad de la estructura
pueden ser menos invasivos y solamente requerir
el uso de sistemas de protección.
Figura 6. Reforzamiento de
columna de concreto mediante
encamisado con acero.
(Fotografía cortesía de REM+E Ingeniería)
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2. Consecuencias del nivel de daño.
La mayoría de los daños en estructuras de concreto son resultado de un
mecanismo progresivo que se vuelve peor con el tiempo. Dependiendo del nivel del
deterioro, diferentes enfoques de rehabilitación pueden ser factibles o necesarios.
Postergar la implementación de una reparación o rehabilitación, usualmente permite
a dicho deterioro extenderse, posiblemente hasta un punto en el que sea necesario
una reparación más extensiva.
3. Evaluación Estructural.
En el proceso de evaluación puede ser necesario conocer la capacidad estructural
actual de toda o de una sección de la estructura. Dependiendo de la normatividad o
códigos de diseño, las cargas se pueden definir con base en los requisitos de carga
al momento de la ejecución del diseño original y/o por los requisitos actuales. El
análisis estructural puede ser desarrollado con la información de diseño obtenida de
la documentación original o bien con las propiedades de los materiales obtenidas
mediante pruebas de laboratorio.
VII. Reporte.
Finalmente, el proceso de evaluación debe concluir con la emisión de un reporte,
el cual es un documento importante para resumir los hallazgos y recomendaciones, y
para emplearlo como base en la toma de decisiones respecto al futuro de la
estructura; el reporte debe incluir una descripción de lo siguiente:
Propósito, objetivo, y alcance del trabajo
Proyecto, antecedentes e historia
Documentación obtenida para fundamentar la evaluación
Resultados de la inspección visual en campo
Resultados de muestreo y evaluación de materiales
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Proceso de evaluación y resultados
Conclusiones y recomendaciones
La evaluación debe de igual forma identificar cualquier recomendación a seguir
para la estructura, como:
Acciones inmediatas necesarias desde un punto de vista de seguridad y
servicio
Pruebas o análisis adicionales que pueden ser útiles para confirmar o
precisar las conclusiones del reporte
Monitoreo de elementos específicos
Programas de mantenimiento a largo plazo para garantizar una condición y
desempeño adecuado
Rehabilitación sísmica, conforme a normatividad
Las recomendaciones al igual que los resultados de
la evaluación son una parte importante del reporte, y
en estos deberíamos incluir temas tales como un plan
de acción (el cual puede incluir inspecciones
periódicas como se muestra en la Figura 7, corrección
de defectos, pruebas adicionales, cambios de uso o
incluso el cierre inmediato); estimaciones económicas
(incluyendo servicios de ingeniería, servicios de
métodos de ensaye, servicios de construcción,
consecuencias en la operación del propietario,
contingencias, entre otros); y consideraciones
adicionales como planificación (determinada por la
extensión, tipo y urgencia del proyecto de
rehabilitación), limitaciones y factibilidad.
Figura 7. Monitoreo de
grietas mediante testigos de
yeso.
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Este documento es solamente con fines informativos y no pretende remplazar en ninguna sección ni en su totalidad
ningún documento de alguna institución oficial. La evaluación de una estructura existente de concreto deber ser
ejecutada bajo el juicio de un profesional capacitado y con la experiencia adecuada. Para detalles específicos por favor
considere consultar la Guía para Evaluación de Estructuras de Concreto previo a Rehabilitación (ACI 364.1R).
