Evaluación de estructuras de concreto por corrosión
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1. AA IDC 2 Una vez obtenidos los ndices IDC y AA se Estima el ndice simplificado de corrosi n 0 ISC el cual a la vez permite asociar ese indice con un nivel de corrosi n tal como se muestra en el cuadro siguiente Corrosi n despreciable Corrosi n baja Corrosi n media 23 Canci n ats E ndice Estructural El tipo de secci n la cuant a del refuerzo el tipo y el nivel de esfuerzos son los Tagi Figura 4 Estimaci n del indice do agresividad ambiental 11 MEN Figura 5 indice de armado transversal para elementos en flexi n pm Hhh E Figura 6 indice de armado longitudinal para elementos en flexi n E cociente 200 factores m s importantes en la corrosi n de la armadura El ndice estructural denominado IE trata de cuantificar todos estos factores para calificar la sensibilidad del elemento a la corrosi n En primera instancia se agrupa los elementos sometidos a flexi n vigas y aquellos elementos sometidos a Mexocompresi n columnas Elementos sometidos a flexi n En primera instancia se estima el ndice de armado transversal LAT el cual trata de tomar en cuenta el di metro del refuerzo y la distancia entre los aros o estribos Estos dos Factores se usan para definir el LAT seg n la figura 5 Una vez estimado el ndice de armado transvers2. a para el Desarollo CYTED bajo la red tem tica Durar cuyo tema principal es la durabilidad de la armadura Ese grupo es liderado en el Instituto de Ciencias de la Construcci n Eduardo Torroja ICCET de Espa a por la PAD Carmen Andrade y su grupo de trabajo y se puede contactar en la p gina hup wwwetec csic s Precisamente una copia del programa se le ha hecho Hegar a la Sra Andrade para su conocimiento y evaluaci n Tambi n la metodolog a presentada y en general la tem tica de la corrosi n de las armaduras ha sido presentada en el Manual Contecvet de Evaluaci n de Estructuras Afectadas por Corrosi n de la Armadur parte de un proyecto coordinado en el mbito europeo por la British Cement Association El tema de la durabilidad de las estructuras ha tomado actualmente un gran auge debido a diferemes factores y quiz s la mayor motivaci n para ello sea la necesidad de garantizar la vida til de las estructuras y tambi n debido al alto costo de reparaci n e incluso de reposici n Es por ello que se empieza a tener conciencia de incluir en los dise os de las estructuras criterios de durabilidad Pero no solamente es importante considerar los eriterios de durabilidad en los nuevos dise os sino tambi n el mantenimiento de las estructuras VoL21 N 4 2008 existentes aspecto quiz s un poco olvidado en muestro pa s Tambi n aqu hay que mencionar los trabajos de reestructuraci n a edificaciones e
3. para estructuras cuya estimaci n del ndice de da o estructural sen medio o despreciable se recomienda realizar una inspecci n al pasar un per odo de 5 a os Para estructuras calificadas con da o severo se recomienda realizar una evaluaci n detallada dentro del plazo indicado y para aquellas estructuras que resultan calificadas con da o muy severo se recomienda su reparaci n inmediata para lo cual posiblemente se requiera primero una evaluaci n m s detallada Comentarios finales En el presente articulo se ha descrito un programa para computadora que implementa el m todo simplificado para evaluar la corrosi n en las armaduras de elementos de concreto Se describi las partes m s importantes del programa en cuanto a los pasos por seguir para estimar el ndice de da o estructural y la urgencia de imervenci n En realidad el programa consta de algunas opciones m s como las de imprimir guardar en un archivo de texto la informaci n una ayuda o manual de usuario y otras m s que si bien complementan la aplicaci n no conforman la parte medular del programa por lo cual se ha omitido aqu su presentaci n El lector interesado debe comunicarse con el amor a la direcci n grojas iterac er para hacerle Negar una copia Debe quedar claro que el programa implementa una metodolog a que no es propiedad del autor sino que ha sido desarrollada en el Programa Iberoamericano de Ciencia y Tecnolog
4. estos par metros Cada factor de estos se pondera de 1 4 4 Con estos 6 factores se obtiene la media aritm tica que define el ndice de corrosi n Figura 3 Agresividad ambiental El ndice de agresividad ambiental se estima de acuerdo con las condiciones de exposici n de cada elemento obtenidas en primera instancia a partir de una inspecci n Visual A cada elemento se le asigna una z Figura 3 Ventana para estimar el ndice de corrosi n IDC Cuadro 1 EJ XCI XCZ XC3 XCA XDI XD2 XD XS1 XS2 X53 2 VoL21N 4 2008 clase de exposici n con la ayuda de la Ventana que se muestra en la figura 4 En el formulario anterior para definir la agresividad ambiental existen cuatro categorias 1 Sin riesgo de corrosi n que se designa como X0 2 Corrosi n inducida por carbonataci n designada como XC 3 Corrosi n inducida por cloruros de origen distinto del marino designada como XD 4 Corrosi n inducida por cloruros de origen marino designada como XS Cada uno de estos grupos salvo el primero se divide en tres o cuatro subgrupos dependiendo del grado de humedad Cada subgrupo tiene asignado un peso seg n el Cuadro 1 el cual define el ndice de agresividad ambiental ndice simplificado de corrosi n El ndice simplificado de corrosi n o ISC se estima como un promedio del ndice de corrosi n IDC y del ndice de agresividad ambiental AA como sigue ISC
5. takes two main aspects into account the environmental stress which the element is exposed 1o and the current level of damage exhibited by the element itself The first aspect represents the actual level of damage in the element and the second one represents the element s sensibility towards corrosion At the same time these Iwo aspects are evaluated by means of two indexes the corrosion index IC and the structural index SI A failure index is then derived which then establishes the degree of the damage and the hurry for corrective actions The comosion index IC based on the damage indicators is scored from level 1 to level 4 whereas the environmental stress is scored on the category of exposed environment On the other hand the structural index SI is an experimental factor that quantifies the elements sensibility towards corrosion regarding resistance capacity lts quantification is at the same time based on the assembling details of the element itself the structure s redundancy and the level of the demand regarding capacity EECC was initially conceived by the author during Tberoamerican Congress Estimation of the reinforced concrete Vol 21 N 4 2008 structures life cycle Santa Cruz Bolivia June 2006 This congress was subsidized by the Spain Intemational Cooperation Agency It is important lo clarify that EECC is based on a methodology which theorems were developed by DURAR Red Iberoamerica DURAR ra
6. Rojas Moya Gustavo Evansaci n esructuras de concreto por corrosi n Tecnologia en Marcha Vol 21 N Octubve Dicism re 2008 pp 69 78 Evaluaci n de estructuras de concreto por corrosi n Focha de recepci n 21 07 08 Facha de aceptaci n 05 09 08 J fa os Construcci Palabras clave Red Durar durabilidad corrosi n armaduras acero concreto Key words Red Durar Durability Corrosion Elements Steel Concrete lo se presenta un programa para computadora Hamado EECC Evaluaci n de Estructuras de Concreto por Corrosi n que implementa el m todo simplificado para la evaluaci n de la corrosi n en las armaduras de los elementos de concreto reforzado B sicamente el m todo simplificado se basa en la valoraci n de dos par metros la agresividad ambiental a la que est sometido el elemento de concreto reforzado y el nivel de da os actuales que presenta el elemento estructural El primer aspecto representa los da os actuales de la estructura y el segundo par metro es representativo de la sensibilidad del Gustavo Rojas Moya elemento estructural a la corrosi n Estos dos aspectos se cuantifican por medio de dos ndices el ndice de corrosi n y el indice estructural Con ellos se obtiene un ndice de da o estructural que define entonces el grado de da o y la urgencia de la intervenci n El ndice de corrosi n IC se basa en indicadores de da o ponderados en nive
7. al se define el ndice estructural con ayuda de la tabla que se presenta en la la figura 6 En esta tabla habr que decidir si se tiene una cuant a de acero alta o baja Para ello se puede usar los l mites de 1 0 para una cuant a baja y los mayores al 1 5 para cuant as altas En caso de tener valores intermedios se deben clasificar seg n el criterio del evaluador Entrando en la tabla con el valor del ndice de armado transversal y el di metro del refuerzo principal se obtiene con una ponderaci n del I al IV el ndice estructural que tambi n he Hamado ndice de armado longitudinal ndice estructural simplificado para elementos en flexi n En caso de no contar con a informaci n necesaria para el uso de las dos tablas anteriores Se puede usar una versi n Simplificada de llas para estimar el ndice Estructural seg n a figura 7 donde en funci n del espaciamiento de los aros valor cualitativo y del tipo de via se biene el TE Elementos sometidos flexocompresi n Los pasos para determinar el estructural en columnas o pilares son los ndice e w v w pa En Figura 7 ndico estructural simpl icado para elementos en flexi n fexocomresi n Figura 8 ndice de armado longitudinal para elementos en Erene e 2 ua aw w w ov A Eume Figura 9 indice es
8. be proseguir con un an lisis m s por cuanto se pretende mostrar una Jenilado herramienta en Ia cual se ha implementado pepa B sicamente el m todo simplificado se basu en la medici n de dos par metros la Evaluaci n simplificada agresividadambientalalaqueest sometido El objetivo principal del m todo el elemento de concreto reforzado y el nivel simplificado en adelante MS es el de da os actuales que presenta el elemento de definir un estado de la estnictura y estructural El primer elemento representa Inspeccion visual rotranar ramas cra Ten eran tra hoi corrosi n I Taaa ire deco Eemeren Trea e pe E Trasa ao dato esc 3 E rc detenci n Figura 1 Evaluaci n simplificada tomada del Manual Durar VoL21 4 2008 los da os actuales de la estructura y el segundo par metro es representativo de la sensibilidad del elemento estructural a Ia corrosi n Los dos aspectos anteriores se cuantifican por medio de dos ndices el ndice de corrosi n y el ndice estructural Con ellos se obtiene un ndice de da o estructural que define entonces el grado de da o y la urgencia de la intervenci n El ndice de corrosi n IC se basa en indicadores de da o ponderados en niveles del 1 al 4 y tambi n en
9. embre 2008 esquematizado en la se basa en la estimaci n de indicadores de dos tipos un ndice simplificado de corrosi n y un ndice estructural Estos dos ndices se combinan para determinar el indice de da o estructural el cual permitir tomar decisiones acerca de la gravedad del da o que ha sufrido la estructura con el prop sito de pasar a una rehabilitaci n en el mejor de los casos o realizar estudios m s detallados El programa consta de un men principal y de una barra de herramientas Aunque presenta algunas opciones convencionales en el presente art culo se describe las opciones que se debe seguir para llevar a cabo la evaluaci n simplificada B sicamente consta de uma serio de formularios o di logos que permite al usuario ir definiendo los diferentes ndices que hay que estimar Para ello el usuario puede hacer uso del men principal de la barra de herramientas o en forma m s directa de la ventana izquierda en la ventana principal de la aplicaci n tal como se observa en la figura 2 ndice de corros El ndice de da os por corrosi n o IDC se estima con base en 6 indicadores que son profundidad de carbonataci n nivel de cloruros fisuraci n por corrosi n en el recubrimiento resistividad del hormig n intensidad de comosi n y p rdida de secci n Se supone que el usuario ha realizado una inspecci n visual preliminar ha realizado las pruebas necesarias para la determinaci n de
10. erie de factores que permite el desencadenamiento de la oxidaci n la cual se exponen a continuaci n de manera resumida Dosificaci n del concreto El concreto debe ser s lido homog neo compacto resistente y poco poroso Entre los aspectos que se deben garantizar para lograr las condiciones anteriores est n la manera de proporcionar los agregados y su calidad de tal manera que se asegure el menor volumen de vac os la influencia del agua en la consistencia del concreto fresco la influencia de la relaci n agua cemento Octubre Diciembre 2008 el grado de hidrataci n del cemento y la incorporaci n de aditivos en el cemento Compaidad y homogeneidad En quiza conc a a penetracidn dels agentea apresivos exemos Es Investment proporcional a la porosidad por lo que Est m s ala se la compacid mayor precia ted la rada al Cartonsaci n y al ataque de Ios cloruros que on los agemen m s nprvos La Cuca es funci n de la cantidad Y land de los materiales y de mt Proporci n Ada al cmplends cn lo antes sl vansporte la colocaci n y Sl mal inn afectan gracemena la Beamopenidad del cone Espesor del recubrimiento La protecci n que le brinde el concreto a la armadura depender del grado de impermcabilizaci n ue seleproporcionporloqueclespesor del recubrimiento es muy importante Existencia de fisuras stas constituyen un camino r pido para la llegada de los agentes agresivos a la armadura por lo que su co
11. ite inaceptable de deterioro Tomado del CSCR 2002 Capitulo I Secci n 1 4 Suposiciones generales Tegi La agresividad ambiental generalmente est definida o clasificada en los c digos sta principalmente se divide en funci n del contenido de humedad y de los contaminantes atmosf ricos El segundo aspecto no s lo debe quedar definido con base en consideraciones estructurales o la resistencia al fuego sino que adem s debe considerar la resistencia del concreto reforzado a la penetraci n del agente agresivo Un l mite de deterioro es dificil de definir dado que entre otras cosas va a depender de aspectos econ micos incluso sociales y del tipo de elemento estructural En algunos casos la despasivaci n del acero puede definir ese Imite mientras que en otros casos podr a ser el desprendimiento del recubrimiento o deterioros aparentes muy llamativos que no afectan la seguridad significativamente Corrosi n del acero de refuerzo en el concreto La corrosi n del acero de refuerzo consiste en laoxidaci n destructiva del acero debido al medio que lo rodea Las consecuencias de la acci n destructiva de la oxidaci n se presentan como una disminuci n de la secci n de la varilla fisuramiento en el concreto e incluso laminaci n del concreto debido a las presiones que ejerce el xido expansivo y a la disminuci n desaparici n de la adherencia entre el refuerzo y el concreto Se puede presentar una s
12. la graduaci n de la agresividad ambiental en t rminos de ambientes de exposici n El ndice estructural IE es un factor semi emp rico que valora la sensibilidad del elemento a la corrosi n y el efecto de la corrosi n de las armaduras en su capacidad portante Su estimaci n se basa en la valoraci n de los detalles del armado del elemento el grado de hiperasticidad de la estructura el nivel de solicitaci n del elemento respecto a su capacidad portante En la figura anterior se delinea el m todo simplificado mosirando b sicamente los pasos por seguir Se inicia con una inspecci n visual mediante la cual se trata de inferir el nivel de da os la agresividad ambiental y la tipologia estructural Luego se estima el ndice de corrosi n y un ndice de agresividad ambiental y se ponderan para obtener el ndice de da o por corrosi n En otro paso se determina el tipo de elemento ya ses un elemento tipo viga o una columna y se estiman los ndices de armado transversal y estructural Finalmente el ndice de da o por corrosi n y el ndice estructural se combinan para obtener el ndice de da o estructural que permite definir un nivel de da os y finalmente un per odo de intervenci n Programa EECC EECC es un programa que permite levar a cabo el diagn stico preliminar de una estructura de concreto reforzado cuyo refuerza es afectado por la corrosi n y utiliza el m todo simplificado Octubre Dici
13. les del 1 al 4 y tambi n en la graduaci n de la agresividad ambiental en t rminos de ambientes de exposici n El indice estructural 1E estu Factor emp sico que valora la sensibilidad del elemento ala corrosi n y el efecto de la corrosi n de las armaduras en su capacidad portante Su estimaci n se basa en la valoraci n de los detalles del armado del elemento el prado de hiperasticidad de Ia estructura y el nivel de solicitaci n del elemento respecto a su capacidad resistente Nace el proyecto a ra z de mi participaci n en las Jornadas Iberoamericanas sobre predicci n de la vida til de las estructuras de concreto celebradas en Santa Cruz Bolivia en junio del 2006 las cuales fueron purocinadas por la Agencia Espa ola de Cooperaci n Internacional Debe quedar claro que el programa es una 1 cuna de Ingenieria en Construcci n del ino Tecnol gico de Coma Rica Comi electr nico Octubre Diciembre 2008 implementaci n de una metodolog a que no es propiedad del autor y que los cr ditos m s bien corresponden a los integrantes de la Red Iberoamericana DURAR Abstract The purpose of the present paper is to ilustrate an abstract setting for the EECC Evaluaci n de Estructuras de Concreto por Corrosi n computer software EECC algorithms are based on the Standard Simplified Method which evaluates and characterizes corrosion in reinforced concrete elements Essentially the Standard Simplified Method
14. ntrol es sumamente importante se limitan a las aberturas de Otros factores que influyen directamente y que aqu solamente en listo sin que Sean menos importantes son humedad ambiental efecto del ox geno efecto de la temperatura estado superficial del acero los esfuerzos de tensi n en el acero las corrientes de interferencia el contacto galv nico entre dos metales dones despasivantes cloruros sulfatos carbonataci n y lixiviaci n Se insta al lector a revisar la literatura especializada para ahondar sobre estos orros Factores Evaluaci n por corrosi n Se distingue dos procedimientos para realizar la evaluaci n de una estructura de concreto por corrosi n los cuales son el m todo simplificado y el m todo detallado Ambos m todos no son excluyentes entre s sino que m s bien se interrelacionan n El uso de uno u otro depender cn brindar una sugerencia de los tiempos de gran medida de factores ales como el intervenci n En este sentido la aplicaci n objetivo e importancia de a evaluaci n del m todo simplificado permite obtener la magnitud del trabajo en cuanto al un diagn stico de un clemento dado o n mero de elementos por estudiar los estructura y decidir si se debe intervenir daos disponibles los resultados anteriores de manera inmediata o en un periodo y sobretodo del costo En este trabajo razonable El MS permite adem s decidir S lo se considera el m todo simplificado i se de
15. oncreto con Erters de durabilidad M xico Publicaci n T cica No 181 1997
16. s Se considera que son leves si no son serias o son peque as e importantes sie puede presentar riesgo a la vida o da os importantes en la estructura Con la estimaci n previa del ndice de corrosi n y del ndice estructural se estima el ndice de da o estructural IDE el cual se eval a con las letras D M S y MS cuyo significado es el siguiente D Despreciable mM Medio s Severo ms Muy severo Tagi ED Baneao o Figura 10 indice estructural simplificado para elementos en fexacompresi n a pe eame ca er ren ome EIES Figura 11 indice de da o estructural i t i n i i lel Figura 12 Tabla para escoger el indice de da o estructural En la ventana de la figura 12 y con el bot n Tabla se puede estimar el ndice de da o estructural entrando en la tabla de la columna izquierda con el valor del ndice de corrosi n y en las columnas Octubre Diciembre 2008 hacia la derecha seleccionando el ndice estructural Finalmente el m todo simplificado llega a proponer la urgencia de intervenci n por medio del ndice de da o estructural Seg n los criterios del siguiente cuadro KM min Dospreciablo gt 10 a os Medio 5 10 a os Severo 2 5 a os Muy severa 0 2a os El tipo de intervenci n depende del valor obtenido en la tabla anterior Por ejemplo
17. ther than by the author of this paper Introducci n Enpuestro pa s eselC digo S smico 2002 el que establece los requisitos m nimos para el an lisis dise o y construcci n de estructuras Sismorresistentes Entre sus suposiciones generales est n que los materiales estructurales cumplen con todos los requerimientos previamente especificados y que la estructura recibe un mantenimiento adecuado durante toda su vida til En t rminos generales las estructuras se dise an para una vida til de 50 a os El buen acatamiento de la normativa mencionada permite garantizar la seguridad y funcionalidad de la estructura ante la ocurrencia de un sismo durante su vida til Entonces se debe garantizar que durante su vida til la estructura conserve los requisitos de dise o sobre seguridad funcionalidad y est tica Para ello hay que garantizar que los materiales componentes y otros pueden comportarse adecuadamente durante ese per odo sin acarrear un costo inesperado de mantenimiento En la actualidad ha tomado mucha importancia lo que se conoce como dise o por durabilidad el cual precisamente trata de definir las acciones pertinentes para garantizar la vida til de la estructura y en relaci n con los aspectos de tipo ambiental solamente se tiene que tomar en cuenta los siguientes factores agresividad del ambiente espesor de recubrimiento resistencia a la penetraci n del agente agresivo y un l m
18. tructural para elementos an flexocompresi n 7 VoLZ1N 4 2008 mismos para los elementos en flexi n Primero se determina el ndice de armado transversal y luego se usa ste para determinar el ndice estructural mandoen cuenta los mismos factores de di metro del refuerzo y espaciamiento En cierta medida este caso trata de considerar el riesgo de pandeo del refuerzo de la columna Se usa las figuras 8 y 9 en orden consecutivo para determinar el ndice estructural Al igual que en el caso de los elementos en flexi n este ndice depende del indice de armado transversal por lo que el usuario deber estimarlo previamente En la tabla primero se debe decidir con base en un par metro y que se conoce como ndice de desprendimiento relaci n entre la secci n completa del elemento y su n cleo y luego conforme al espaciado del refuerzo transversal donde es el di metro del refuerzo principal De igual manera que en el caso de los elementos en flexi n se cuenta con una tabla que permite de manera simplificada obtener el ndice estructural para los elementos en Mlexocompresi n seg n la informaci n solicitada en la figura 10 de la ventana del programa ndice de da o estructural El ndice de da o estructural IDE se estima con base en el ndice simplificado de corrosi n ISC y el ndice estructural IE En primera instancia se debe decidir Sobre las consecuencias del fall ya sean leves o importante
19. xistentes que en muchos casos pueden resultar m s ventajosos que la propia demolici n de una estructura vieja Es as como la evaluaci n del estado de la edificaci n toma importancia por lo que las metodolog as como la implementada en el presente trabajo resultan de gran utilidad a la hora de tomar decisions El m todo implementado en el programa aunque es un m todo preliminar de evaluaci n permite a un costo bajo desarrollar de manera simple la evaluaci n de una estructura y tomar decisiones xespecta a si se debe proseguir con un estudio m s detallado y oneroso y sobre cu ndo se debe intervenir la edificaci n Deah la importancia de la metodolog a La motivaci n para realizar este proyecto es precisamente colaborar con la divulgaci n de este importante tema Bibliograf a 1 Colegio Federado de Ingenieros y Arquiectos Codigo S smico de Costa Rica Estar Tecnologica de Gosta Rica 2002 2 Del Vals Morano Anglia E Fen meno de la Corrosi n en Estructuras de Concreto Armado M xico Publcaci n T cnica No 182 1997 3 Geocisa CONTECVET Manusideevaluaci n ds estuctuas afectadas por xorrosi n dela armadura Madina Espa a 2002 4 Red Iberoamerica XV B DURAR Manual de inspecci n evaluaci n y diagn stico e comosi n en estructuras de hormig n mado Comit estoi Trocnis Gladis Andrade Carmen et al Espa a 2000 5 Tores Acosta Andr s Dise o de estructuras de c
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