Introducción
La distorsión angular como medida de control de agrietamiento
Figura 1. Distorsión Angular
Tabla 1: Valores límite basados en la distorsión angular (Tabla 2.2. DB-SE-C. España)
Tipo de Estructura | Límite |
|---|---|
Estructuras isostáticas y muros de contención | 1/300 |
Estructuras reticuladas con tabiquería de separación | 1/500 |
Estructuras de paneles prefabricados | 1/700 |
Muros de carga sin armar con flexión cóncava hacia arriba | 1/1000 |
Muros de carga sin armar con flexión cóncava hacia abajo | 1/2000 |
El agrietamiento de componentes no estructurales (y estructurales en los casos más severos), tiende a ser el efecto más llamativo que podemos observar debido a la ocurrencia de tales distorsiones. Aunque existen patrones de agrietamiento que no pueden ser diagnosticados rápidamente mediante inspección visual, muchas de estas grietas tienden a generarse en ángulos perpendiculares a la dirección de la fuerza que origina el “estiramiento” del componente.
Identificación de grietas debidas a asientos de cimentaciones
Si imaginamos flechas que se dibujen perpendiculares a una grieta, es posible conocer la dirección del movimiento. La dirección del movimiento generalmente esta relacionada con su causa. A través de los ejemplos 1 y 2 explicados a continuación, haremos una revisión de un caso muy frecuente en la práctica: el agrietamiento típico de una estructura sujeta a asientos diferenciales.
Figura 2. Flechas imaginarias dibujadas perpendiculares a la fuerza de tracción.
Si analizamos la dirección de las flechas imaginarias en la figura, se puede observar que el movimiento puede estar ocurriendo tanto hacia abajo (en la esquina inferior izquierda) o hacia arriba (flecha segmentada). Sin embargo, teniendo como dato de entrada la cercanía del árbol, inmediatamente veremos este punto (a la izquierda) como el origen del problema.
Obviamente, se debe disponer de la información necesaria que nos permita conocer si trata de un problema de asiento ocasionado por la interacción de la raíz del árbol con el suelo, capacidad portante deficiente del sistema suelo-cimentación, problemas de drenajes del terreno o una concentración de carga en dicha esquina.
Ahora bien, ¿Se pudiese pensar que el origen del movimiento de la grieta está en la dirección de la flecha segmentada hacia arriba? La razón por la cual se puede analizar este escenario es porque se tenga evidencia de presencia de arcillas expansivas, por ejemplo, que pudiesen producir el levantamiento de la estructura. En las siguientes imágenes se observa un caso de levantamiento severo de losas de pavimento en una planta industrial:
Figura 3: Levantamiento de losas de pavimentos en planta industrial. Guanchez, E. (2015).
Cuando las edificaciones se encuentran sometidas a efectos de subsidencia, las deformaciones verticales tienden a ser desiguales, por lo que una parte de la estructura puede descender mucho más que otros sectores de la edificación. Por lo tanto, se observa una combinación de la respuesta vertical con la horizontal que se manifiesta como un movimiento rotacional, que tiende a aumentar el ancho de la grieta con la altura. A continuación, se observa un ejemplo de este caso (ver fig. 4):
Figura 4. Patrón de agrietamiento debido a movimiento rotacional por subsidencia.
A continuación, se observa un caso de agrietamiento en paredes de mampostería debido a problemas de subsidencia en el que el patrón de agrietamiento es similar al descrito anteriormente (ver Figura 5). Mas detalle sobre el diseño de cimentaciones en suelos sometidos a subsidencia lo puede conseguir en Guanchez, E. (2015).
Figura 5. Proyecto de evaluación y adecuación estructural de planta industrial.
Cuenca del Lago de Valencia. Venezuela (Guanchez, 2010).
Cuando se trata de problemas relacionados con cimentaciones, como el ilustrado en estos primeros ejemplos, se debe coordinar un plan de ensayos en sitio con la finalidad de validar las dimensiones reales de las cimentaciones, revisar la capacidad portante disponible para ser comparada con las cargas de servicio actuales y revisar la condición de rigidez mediante el cálculo de asientos correspondiente, para lo cual se deben estimar los parámetros de deformación del terreno, dependiendo del tipo de suelo.
Identificación de grietas sobre aberturas de paredes y cerramientos
Es muy común conseguir grietas por encima de una abertura en una pared o un cerramiento de bloque o ladrillo. Este patrón de agrietamiento típicamente se caracteriza por ser una especie de triangulo que va en diagonal a través del bloque/ladrillo con una inclinación aproximada de 45º respecto a los puntos de soporte a cada lado. Ver Figura 6.
Figura 6. Flechas imaginarias de tracción interceptando una viga de soporte
Siguiendo la misma lógica explicada anteriormente, imaginamos flechas perpendiculares a las grietas. Vemos como dos de las grietas interceptan la viga-dintel, prácticamente en el mismo punto (el centro en este caso). Esto es un claro indicativo de una deflexión de la viga dintel. Las dos flechas imaginarias que apuntan hacia arriba se consideran redundantes, por lo que las mismas pueden ser ignoradas.
En estos casos se debe efectuar una revisión de la condición de resistencia y rigidez disponible de la viga dintel, con la finalidad de evaluar la posibilidad de incrementar la sección existente del dintel y evitar que las dimensiones de las grietas aumenten notablemente y puedan poner en riesgo la seguridad de los usuarios de la edificación.
Otros orígenes y patrones de agrietamiento típicos de edificaciones
Otros tipos comunes de grietas que podemos conseguir en edificaciones y que pueden depender de otras variables son:
Figura 7. Grietas producidas a lo largo de planos débiles. Proyecto Evaluación Estructural (Guanchez, 2013)
Figura 8. Grietas de expansión debidas a movimientos horizontales. Proyecto Evaluación Estructural de Planta Industrial (Guanchez, 2014)
Figura 9. Grietas por sobreesfuerzo en columnas debido a exceso de carga. Proyecto Evaluación Estructural de Planta Industrial (Guanchez, 2014)
Comentarios finales
Los patrones de agrietamiento pueden llegar a ser muy complejos y en muchos casos existen combinación de varios efectos que deben ser analizados con criterio ingenieril. El profesional responsable de efectuar la inspección debe dominar conceptos de ingeniería estructural, ingeniería geotécnica y tener dominio sobre las técnicas de construcción típicamente utilizadas en la región. Esto le permitirá efectuar una caracterización adecuada del patrón de agrietamiento, identificar si se requiere la colaboración de otro especialista y diseñar la estrategia de reforzamiento o reparación más adecuada.
Referencias
• Holland, M. (2023). Practical Guide to diagnosing structural movement in buildings. Second Edition. Wiley Blackwell. United Kingdom. https://www.amazon.com/Practical-Diagnosing-Structural-Movement-Buildings-dp-1119898722/dp/1119898722/ref=dp_ob_title_bk
• Guanchez, E. (2010). Evaluación Estructural, Geotécnica y Geológica de una Planta de Almacenamiento de Productos Electrodomésticos ubicada en la Zona Industrial Municipal de Valencia-Venezuela, 8° Congresso Nacional de Sismología E Enghenaria Sísmica, Universidade de Aveiro, Portugal.
• Guanchez, E. (2012). Geotechnical and Structural Behavior of Industrial Buildings Located at Valencia Lake Basin. Venezuela, 15° World Conference on Earthquake Engineering, Lisbon, Portugal.
• Guanchez, E. (2015). Diseño Geotécnico y Estructural de Sistemas de Fundación para Estructuras Industriales ubicadas en la Cuenca del Lago de Valencia, Venezuela. XV Congreso Panamericano de Mecánica de Suelos e Ingeniería Geotécnica. Argentina. (978-1-61499-602-6 (print) | 978-1-61499-603-3 (online).
• Guanchez, E. (2010, 2013, 2014). Patrones de agrietamiento observados en edificaciones industriales existentes sometidas a problemas de subsidencia, asientos diferenciales y deficiencias del sistema estructural. Proyectos de diagnóstico, evaluación y rehabilitación estructural desarrollados por el autor.
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