Tesis avance de patologias

FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA CIVIL VICERRECTORADO VICERRECTORADO DE INVESTIGACIÓN “DETERMINACIÓN Y EVALUACIÓN DE LAS PATOLOGÍAS EN COLUMNAS, VIGAS Y MUROS DE ALBAÑILERÍA ALBAÑILER ÍA CONFINADA DEL PABELLÓN N° 04 DE LA INSTITUCIÓN EDUCATIVA INMACULADA DE LA MERCED – CHIMBOTE, PROVINCIA DEL SANTA, DEPARTAMENTO DE ANCASH, ABRIL 20!“ PROYECTO DE TESIS

PRESENTADO POR"  #ORDY  #ORDY ALE$ANDER ANTICONA ANTICONA PINCO

ASESOR" ING% GON&ALO MIGUEL LEON DE LOS RIOS

CHIMBOTE' PERU ABRIL 20! 

3. INTR INTROD ODUC UCCI CIÓN ÓN.. En el campo de la ingeniería civil el estudio de las patologías en las edificaciones es de suma importancia ya que dicho estudio podrá determinar  el estado actual de la construcción y por ende su serviciabilidad evitándose así posibles situaciones de alto riesgo que atenten contra la salud y la tranquilidad de la comunidad. Las patologías estructurales son cada una de las manifestaciones observables de un problema constructivo. Se trata de un síntoma o un efecto final del  proceso patológico en cuestión. Existiendo diferentes tipos de patologías,  primarias y secundarias, diferenciadas por el hecho de que en muchas ocasiones, una patología es, a su ve, origen de otra! así mismo se pueden  presentar dos o más patologías afectando afectando una misma misma área de la estructura. estructura. En el contexto donde nos encontramos actualmente, podremos observar que much muchas as de nues nuestra trass edif edific icac acio ione ness loca locale less pres presen enta tann pato patolo logí gías as en su estructura, ya sea porque han cumplido su periodo de dise"o, un mal proceso constructivo, un mal dise"o en las cargas que soportara la estructura o diversos factores por la cual se presenten. El fin de esta investigación es determinar las diferentes patologías que  presenten nuestra nuestra estructura y analiar analiar la gravedad de cada una de ellas. La estructura a estudiar es el pabellón #$ % de la institución educativa &nmaculada de la 'erced la cual se encuentra ubicada en el (ueblo )oven la *alana, localiada en el +errocarril sn, en el distrito de -himbote, provincia del Santa, departamento de ncash. La &nstitución Educativa &nmaculada de la merced es una de las instituciones más emblemáticas de nuestro distrito, sirviendo a la comunidad por más de /0 a"os ininterrumpidos! con tantos a"os en funcionamiento es lógico que su estr estruc uctu tura ra pres presen ente te pato patolo logí gías as,, debi debido do al tiem tiempo po de serv servic icio io y por por los los diferentes eventos climatológicos a la que ha sido sometida.

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1abi2ndose constatado la realidad de la institución sobre la presencia de  patologías! es por tal motivo que en el presente informe se recopilan los datos  para la investigación desde un enfoque cualitativo, estudiando las patologías que presentan las columnas, vigas y muros de alba"ilería confinada de la estructura del pabellón #$ 3% de la institución ya antes mencionada, mediante muestras de inspección visual, siendo la base de dicha investigación, la información científica adquirida y los antecedentes que la avalan. (or lo anteriormente expresado, el enunciado del problema de investigación es el siguiente4 ¿Cuáles son los tipos de patologías existentes en las

columnas, igas ! mu"os de al#a$ile"ía con%inada del pa#ell&n N' () de la Instituci&n *ducatia Inmaculada de la +e"ced, del dist"ito de Cim#ote, p"oincia del -anta, depa"tamento de ncas ! a /u0 niel de mani%estaci&n se encuent"a la est"uctu"a1 ). 2N*+I*NTO D*  IN4*-TI5CIÓN. ).6.

2lanteamiento del p"o#lema.

a7 Ca"acte"i8aci&n del p"o#lema. 5oda proyecto constructivo, en su etapa de dise"o, se analian las cargas a la que estará sometida la estructura, el tipo de suelo y los agentes a la que estará expuesta, tomando así las medidas adecuadas que permitan obtener una edificación de eficiencia óptima. Sin embargo en el campo de la ingeniería civil nada es exacto, y por  ello, en el proceso constructivo, se está expuesto a errores que generen con el correr del tiempo patologías en la estructura. 5omando en cuenta tambi2n la realidad en la que nos hallamos, donde la falta de mantenimiento y por ende la fatiga de la estructura por su tiempo de uso, es un factor que afecta a la mayoría de las edificaciones en nuestra localidad, por ello se hace de necesidad prioritaria la determinación y evaluación de las patologías del concreto, las cuales se manifiestan de diversas formas como son grietas, pulimentos, descascaramientos, pandeos, desmoronamiento por salitre, etc.

(

Las columnas, vigas y muros de alba"ilería confinada del pabellón #$ 3% de la &nstitución Educativa &nmaculada de la 'erced, tiene a la actualidad un tiempo de servicio de /3 a"os, en todo ese periodo de tiempo la estructura ha sido sometida a diferentes factores que han  provocado el desgaste en la misma. La antig6edad de la estructura sumada a las cargas que soporta  periódicamente, los eventos de la naturalea a la que ha sido expuesta tales como el terremoto del a"o 7893 ocurrido en ncash, y el tipo de suelo que recibe las cargas trasmitidas por la estructura! entre otros factores han provocado en esta la aparición de patologías que nos sirve de indicadores para conocer el estado actual de la edificación.   :e acuerdo a lo expuesto, es necesario e;ecutar un proceso de investigación descriptiva del estado en se encuentra el pabellón #$ 3% de la &nstitución Educativa, con la finalidad de determinar y evaluar  las lesiones de concreto en las columnas, vigas y muros de alba"ilería confinada correspondientes! para luego elaborar un informe con los resultados y conclusiones que son materia del presente proyecto de investigación denominado4 *-TUDIO D* CON-OIDCIÓN ?@RIC CCI. NI-I- , DI5NO-I- D* 2TOO5I- = 2NOD* 2RO=*CTOAB67 Fbanto ). >37>G Edificio industrial, construido en 7088, final del siglo H&H, Se trata de una edificación a % vientos, con una nave principal de (* I % ,más dos naves laterales de (b I >, y un anexo situado en la nave principal de (b I> , la superficie total construida es de /.%>7,33 m>. La estructura se realio con  pórticos Dnidireccionales de 1ormigón armado, pilares,  ;ácenas,

y

soleras

de

cemento

armado

conectadas

solidariamente a la estructura principal, mediante el sistema 1ennebique.

Resumen del estudio patol&gico en est"uctu"a enne#i/ue (atologías en pilares Los pilares de toda la estructura de for;ados no presentan síntomas o presencia de lesiones, en algunos casos podemos detectar algunas roturas que se han realiado de manera controlada para obtener muestras para el estudio del hormigón de pilares, y como tal no las consideramos como lesiones o patologías. (or tanto las

)

 patologías de pilares son inexistentes. (atologías en vigas, viguetas y losa de hormigón armado :e las fichas realiadas,  ;unto con los planos de patologías ad;unto y el estudio fotográfico, podemos decir que las patologías detectadas son de tipología no estructural. (atologías en +achadas :el estudio fotográfico y la ficha realiada, ;unto con los planos de  patologías ad;unto, podemos decir que las patologías detectadas en sistema de fachadas son de tipología no estructural.

Diagn&stico de la est"uctu"a de %o":ados ! %acadas La finalidad de este apartado es determinar y argumentar un diagnóstico, a partir del estudio de lesiones en la estructura de for;ados y de fachada, de las patologías encontradas en el edificio, de forma comentada y gráfica en los planos y fotografías ad;untos, donde tambi2n se define de manera gráfica el grado de la patología en cada caso. En todo momento, tanto en el estudio patológico realiado con fichas o en los planos de patologías, se acompa"a de fotos del estado actual del edificio, para poder ver detalles de las lesiones y  patologías existentes. :el estudio patológico hemos detectado las siguientes lesiones4 B B B B B B B B

-arbonatación del hormigón 1umedad accidental y por infiltración +isuras  grietas en elementos de hormigón armado :esprendimientos de hormigón Jxidación y corrosión de las armaduras :eterioro de elementos de cubierta Suciedad y organismos vegetales en fachadas y estructura Erosión física y mecánica de fachadas

Diagn&stico ! a"gumentos  partir del estudio del origen de las lesiones detectadas, podemos afirmar que no existen patologías estructurales, y que las  patologías encontradas son de carácter no estructural. Ka que estas

*

son causadas por factores atmosf2ricos, exposición al -J>, agua de lluvia, viento, ambiente marino, niebla salina, que han actuado directamente en la estructura de for;ados, debido al estado del edificio! cubiertas muy malogradas, parcialmente derrocadas e inexistentes, carpinterías de cierre en fachadas inexistentes, muy deterioradas, sin vidrio y ;unto a la falta o poco recubrimiento de los elementos de hormigón y su porosidad. Las consecuencias se manifiestan en las siguientes lesiones o patologías4 B B B

-arbonatación del hormigón. Jxidación y corrosión de las armaduras. +isuras  grietas en elementos de

B

:esprendimientos de 1ormigón e. Erosión física, mecánica 'icroorganismos, Suciedad de +achadas y de sistema de

hormigón

d.

for;ados. 1ay que decir que las patologías de origen no estructural, han  producido en algunos casos lesiones que comprometen los elementos de la estructura! por e;emplo, La humedad infiltrada  ;unto con la carbonatación de los recubrimientos de las barras de armaduras Fpatología no estructuralG, han producido fisuras del hormigón siguiendo la posición de las armaduras que, segCn el estado avanado de la oxidación, tienen un tama"o considerable,  produciendo desprendimientos del hormigón y p2rdida de sección de las armaduras en algunos casos Fpatología estructuralG.

#7 >2TOO5 *-TRUCTUR = ?UNCION D* *DI?ICIO UNI4*R-ITRIOA B97 Ffanador #, (2re ', (iscal -. >37>G El presente artículo es una reflexión del resultado a la evaluación de la (atología estructural y funcional del edificio de la Dniversidad +rancisco de (aula Santander Jca"a FD+(SJG, encontrándose manifestaciones

+

 patológicas en el concreto y la mampostería con deterioros moderados y severos tales como la presencia de cultivos  biológicos, oxidación del acero de refuero, eflorescencias, fisuramiento en la mampostería, entre otros. (ara establecer las causas que originaron estos deterioros mecánicos, se llevaron a cabo ensayos destructivos y noBdestructivos que permitieron determinar las características y propiedades mecánicas de los materiales de los elementos estructurales tales como el módulo de elasticidad y la resistencia a la compresión del concreto los cuales afectan la rigide de la edificación de acuerdo con las investigaciones realiadas por ichart y *roMn F78N%G y con el código -olombiano de construcción, denominada como la #orma Sismo esistente del >373 F#SB73G. +uncionalmente las instalaciones del edificio presentaron niveles de ruido que van desde /8.8 hasta 777.> decibeles Fd*G los cuales exceden los límites máximos establecidos por 'inisterio de mbiente, Oivienda y :esarrollo 5erritorial F>33PG. :e los resultados obtenidos se plantean conclusiones importantes relacionadas con la vulnerabilidad sísmica y posible reforamiento estructural del edificio de la D+(SJ.

Conclusiones Esta investigación permitió establecer que la perdida de Ecesde alrededor de P veces del esperado para una edificación nueva. Esta degradación en el concreto genera sobre las edificaciones construidas antes de 7880 un aumento en su deformación de tal forma que no se a;usta a los requerimientos actuales de una deriva máxima permitida menor al 7Q, pues la deriva máxima encontrada es de 70./>Q, esto obligará a la edificación a ser  reforada a fin de cumplir lo dispuesto en la #SB73. El edificio  presenta la patología de la columna corta la cual deberá ser  corregida. Esta patología  puede generar excesos de fueras a



cortante donde se presenta la discontinuidad de muro cuando ocurran sismos. dicionalmente se encontró oxidación en la unión de columnas y apatas en el %8Q de las columnas auscultadas, cultivos biológicos y eflorescencias en la parte superior de la losa de cubierta y en la inferior  respectivamente. La clasificación de ona de amenaa sísmica intermedia establecida en la #SB73  para las construcciones ubicadas en Jca"a con aceleraciones pico efectiva de 3.>3g, no ha sido excedida en los 7% a"os de registro acelerográfico del &#REJ'&#S. +uncionalmente se establece que los niveles de ruido son excedidos en gran proporción por lo que se recomienda la adecuación de las instalaciones con puerta acCsticas y ventanas dobles con vidrio fi;o para que este no interfiera con las actividades desarrolladas en las aulas, de lo contrario el edificio debe destinarse para un uso diferente a salones de clase.

DEO- 2RODUCIDO- *N *DI?ICCION*- 2OR * T*RR*+OTO D* N-C D* 69 D* NO4I*+@R* D* 6FFGAB37 Fuiun :, San *artolom2 , 5orrealva :, Tegarra L. >37NG El martes 7> de #oviembre de 788P a las 774/8 Fhora localG, un sismo de magnitud P.P en la escala de ichter afectó la ona sur del (erC, especialmente a los departamentos de &ca y requipa en la costa y parte de los departamentos de yacucho y 1uancavelica en la sierra. El presente informe describe los da"os observados en las edificaciones ubicadas en las ciudades de &ca, (alpa y #aca. El sismo afectó principalmente las ciudades de #aca y (alpa, así como varios poblados de la sierra donde el da"o fue masivo en viviendas de adobe. Los da"os materiales se concentraron en las viviendas de adobe antiguas y nuevas, muchas de las cuales colapsaron. 5ambi2n se observaron da"os en estructuras de concreto armado, 0

especialmente colegios estatales de reciente construcción. 1ay algunas lecciones que deben ser aprendidas del da"o causado  por este terremoto, y mucha repetición de errores que han sido detectados en sismos anteriores -onsiderando que la intensidad de este sismo fue moderada segCn la #orma Sísmica, han habido sin embargo muchos más da"os de lo esperable, lo cual indica que es necesario que se implementen  políticas de prevención y reducción de la vulnerabilidad sísmica de las edificaciones.

Da$os en edi%icios de conc"eto a"mado ! al#a$ile"ía. En las construcciones de alba"ilería no reforadas de un piso y en las de alba"ilería confinada de hasta tres pisos, no se observaron da"os estructurales importantes, en cambio, los tabiques de alba"ilería, parapetos de aoteas, y similares, mostraron cuantiosos da"os. Los da"os observados en edificaciones

de

concreto

armado

se

circunscriben

 principalmente a construcciones escolares de > y N pisos, donde fundamentalmente se presentaron los problemas de 33>G. SegCn el tipo de refuero transversal las columnas se pueden clasificar en columnas con estribos o con refuero en espiral. Las primeras son generalmente de sección rectangular, cuadrada, 5 ó L, sin embargo, pueden tener forma triangular, octogonal, etc. Las varillas de acero longitudinal están dispuestas de modo que haya una en cada v2rtice de la sección. (or su parte, las columnas con refuero en espiral  presentan unchado continuo provisto por una h2lice o espiral de poco paso hecha de alambre o varilla de diámetro peque"o. )

:eben contar como mínimo con P varillas longitudinales dispuestas circularmente. SegCn la importancia de las deformaciones en el análisis y dise"o, las columnas pueden ser cortas o largas. Las columnas cortas son aqu2llas que presentan deflexiones laterales que no afectan su resistencia. (or el contrario, las columnas largas ven reducida su resistencia por ellas. Las columnas pueden ser de concreto armado exclusivamente o pueden incluir perfiles de acero estructural. En este caso se denominan columnas compuestas. FPG #7

4igas de conc"eto a"mado. F-haparro +, :urán R. >330G. Elemento estructural, horiontal o aproximadamente horiontal cuya dimensión longitudinal es mayor que las otras dos y su solicitación principal es el momento flector, acompa"ado o no de cargas axiales, fueras cortantes y torsiones. Las vigas son elementos estructurales no homog2neos, porque están compuestas de dos materiales diferentes Fconcreto y aceroG. 5raba;an fundamentalmente a flexión, aunque se presenta en cualquier sección transversal fueras internas normales a la sección que corresponden a los esfueros de flexión que resisten el momento flector que actCa en la sección! y fueras internas tangenciales o esfueros cortantes que resisten las fueras transversales o cortantes.  F/G

c7

Uniones iga  columna. F-haparro +, :urán R. >330G. El dise"o de la conexión viga =  columna debe tener como ob;etivo que su resistencia sea mayor que la de los elementos que se unen y que su rigide debe ser suficiente para no alterar la rigide de los elementos conectados. Los aspectos críticos en el comportamiento sísmico de las uniones entre vigas y columnas de concreto reforado son la adherencia, el cortante y el confinamiento. Las condiciones de adherencia para el acero longitudinal de las

*

vigas son desfavorables debido a que es necesario transferir  esfueros elevados al concreto en longitudes relativamente  peque"as. La situación es crítica no solo en conexiones extremas, donde es necesario anclar el refuero longitudinal, sino tambi2n en uniones interiores donde el signo de los esfueros debe cambiar de tensión a compresión de una a otra cara de la columna. -uando no se cuenta con la suficiente longitud de desarrollo del refuero que crua la conexión o cuando la resistencia en cortante es insuficiente para evitar  agrietamiento diagonal en la conexión o cuando la resistencia en cortante es insuficiente para evitar agrietamiento diagonal. F/G

d7

+u"os F1armsen 5. >33>G. Los muros son elementos verticales que se usan para separar y cerrar espacios. unque son malos aislantes t2rmicos y acCsticos, se usan mucho en la construcción por sus propiedades resistentes. (or las cargas que reciben, pueden clasificarse en muros portantes, muros no  portantes y muros estructurales o de corte. Los primeros son aqu2llos que soportan cargas verticales yo cargas horiontales  perpendiculares a 2l mientras que los segundos sólo resisten su  peso propio y eventualmente cargas horiontales. Los muros de sostenimiento y algunos muros de sótano pertenecen a este grupo. Los muros estructurales o de corte, llamados comCnmente placas, se diferencian de los dos anteriores  porque reciben cargas horiontales paralelas a la cara del muro, las cuales generan importantes esfueros cortantes en la estructura. Los muros de corte pueden ser portantes o no  portantes. FPG i7

a l#a$ile"ía Con%inada FVuroiMa ), Salas ). >338G. La alba"ilería confinada es aquel tipo de sistema constructivo en el que se utilian pieas de

+

ladrillo ro;o de arcilla horneada o bloques de concreto, de modo que los muros quedan bordeados en sus cuatro lados,  por elementos de concreto armado. (or e;emplo, si se trata de un muro en el primer piso, los elementos confinantes horiontales son la cimentación y la viga de amarre, y los elementos confinantes verticales son las dos columnas de sus extremos. #ótese que la separación máxima entre columnas debe ser menor que dos veces la altura del entrepiso.  F9G