Reparaciones en construcciones modernas

reparaciones-construciones-modernasLas operaciones de refuerzo son las que presentan mayor complejidad, tanto a nivel de diseño como de cálculo y ejecución, por ello, precisan de la presencia de técnicos cualificados. La clave figura en el correcto diagnóstico y propuesta de intervención que tenga en cuenta todos los factores, fundamentalmente el económico.

Antes de proceder al refuerzo de una estructura de acero, debemos de tener en cuenta algunas consideraciones sobre la estructura actual para proponer un sistema idóneo de refuerzo

Consideraciones sobre los refuerzos

Para reforzar una estructura hay que tener presente que la estructura ya está sometida a unas determinadas cargas (normalmente permanentes) y por lo tanto el refuerzo actúa sólo en las cargas que se apliquen después, generalmente sobrecargas de uso. Si queremos que el refuerzo colabore absorbiendo cargas permanentes , será preciso apear el elemento y descargarlo, dándole un esfuerzo igual y de sentido contrario.

Es necesario estudiar el refuerzo, así como los empalmes y uniones correspondientes, y los efectos que el refuerzo tiene sobre la estructura inicial.

Las operaciones de refuerzo son costosas, hay que estudiar la solución más económica.

Es importante comprobar las posibles discrepancias entre los planos de proyecto y la obra ejecutada, modificando el refuerzo si fuera necesario.

Durante la ejecución del refuerzo no deben producirse debilitamientos en la estructura o elementos que puedan conducir a la rotura.

En caso de emplear soldadura, las piezas no deben calentarse excesivamente ya que la resistencia del acero disminuye.

Al diseñar un refuerzo, se deben tener en cuenta varios aspectos de forma simultánea, como son el coste, la facilidad y rapidez de ejecución, así como su aptitud resistente y de servicio a las nuevas cargas según la normativa vigente en el momento de la intervención.

En REOTEC entendemos que existen dos procedimientos posibles:

  • Aumento de sección resistente, por tanto de valores estáticos A, W, i, etc. (REFUERZO DE LA SECCIÓN)
  • Variación del esquema estructural, por ejemplo introducción de soportes o vigas parteluces.

Refuerzo de las secciones

Se estudia el refuerzo de secciones en los dos elementos típicos de una estructura:

– Viguetas y vigas

– Soportes

– Uniones

Viguetas y vigas

Refuerzo de las alas. Momento Flector

El método de refuerzo más eficaz es la colocación de PLATABANDAS en las cabezas, a lo largo de una longitud equivalente a la longitud teórica (del diagrama de momentos) más dos veces el ancho de la chapa (una para cada lado), para permitir el anclaje. En caso de que existan otros elementos por encima (forjados, cubiertas, etc.) habrá que recurrir a colocar el refuerzo por debajo del ala superior. En general, basta con que la longitud del refuerzo sea igual a ¾ de la luz del tramo correspondiente, sin que llegue a los apoyos. Puede ser suficiente colocar únicamente la platabanda inferior, sólo en casos de pequeñas cargas o si es por motivos de deformabilidad.

Otro método de refuerzo consiste en la colocación de una CABEZA DE COMPRESIÓN sobre las vigas o viguetas con sus conectores correspondientes, convirtiéndose en una viga mixta o forjado mixto. Es un procedimiento especialmente indicado cuando ha habido un aumento en la sobrecarga de uso. Esta solución es bastante sencilla en el caso de vigas sobre las que apoya un forjado; eliminando las bovedillas, colocando los conectores del ala superior y entre las viguetas, y hormigonando el conjunto.

Refuerzo de las almas. Esfuerzo Cortante

El medio más común es el de adosar CHAPAS del espesor necesario. Lo ideal es colocar una a cada lado para mantener la simetría, pero se suele colocar una sola chapa de espesor doble, para acceder sólo por un lateral y reducir los cordones de soldadura.

Otra solución es convertir la viga de doble T en un CAJÓN con dos o tres almas, según las chapas que se coloquen. Esto tiene el problema de que las uniones de apoyos son difíciles, aparte de que el original queda cubierto, de modo que a la intemperie el cajón tiene que ser estanco porque no podrá pintarse.

Se colocarán RIGIDIZADORES en caso en caso de que las almas resistan esfuerzos cortantes, pero su esbeltez sea excesiva. Se colocan generalmente por un solo lado, excepto en caso de unión atornillada.

Refuerzo de la sección

Resulta económico y eficaz el refuerzo mediante el aumento de canto de la viga mediante un perfil en T, obtenido a partir de un doble T, con MEDIOS PERFILES de I o H. Si la pieza es continua y el problema es de tensiones, los puntos más desfavorables serán los apoyos, en cuyo caso debemos reforzar precisamente la zona contigua a los mismos (1/5 de la luz a cada lado del apoyo)

En caso de que no se pueda aumentar el canto habrá que colocar una VIGA COMPLEMENTARIA al lado de la actual y comprobar que el conjunto sea capaz de resistir el incremento de carga, y que tengan una rigidez similar entre las vigas y suficiente para absorber la flecha.

Soportes

El procedimiento habitual es el de adosar CHAPAS o PERFILES. La posición del refuerzo dependerá de la sección transversal y de la posición de las vigas, interesando siempre tener el cordón de soldadura alejado del eje del pilar, de modo que resista más la compresión y los posibles flectores. En caso de que las vigas que apoyan estén en una sola dirección, los refuerzos se colocarán en caras paralelas a esa dirección. En caso de que haya vigas en dos direcciones, los refuerzos no deberían interferir con las vigas, pues sino se complica demasiado.

En ocasiones puede interesar una actuación que lo convierta en un SOPORTE MIXTO, hormigonando, embebiéndolo en hormigón o rellenándolo. En general es conveniente convertir el soporte en mixto recubierto, con lo cual se consigue adicionalmente una gran resistencia frente al fuego. En el caso frecuente de 2 UPN empresilladas puede ser suficiente con hormigonar el interior, formando un soporte mixto abierto.

Uniones

Uniones atornilladas

En uniones de viga-soporte se puede reforzar AUMENTANDO EL CANTO del alma por debajo del ala inferior, y uniendo allí con el soporte o colocando una ménsula.

Uniones soldadas

Para cordones de soldadura en ángulo, el refuerzo habitual es el AUMENTO DE LONGITUD DEL CORDÓN o el grosor del cuello de soldadura, teniendo en cuenta las limitaciones de la normativa

En el caso de uniones de vigas con un soporte también metálico en los extremos se puede reforzar AUMENTANDO EL CANTO por debajo, y uniéndola al soporte mediante una ménsula.

Los problemas que se presentan se pueden resumir en una pérdida de la sección resistente de la pieza de madera provocada por la acción de los agentes xilófagos y en el cumplimiento de las exigencias de la normativa actual de cálculo (que requiere cargas de uso elevadas, normalmente a causa de un cambio de uso, o una limitación más estricta de la deformación).

REOTEC realizará un análisis del problema, para poder elegir la solución más adecuada:

– la sustitución de las piezas cuyo estado sea irrecuperable.

– la consolidación para recuperar la capacidad portante original

– y el refuerzo para aumentar la capacidad de carga o la limitación de la deformación de la estructura.

Algunas soluciones para la consolidación o el refuerzo de las piezas estructurales utilizan diferentes técnicas según los materiales que emplean. Estas actuaciones pueden clasificarse en los siguientes grupos:

-utilización de apeo

Consiste en una intervención mínima que pretende mantener, a veces con carácter temporal, la estabilidad del elemento constructivo sin apenas modificar su estado.

Dentro de este apartado se encuentran todas las soluciones de apeo, disposición de elementos parteluz o de recalce de los apoyos defectuosos. Son soluciones económicas cuyo resultado queda visto por lo que el aspecto estético o funcional no es bueno.

– utilización de perfiles metálicos

Utiliza perfiles metálicos de refuerzo que en algunos casos dan lugar a soluciones pobres desde el punto de vista estructural y estético. Sin embargo permite la fabricación de piezas especiales para solucionar problemas estáticos complejos, como pueden ser los encuentros con la fábrica o el añadido de atirantados para mejorar el diseño de armaduras de cubierta.

Los apoyos constituyen zonas de la estructura donde puede existir humedad y pudrición. Los apeos sobre líneas adosadas a muros, sobre todo en estructuras antiguas que han sufrido podredumbre deben de repararse de la siguiente forma. Se debe disponer una nueva línea de apoyo adosada al muro mediante carrera, generalmente de madera, que descansa en ménsulas de madera (o de acero) que se empotran en muro.

Los apoyos pueden reforzarse mediante perfiles metálicos. Para ello, se dispondrán una estructura de acero a modo de emparrillado y que consta de una o dos carreras, dependiendo de la extensión de la pérdida de madera (pudrición), en posición paralela al muro de apoyo. Es evidente que cada obra puede aconsejar el uso de una o dos jerarquías de perfiles en función de la solución.

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– soluciones con hormigón

Hace referencia a la utilización del hormigón en soluciones de sustitución de las piezas de madera, a veces dejando la estructura como un simple encofrado sin función estructural. Recientemente su aplicación más prometedora es el empleo como parte de una estructura mixta de madera y hormigón.

– soluciones con madera

Se centra en la utilización de la madera para la consolidación o el refuerzo de la estructura. En muchos casos el refuerzo puede consistir simplemente en el adosado de nuevas piezas de madera a las existentes. También puede recurrirse a la sustitución de las piezas inservibles por otras nuevas, con la simplificación de las operaciones constructivas. En la sustitución se puede utilizar la madera laminada encolada o productos derivados de la madera de alta resistencia como la madera microlaminada (LVL) o la madera laminada en tiras (PSL), sobre todo cuando no sea posible encontrar escuadrías grandes o piezas con largos suficientes en madera maciza. El empleo de tableros derivados de la madera (tableros contrachapados, tableros de partículas y tableros de virutas de virutas) puede servir para plantear soluciones mixtas muy ligeras. Tienen como resultado soluciones de menor eficacia estructural comparadas con las de madera hormigón.

– soluciones con formulaciones epoxi

Incluye una amplia gama de soluciones de alta eficacia, que combinan elementos de refuerzo (generalmente de materiales compuestos) encolados a la madera. Son soluciones limpias en el resultado, eficaces desde el punto de vista estructural, pero de costo elevado en algunas situaciones. de su desaparición.

Los morteros epoxídicos se utilizan también en el refuerzo para reconstruir la parte superior de la sección de la viga. Para ello, se elimina con azuela la parte perdida de la viga desde la cara superior. A continuación se insertan conectores de fibra de vidrio a la distancia que el cálculo a esfuerzo rasante estime conveniente y posteriormente se vierte por la cara superior la capa de mortero epoxídico. En algunos casos se dejan ranuras o cajas de madera para que el mortero penetre en ellas mejorando la adherencia.

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Las operaciones de refuerzo son las que presentan mayor complejidad, tanto a nivel de diseño como de cálculo y ejecución, por ello, precisan de la presencia de técnicos cualificados. La principal razón de ello deriva de la necesidad de incremento de capacidad resistente para la función que debe de dotarse a la estructura.
Consecuentemente, además de los problemas constructivos, se plantean otros importantes derivados del alcance estructural que se resumen en:

Alteración importante de la distribución de rigideces en la estructura, que debe ser analizado en todas sus consecuencias.

En el planteamiento y ejecución del refuerzo debe de considerarse la variación en el tiempo de la estructura reforzada (efectos reológicos y plastificaciones en el tiempo). En las secciones reforzadas coexisten materiales antiguos y nuevos, con estados tenso-deformacionales diferentes incluso en fibras contiguas. Caso de chapas pegadas, hormigones inyectados,..etc. por lo que la transferencia de esfuerzos de los nuevos materiales de aportación a los antiguos debe de ser correcta.

El refuerzo debe ser cuidadoso en la introducción de tensiones iniciales en los elementos de refuerzo (refuerzos activos) para mejorar su entrada en carga, ya que podría tener consecuencias importantes sobre la distribución de esfuerzos en la estructura, las técnicas utilizadas por INESCON para el refuerzo de estructuras de hormigón dañadas, son:

  • Sistemas a base de refuerzo mediante recrecido con hormigón armado. Pasadores.
  • Refuerzo mediante perfiles metálicos.

  • Refuerzo mediante armado exterior.

  • Refuerzos mediante materiales compuestos de fibra de carbono.

  • Sistemas de refuerzo con materiales compuestos de fibra de carbono. Hojas de tejido de fibra de carbono Laminados de fibra de carbono

  • Refuerzo de elementos superficiales planos de hormigón armado, forjados y losas de hormigón armado.

  • Refuerzo de forjados y losas de hormigón armado a flexión

  • Refuerzos mediante recrecido superior

  • Refuerzos mediante recrecido inferior

  • Refuerzo mediante bandas de acero encoladas

  • Refuerzo mediante bandas de fibra de carbono.

  • Refuerzo de forjados a cortante.