restauracion resumen tema 9

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TEMA 9.- DAOS PATOLGICOS Y RESTAURACIN, REHABILITACIN Y MANTENIMIENTO DE ESTRUCTURAS METLICAS Y MIXTAS

1.- INTRODUCCIN

2.- DEFICIENCIAS DEL MATERIAL 2.1.- Materiales estructurales de acero 2.2.- Defectos

3.- DEFICIENCIAS DE PROYECTUALES 3.1.- Deficiencias de Reglamentaciones 3.2.- Deficiencias de proyecto

4.- DEFICIENCIAS DE REALIZACIN Y USO 4.1.- Deficiencias de fabricacin 4.2.- Deficiencias de montaje 4.3.- Deficiencias de uso y causas fortuitas

5.- TCNICAS DE INSPECCIN 5.1.- Estudio y anlisis previo 5.2.- Inspeccin exhaustiva y ensayos 5.3.- Clculos y conclusiones

6.- REHABILITACIONES 6.1.- Refuerzos 6.2.- Protecciones

7.- MANTENIMIENTO

8.- BIBLIOGRAFA 8.1.- Bibliografa bsica 8.2.- Bibliografa de ampliacin



1.- INTRODUCCIN

Ms de 5000 barcos tipo Liberty se construyeron desde 1938, apareciendo defectos en ms de 1000, de los cuales 174 eran graves y en 16 el navo se rompi en dos partes. Fueron de los primeros modelos en los que se emple la soldadura como medio de unin. Las uniones soldadas al dar continuidad a las chapas hacen que las fisuras se puedan propagar de unas a otras, lo que puede llevar a la rotura total. La mayora de las roturas fueron frgiles. Las reparaciones efectuadas fueron de reforzar las esquinas, redondear los ngulos vivos y colocacin de dispositivos que impedan la propagacin de las fisuras. Como resultado de los ensayos, se fij por primera vez, la resistencia mnima que deban tener los aceros a emplear en el futuro para las temperaturas de servicio. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.

2.- DEFICIENCIAS DEL MATERIAL

2.1.- Materiales estructurales de acero

En 1779 se construy la primera estructura totalmente metlica; el puente sobre el ro Severn. Este puente tiene una luz de 30 m y consta de 5 arcos semicirculares de fundicin. A consecuencia de la fragilidad de la fundicin se produjeron accidentes, por lo que prcticamente que se abanod su empleo, limitndolo a los soportes por su resistencia a compresin y la facilidad con que se forman secciones en cajn.

Puente de Coalbrookdale, sobre el rio Sevem. Figura publicada en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.

Puente de Menai. Figura publicada en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.

El primer empleo del hierro forjado, a gran escala, fue en el puente colgante sobre el estrecho de Menai, terminado en 1.826. La luz del puente es de 173 m.



2.2.- Defectos

2.2.a.. Material defectuoso

2.2.b.- Rotura frgil 2.2.c.- Rotura por fatiga

Rotura frgil de un cordn Rotura por fatiga

2.2.d.- Desgarro laminar 2.2.e.- Corrosin

Desgarro laminar Corrosin extendida

Defecto de hoja y Puente sobre el Fith of Forth. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.

Defecto de hoja, hacia 1820, se empieza a laminar el hierro. El proceso se realizaba agrupando las barras de material en paquetes. Estos paquetes se calentaban y se pasaban por el tren de laminacin, producindose en esta operacin la soldadura de las barras. El producto as obtenido era normalmente hojoso y tena numerosos defectos de soldadura y homogeneidad.

En 1890, se construy el puente sobre el Fth of Forth, que fue de los primeros en los que se emple acero en su totalidad y que constituy el rcord de luz durante ms de 30 aos



Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.

Aparicin de corrosin electroqumica en uniones soldadas y recomendaciones para evitarlas. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.

Corrosin superficial Rotura a consecuencia de la corrosin



Abombamiento de perfiles por la corrosin Valoracin de superficies pintadas en funcin de la superficie oxidada. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.

3.- DEFICIENCIAS DE PROYECTUALES

3.1.- Deficiencias de Reglamentaciones

3.1.a.- Ausencia de prescripciones sobre cargas

3.1.b.- Prescripciones inadecuadas sobre cargas

3.1.c.- Ausencia de definicin de estados lmites

3.2.- Deficiencias de proyecto

3.2.a.- Documentacin insuficiente

A) AUSENCIA DE PROYECTO.

B) APLICACIN DE NORMATIVA INADECUADA.

C) AUSENCIA DE DOCUMENTOS DE REFERENCIA.

D) AUSENCIA DE DEFINICIN DE LAS CONDICIONES DE LA ESTRUCTURA.

3.2.b.- Dimensionado incorrecto

A) ERRORES EN LAS HIPTESIS DE CLCULO.

La cubierta de las salas de quirfanos de un hospital se deform, sin llegar a colapsar, durante el montaje. La cubierta estaba apoyada en los muros y en una cercha de 16 m de luz. Una vez montada la cercha se acopiaron sobre ella los materiales de cubierta, y la cubierta cedi adoptando la forma indicada en trazos. La causa fue la falta de concurrencia, en el apoyo extremo,del par y del tirante, lo que produce un momento flector que no son capaces de resistir los angulares en la seccin inmediatamente a donde se termina la cartela de apoyo

Estructuras estable e inestable




B) ERRORES EN LOS CLCULOS.


Accin del viento Momento flector en los ejes de los tornillos

Pandeo en soportes. Se ha considerado el soporte empotrado-articulado pero, como el prtico es en realidad traslacional, trabaja como mnsula. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.

Pandeo del par de la cercha. Se aprecia como la luz de pandeo del par de la cercha en el plano de la cubierta es la separacin entre nudos de la triangulacin y no la separacin entre correas, como parece. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.



Pandeo lateral de un vuelo


3.2.c.- Planos incorrectos

A) PLANOS INCOMPLETOS.


Ejemplo de forjado que no sujeta al ala comprimida frente al fenmeno de pandeo lateral

Un edificio formado por vigas triangulares de 25 m de luz, apoyadas en unas cerchas en diente de sierra de 10 m de luz se hundi a consecuencia de una sobrecarga de nieve de 20 kg/m2. El esfuerzo en la diagonal resultaba muy superior al admisible. Adems como el eje de los agujeros no coincida, existan unos esfuerzos adicionales que colaboraron en la rotura.

Las correas tipo de la figura, previstas para gran-des luces constan de los siguientes elementos. La cabeza superior es un perfil UPN; la cabeza inferior es un redondo; las triangulaciones son redondos, soldados manualmente a las cabezas. El plano de definicin comprenda un alzado y una vista transversal pero no estaba dibujada la planta. Las correas se fabricaron como se indica en la ltima figura.

RESTAURACIN, REHABILITACIN Y MANTENIMIENTO RESTAURACIN, REHABILITACIN Y MANTENIMIENTO RESTAURACIN, REHABILITACIN Y MANTENIMIENTO RESTAURACIN, REHABILITACIN Y MANTENIMIENTO L L L Leccion 11 Daos patolgicos e intervencin en las estructuras metlicas y mixtaseccion 11 Daos patolgicos e intervencin en las estructuras metlicas y mixtaseccion 11 Daos patolgicos e intervencin en las estructuras metlicas y mixtaseccion 11 Daos patolgicos e intervencin en las estructuras metlicas y mixtas


B) PLANOS NO CONFORMES AL ANEJO DE CLCULOS.

C) UNIONES INCORRECTAS O IRREALIZABLES.

4.- DEFICIENCIAS DE REALIZACIN Y USO

4.1.- Deficiencias de fabricacin

4.1.a. Fabricacin no conforme a los planos

4.1.b.- Fabricacin fuera de tolerancia

Una nave en diente de sierra para almacn de una industria colaps al comenzar a colocar la cubierta. Las cerchas principales se haban dimensionado sin efectuar la comprobacin de los nudos inferiores, suponiendo que el tirante, formado por 2 UPN 160, era continuo. El diseo de la unin se efecta interrumpiendo el tirante por lo que el esfuerzo se transmita a travs de la cartela, de 8 mm de espesor, debilitada, por un lado por los agujeros de los tornillos y por el otro por los entrantes agudos que tena la cartela, como se observa en la figura. En la investigacin se observ otro grave defecto en las cerchas de la junta de dilatacin. Se haba proyectado el par con un solo perfil UPN, en lugar de los dos existentes en las dems cerchas, lo que produce una esbeltez inadmisible. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.

Cordones excesivos en soldaduras a tope sin bordes preparados

Uniones defectuosas por mala ejecucin de los cordones



Diagonal corta


4.1.c.- Errores en el proceso de fabricacin

4.2.- Deficiencias de montaje

4.2.a.- Montaje no conforme a los planos

4.2.b.- Montaje fuera de tolerancia

4.2.c.- Estabilidad insuficiente


4.2.d. Deficiencias de control

4.3.- Deficiencias de uso y causas fortuitas

4.3.a.- Mala utilizacin o abusos

4.3,b.- Modificaciones de la estructura

Apoyo provisional defectuoso Pandeo lateral de una correa por arrostramiento insuficiente



4.3.c.- Mantenimiento insuficiente

4.3.d. Causas fortuitas o inexplicables

En una nave constituida por 19 prticos de 40 m de luz y separadas 5 m. colapsaron dos, a raz de una nevada. Las cargas producidas por la nevada fueron inferiores a las previstas por los clculos. El hecho de que slo colapsaron dos prticos hizo pensar que se trataba de un fenmeno local y no de un dimensionado insuficiente. La rotura se produjo corno consecuencia de la instalacin de una puesta en la fachada comprendida entre los dos prticos que cayeron. Para poder instalar los cables de los contrapesos de las puertas se efectuaron en las cartelas los cortes que sealan en la figura 12. Las cartelas quedaron muy debilitadas producindose la rotura por contraccin empezando por el borde superior y propagndose a travs de los agujeros de los tornillos. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.

Corrosin acelerada por colocar tuberas inadecuadamente. Figuras publicada en: MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81.




5.- DIAGNOSIS Y ESTUDIOS PARA LA INTERVENCIN

5.1.- Estudio e inspeccin previos

5.2.- Inspeccin exhaustiva y ensayos

5.2.a.- Inspeccin visual

A) INSPECCIN VISUAL DE LOS SISTEMAS DE UNIN

Soldadura a tope Soldadura en ngulo

Figuras publicadas en: DELIBES LINIERS, A.: Estructuras metlicas: Tcnicas de inspeccin en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 121-150.

B) ESQUEMA ESTRUCTURAL

Impacto por choque a la estructura Puente Britannia despus de sufrir el incendio



Edificio inspeccionado

Esquema de la marquesina accidentada. Figura publicada en: DELIBES LINIERS, A.: Estructuras metlicas: Tcnicas de inspeccin en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 121-150.

Se observa la demolicin parcial de un forjado en zona de es-quina, pudindose estudiar su enlace con las vigas de fachada y el nudo entre stas y el soporte correspondiente.

Se define el apoyo de la viga 20-21 en vano extremo Se observa el enlace entre tramos de

soportes (S-6) y los apoyos de vigas




C) POSIBLES DEFECTOS

5.2.b.- Ensayos destructivos

Otro nudo diferente

Deformacin de un soporte debido al incendio del edificio


Defectos superficiales Faltas de penetracin



a) Toma de muestras de productos de seccin maciza . b) Toma de muestras de perfiles


A) ENSAYOS MECNICOS

B) ENSAYOS QUMICOS

5.2.c.- Ensayos no destructivos

A) ENSAYOS DE DUREZA

B) INSPECCIN RADIOGRFICA

C) ULTRASONIDOS

D) LQUIDOS PENETRANTES

E) ENSAYOS DE CARGA

La pelcula radiogrfica para la exposicin est situada en el soporte a inspeccionar, al igual que la salida de la fuente de radiacin. El tiempo de exposicin es variable, pero normalmente es de un minuto.

Figura publicada en: DELIBES LINIERS, A.: Estructuras metlicas: Tcnicas de inspeccin en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 121-150.



Inspeccin ultrasnica con ondas trasversales Aplicacin del penetrante o del revelador Los aparatos se calibran con una pieza patrn, segn el espesor a inspeccionar


5.3.- Clculos y conclusiones

6.- REHABILITACIONES

1.- Limpieza de la zona afectada.

2.- Proyecto y realizacin de refuerzo.

3.- Adecuada proteccin.

6.1.- Refuerzos

Considerando el refuerzo de la diagonal del arriostramiento contraviento de un edificio, constituido por un perfil HEB, y analizando dos casos, segn las alas del perfil estn situadas paralela o perpendicularmente al plano del arriostramiento. Las circunstancias particulares de cada caso, influyen en la eleccin de la solucin ms adecuada, por insignificantes que esta parezcan a simple vista, pueden influir de forma decisiva.

Figura publicada en: MARTNEZ LASHERAS, C.: Estructuras metlicas y mixtas: refuerzo y rehabilitacin, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 233-259.



6.2.b.- Variacin de los esquemas estructurales

6.1.c.-. Refuerzo de secciones

Refuerzo por eliminacin de elementos estructurales. a) Supresin de soportes. b) Supresin de jcena contra-viento. Figura publicada en: MARTNEZ LASHERAS, C.: Estructuras metlicas y mixtas: refuerzo y rehabilitacin, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 233-259.

Descarga de vigas. Figura publicada en: MARTNEZ LASHERAS, C.: Estructuras metlicas y mixtas: refuerzo y rehabilitacin, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 233-259.

A) DISMINUCIN DE LA MAGNITUD DE LAS SOLICITACIONES

B) VARIACIN DEL DISEO ARQUITECTNICO Y ESTRUCTURAL



A) REFUERZO DE VIGAS METLICAS

Refuerzos de vigas. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, C.: Estructuras metlicas y mixtas: refuerzo y rehabilitacin, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 233-259.



Refuerzos de vigas. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, C.: Estructuras metlicas y mixtas: refuerzo y rehabilitacin, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 233-259.



B) REFUERZO DE SOPORTES METLICOS

C) REFUERZO DE UNIONES ROBLONADAS Y ATORNILLADAS D) REFUERZO DE UNIONES SOLDADAS

Refuerzos de soportes. Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, C.: Estructuras metlicas y mixtas: refuerzo y rehabilitacin, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 233-259.

E) REFUERZO DE CELOSAS



Puente de Toro

Figura publicada en: MARTNEZ LASHERAS, C.: Estructuras metlicas y mixtas: refuerzo y rehabilitacin, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 233-259.

6.1.c.- Consideraciones sobre los refuerzos

6.2.- Protecciones

A) AMBIENTE AGRESIVO

B) AMBIENTE MEDIANAMENTE AGRESIVO

C) AMBIENTES NEUTROS

a) Nudo a rehabilitar b) Limpieza del nudo

c) Refuerzo y sellado de juntas d) Nudo rehabilitado

Figuras publicadas en: MARTNEZ LASHERAS, C.: Estructuras metlicas y mixtas: refuerzo y rehabilitacin, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 233-259. 7.- MANTENIMIENTO



Gua de mantenimiento de una estructura metlica Revisiones y acciones

ELEMENTOS ANUAL TRIENAL QUINCENAL Pintura Eliminar los puntos de xido

mediante cepillado. Eliminar los restos de pintura mediante lijado o decapante. Pintado anticorrosin y remate segn la pintura del proyecto.

Vigas En caso de deteccin de flechas. Iniciar un estudio tcnico de sus causas. Se comprobar que las flechas no superen las admisibles.

Soportes Se comprobarn pandeos y desplomes.

Proteccin ignfuga Se comprobar su eficacia. Ante deteroros, realizar las reparaciones inmediatamente. Ante la deteccin de pandeos, iniciar un estudio tcnico de sus causas.

Se har una revisin total en toda la estructura. Ante deterioro, realizar una nueva proteccin ignifuga.

Notas de inters: -No se variarn las hiptesis de carga expuestas en el proyecto de ejecucin. Si se desea elevar una planta o aumentar la carga de las exitentes, es imprescindible consultar a un experto. -Se detectarn las humedades para evitar la corrosin, tomndose las medidas necesarias de proteccin. Elimininacin del xido mediante cepillado y pintado anticorrosin. -Cuando la estructura sea vista, se utilizarn pinturas protectoras del acero contra la corrosin, que requieran un mantenimiento peridico segn el clima y grado de contaminacin a que estn expuestas. -Para evitar los daos de fuego que puedan llevar la estructura a la ruina, es indispensable ignifugar los soportes hasta 3 metros como minmo y todas las vigas que sten por debajo de este nivel. Si por encima de 3 m existen locales con materiales de fcil combustin, la estructura estar totalmente ignfugada.

Gua de mantenimiento de una estructura mixta Revisiones y acciones

ELEMENTOS INMEDIATA ANUAL TRIENAL QUINCENAL Fugas en tuberas de agua.

Revisin de toda la estructura intentando detectar grietas; en caso positivo consultar a un experto.

Por fatiga del material debe reponerse total o parcialmente la tubera.

Errores de proyecto y/o ejecucin

Realizar una inspeccion de la estructura; al detectar fisuras, consultar a un experto.

Flechas Se comprobar que no supere las admisibles

Fisuras Se detectarn y se estudiar su origen. Se procede a la reparacin.

Inspeccin ocular.

Resistencia Anlisis de su comportamiento a travs de esclermetro. Consultar a un experto.

Pintura Se eliminar la anterior y se aplicar una nueva capa.

Vigas Se comprobar que las flechas no superen las admisibles.

Deteccin de fisuras.

Soportes Se comprobarn pandeos y desplomes.

Proteccin ignfuga Se comprobar su eficacia. Ante deterioro, realizar la reparacin correspondiente.

Se har una revisin total en toda la estructura Ante deteroro, realizar una nueva proteccin ignfuga.

8.- BIBLIOGRAFA



8.1.- Bibliografa bsica

- MARTNEZ LASHERAS, C.; MARTNEZ LASHERAS, R.. Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Tratado de rehabilitacin. Tomo 3. Patologa y Tcnicas de Intervencin. Elementos Estructurales. Ed. Munilla-Lera, Madrid, 1998, Cap. IV, pp. 383-410. - MARTNEZ LASHERAS, C.; MARTNEZ LASHERAS, R. Estructuras metlicas y mixtas: refuerzo y rehabilitacin, en Tratado de rehabilitacin. Tomo 3. Patologa y Tcnicas de Intervencin. Elementos Estructurales. Ed. Munilla-Lera, Madrid, 1998, pp. 411-438.

8.2.- Bibliografa de ampliacin

- MARTNEZ LASHERAS, R.: Patologa de estructuras metlicas y mixtas, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 45-81. - MARTNEZ LASHERAS, C.: Estructuras metlicas y mixtas: refuerzo y rehabilitacin, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 233-259. - DELIBES LINIERS, A.: Estructuras metlicas: Tcnicas de inspeccin, en Curso de rehabilitacin, Tomo 5. La estructura, Ed. COAM, Madrid, 1984, pp. 121-150. - HEREDIA SCASSO; y otros: Cursos de Control de Calidad en la Edificacin. Estructuras Metlicas, Ed. C.O.A.M., Madrid, 1981. - JOHNSON, S.: Deterioro, Conservacin y Reparacin de Estructuras Metlicas. Ed. Blume, Madrid, 1973. - LAGOA, J. M.: Control de Calidad de Construcciones Soldadas, Ed. El Autor, Madrid, 1981. - QUINTERO MORENO, F.: Estructuras metlicas, lesiones, deformaciones, reparaciones, refuerzos y prevenciones en Curso de Patologa, Conservacin y Rehabilitacin de Edificios. Ed. C.O.A.M., Madrid, 1991, Tomo 2, Cap. 18, pp. 121-139.

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