Reforzar concreto

ALTERNATIVAS DE
REFORZAMIENTO Y
REPARACION DE
ESTRUCTURAS DE
CONCRETO :
MATERIALES Y PROCESOS
DE DISEÑO
Ing Civil Jorge Villegas Ramelli – e+ ingeniería
Ing Civil Jorge Mario Villegas Estrada – IDEAS CIVILES

POR QUE REFORZAR Y/O REPARAR ESTRUCTURAS DE CONCRETO
• Cambios, Modificaciones y/o ajustes arquitectónicos.
• Actualización por cambio de uso.
• Reparación por deterioro o sobrecarga.
• Deterioro de concretos por exposición a ambientes agresivos.
• Agrietamientos en concretos por retracciones.
• Asentamientos.
• Refuerzo mal instalado.
• Juntas constructivas mal planeadas.
• Problemas de resistencias en los concretos.
• Problemas constructivos: segregaciones, oquedades, mal vibrado.
• Reacciones álcalis – agregados.
• Cavitaciones, erosión, fragmentación superficial,
• Filtraciones de agua y pasta por mal encofrado
ALTERNATIVAS DE REFORZAMIENTO Y REPARACION DE ESTRUCTURAS DE CONCRETO :
MATERIALES Y PROCESOS DE DISEÑO

IDENTIFICAR EL PROBLEMA Y GENERAR SOLUCION
• Premisa: Antes de iniciar la reparación o el reforzamiento se requiere una planeación
detallada de las actividades a ejecutar, dado que es necesario trabajar en un entorno ya
construido.
• Primera variable de planeación: Determinar la causa de los deterioros o problemas
antes de efectuar la reparación.
• La reparación o el reforzamiento son un trabajo conjunto, coordinado y acoplado entre el
diseñador y el constructor de la solución.
• Soluciones a problemas no identificados pueden generar corta vida en la reparación. De
esta situación se deriva el costo.
• Existen múltiples posibilidades de reparación o reforzamiento pero finalmente la mejor
será aquella que resuelva el problema y pueda ser “acomodada” en el entorno en el cual
se debe desarrollar.

IDENTIFICAR EL PROBLEMA Y GENERAR SOLUCION
• Existen múltiples posibilidades de reparación o
reforzamiento pero finalmente la mejor será
aquella que resuelva el problema y pueda ser
“ajustada” en el entorno en el cual se debe
desarrollar.
• No se trata de realizar soluciones y reparaciones
FORZADAS que finalmente poco aportan a la
estética, la seguridad, el buen comportamiento
de la estructura y los costos

Pasos específicos e Ítems a considerar para Reparar y/o Repotenciar
• 1. Preparación de la Superficie.
• 2. Limpieza de la Superficie.
• 3. Saturación de Concretos y Superficies Existentes,
• 4. Inhibidores de Corrosión.
• 5. Puentes Adherentes.
• 6. Anclajes Epóxicos.
• 7. Empalmes Mecánicos.
• 8. Inyección de Resinas Epóxicas.
• 9. Morteros de Reparación.
• 10. Grouts Cementicios.
• 11. Concretos de Reparación.
• 12. Concretos Autocompactantes.
• 13. Fibras de Carbono.
• 14. Platinas Metálicas.
• 15. Encamisados Metálicos.

Tipos de Reparación y/o Repotenciación
• A. Fundaciones.
• B. Columnas.
• C. Pantallas.
• D. Muros de Mampostería.
• E. Vigas
• F. Placas, Nervios y Viguetas.
• G. Riostras Metálicas.
• H. Pruebas de Carga.

1.PREPARACION DE LA SUPERFICIE
• Abujardado de superficie CSP 1 a 6 según ICRI (International Concrete Repair Institute)
• Escarificado de concretos CSP 7 a 10.
• Efectuar escarificado o abujardado con martillos eléctricos de baja energía de impacto
para evitar microfisuración con cincel de punta.
• El material base debe presentar:
• Ausencia de material deteriorado
• Cortes inclinados para producir bordes suaves
• Buena geometría de las cavidades
• Esquinas internas redondeadas
• Superficies ásperas pero uniformes
• Ausencia de grietas
• Superficies completamente limpias libres de aceites, pinturas y otros.

1. PREPARACION DE LA SUPERFICIE

2. LIMPIEZA DE LA SUPERFICIE
• Para garantizar una buena unión entre los materiales, el material base se debe limpiar hasta
garantizar que este libre de escamas, material suelto, polvo.
• Alternativas de limpieza:
• Limpieza con cepillos e hidrolavadora
• Hidroabrasión (hidroblasting)
• Limpiar hasta garantizar una superficie
libre de polvo, y material particulado.
• Proteger superficie del polvo.

3. SATURACION DE CONCRETOS EXISTENTES
• Se recomienda
humedecer los
concretos antes del
proceso de reparación
hasta que estén
saturados.
• Se debe dejar escurrir el
agua antes de la
reparación para tener la
superficie SSS (Saturada
Superficialmente Seca).

4. INHIBIDORES DE CORROSION
• La corrosión se genera por ataque
electroquímico a las barras de acero.
• La carbonatación en los
recubrimientos de concreto en el
acero pueden llevar a acelerar el
proceso de corrosión.
• La corrosión en el acero genera
aumento del volumen del mismo y
aparición de fisuras en el concreto.
• El uso de inhibidores activos, inhibe la
reacción catódica y anódica en las
barras de acero.
• Se debe usar inhibidores de corrosión
cuando hay evidencias de deterioro
del acero.

5.PUENTES ADHERENTES
• Los estándares presentan secado en 30 minutos.
• Se deben utilizar los tipo L (Lento) que permiten
de 4-6 horas según temperatura ambiento.
• No se deben dejar secar antes de realizar la
aplicación del producto de reparación.
• En ciertas condiciones no es prudente usarlos por
los tiempos de trabajo .

6. ANCLAJES EPOXICOS
• Se debe tener especial cuidado con la profundidad y la limpieza.
• Tener en cuenta: Distancias a bordes, profundidad, distancia a
otros anclajes.
• Los fabricantes recomiendan 10Ø, pero hay casos que requieren
30Ø.
• Los software diseñan para concreto simple, no tienen en cuenta
refuerzo.

7. EMPALMES MECANICOS
• Existen empalmes mecánicos roscados, pernados y prensados.
• Los empalmes pernados se utilizan en procesos constructivos donde se puede realizar
planeación.
• Los empalmes pernados y prensados se utilizan en casos en donde ya existen barras
previamente instaladas.
• Los tipo 1 resisten 125%fy, los tipo 2 resisten hasta 165%fy

8. INYECCION DE RESINAS EPOXICAS
• Se deben sellar las fisuras e instalar puertos antes de
efectuar la inyección.
• Viscosidades desde 150 a 500 cps.
• Resistencia a la compresión >10.000 Psi
• Ollas de presión generan 40-60 Psi.
• Sistemas especializados generan 5.000 psi

9. MORTEROS DE REPARACION
• Presentan cualidades tixotrópicas (aumentan elasticidad al
aumento de presión)
• Presentan condiciones de autoadherencia.
• Resistencias entre 8.500 Psi y 12.000 Psi.
• Presentan retracción compensada
• Resistencias iniciales altas – 40% a 24 horas.
• Se ensayan bajo ASTM C-109 cubos de 50 mm

10.GROUTS CEMENTICIOS
• Reparaciones con requerimientos de alta fluidez.
• Resistencias hasta 8.500 psi.
• Se puede realizar mezcla con agregados hasta un 30%
pero con reducción de resistencia.
• Sin retracción.
• Reparaciones especiales.

11. CONCRETOS DE REPARACION
• Resistencias hasta 5.500 psi.
• Muy útiles para vaciados de volúmenes bajos.
• Material fluido y sin retracciones.
• Resistencias iniciales altas 90% a 7 días.
• Requiere perfiles de rugosidad CSP-5 o >.

12. CONCRETOS AUTOCOMPACTANTES
• Resistencias hasta 12.000 Psi
• Agregados de 3/8” hasta 1”
• Para encamisados desde 3 cm. de espesor.
• Presenta contracciones por secado.
• No requiere vibrado.
• Ideal para reforzamientos con alta densidad
de refuerzo.
• Trabajos con altos volúmenes de material y
altas resistencias

13. FIBRAS DE CARBONO
• Hay platinas y tejidos de diferente gramaje.
• Se instalan con adhesivos epóxicos.
• Usos mas comunes:
• Confinamiento de vigas y columnas
• Refuerzo inferior en vigas ( M+)
• Usos con despiece especial
• Refuerzo superior en vigas ( M-)
• Refuerzo principal en columnas
• Se debe imprimar la superficie para aplicar
la fibra, luego se satura la fibra con resinas
epóxicas.
• Se debe de realizar protección para evitar
deterioro por exposición al ambiente, fuego,
o perforaciones

14. PLATINAS METALICAS
• Reforzamientos con platinas ancladas o adheridas
• Casos:
• Platinas para aumentar sección de acero.
• Solucionar falta de acero en elementos.
• Utilizables en vigas, nervios y columnas.
• Solucionar daños en varillas por perforaciones con
“sacanucleos”.
• Para platinas adheridas se debe instalar protección
contra fuego por el adhesivo.

15. ENCAMISADOS METALICOS
• Pueden ser parciales o totales en la estructura a
reforzar, normalmente vigas o columnas.
• Los encamisados parciales deben tener rectificadas
las caras para que el acero este en contacto con el
concreto.
• Los encamisados totales deben ir rellenos de grout
para garantizar transmisión de esfuerzos.

A. FUNDACIONES
- Normalmente en fundaciones el trabajo es de
repotenciación y usualmente por cambio de uso
de la edificación.
- Se debe recurrir a alternativas que demanden
poco espacio de construcción dada la dificultad
del acceso.
- La primera opción (siempre y cuando sea posible
ingresar equipo) es emplear micropilotes. La
ventaja del sistema es que complementa la
fundación existente, bien sea profunda o
superficial y de paso es un sistema de control de
deformaciones
- En conjunto con la solución escogida,
generalmente es importante el empleo de
anclajes y puentes adherentes. Es poco
empleado el uso de elementos metálicos.

A. FUNDACIONES

A. FUNDACIONES
- Las zapatas pueden ser recalzadas.
Usualmente es por encima o pueden
emplearse detalles de construir sobreanchos.
- La reparación de zapatas es delicada y genera
un proceso lento que debe estar
adecuadamente coordinado con el resto de las
obras en ejecución.
- Como complemento de las zapatas se pueden
emplear placas de cimentación.
- Se debe tener en cuenta en el análisis el
trabajo conjunto de los tipos de cimentación
involucrados y el proceso se debe llevar de la
mano del ingeniero de suelos. Se debe hacer
seguimiento estricto de deformaciones en la
mediada en que se incrementa la carga.

B. COLUMNAS
- Para repotenciar columnas existen muchas
alternativas, todas muy eficientes.
- La decisión de emplear una u otra depende de
la concepción global de funcionamiento y de
respuesta de la estructura.
- Lo ideal inicialmente es que la reparación se
pueda ejecutar en los tramos libres de las
columnas y que la intervención en los nudos
sea muy poca, dado lo delicado de repararlos y
lo complicado de su proceso.
- Para evitar tener que entrar en el proceso de
intervención de nudos, la solución estructural
se recomienda complementarla con la
introducción de muros pantalla.

B. COLUMNAS
- Las camisas metálicas son muy eficientes,
requieren poco espacio y son fáciles de
instalar, pero requieren de una mano de obra
muy calificada.
- Las camisas y platinas metálicas requieren el
uso adicional de anclajes y morteros de
inyección complementarios para garantizar su
trabajo como sección compuesta.
- Las camisas en concreto se emplean con
mayor frecuencia especialmente cuando se
requiere intervención de los nudos.
- Las camisas de concreto se pueden diseñar de
diversas formas de acuerdo con la necesidad
de la repotenciación, bien sea que se trate de
ajustar la sección en altura por problemas de
desplome o que se trate de reforzar la sección
para brindarle mayor capacidad.

B. COLUMNAS

C. REPARACION DE PANTALLAS
- Lo comun es tener intervenciones por problemas en la fluidez y la Resistencia del
concreto, debido basicamente a la falta de vibrado adecuado, combinado con
espesores muy pequeños.
- En el caso de requierir mayor Resistencia de la pantalla para adquirir mas capacidad
de la misma, se trabaja con platinas adheridas mediante pernos.
- Es importante revisar la patologia generada por los “desplomes” de las pantallas, dadas
las dimensiones tan largas en function de su ancho.

C. REPARACION
DE PANTALLAS

D.REPARACION DE MUROS DE MAMPOSTERIA
- Las reparaciones se centran
básicamente en Elementos no
Estructurales.
- En algunos casos se pueden reforzar
los muros para convertirlos de
Elementos No Estructurales en
Elementos Estructurales.

E. REPARACION DE VIGAS

D. REPARACION DE VIGAS

E. REPARACION DE VIGAS
- Se realizan para adquirir mayor resistencia a
flexión y/o cortante.
- Dependiendo de la situación se realiza la
reparación con anclajes de varillas o fibras de
carbono.
- Las fibras se emplean especialmente en los
casos donde se debe reforzar la capacidad a
cortante.
-Otro caso que se presenta frecuentemente en
vigas es aumentar localmente su capacidad,
para lo cual se emplean platinas adheridas en
la cara superior o en la cara inferior.

F. REPARACION DE NERVIOS, PLACAS y VIGAS SECUNDARIAS
- Se presentan por movimientos de los aligerantes o problemas de vibrado.
- La condición normal de reparación es la perdida de sección y/o la ausencia
del concreto.
- Las reparaciones pueden ser mediante platinas y anclajes o haciendo un
“sanduche” en concreto que abrace la sección.
- Las placas que mas sufren deterioro son aquellas que son superficie de
rodadura vehicular. Lo importante es hacer un tratamiento adecuado de
juntas y nunca cortar el refuerzo existente.
- Una de las principales patologías en este tipo de elementos se presenta en
las “juntas frías” de vaciado, razón por la cual su localización debe ser
cuidadosamente estudiada y planeada en la obra, buscando la mínima
cantidad de ellas.

F. REPARACION DE NERVIOS, PLACAS y VIGAS SECUNDARIAS

F. REPARACION DE NERVIOS, PLACAS Y VIGAS SECUNDARIAS

G. RIOSTRAS Y MARCOS METALICOS
• Se emplean para generar diafragmas que permitan
adecuada transmisión de carga entre elementos
estructurales que puedan estar desacoplados.
• Deben ser fijados adecuadamente para garantizar
su buen comportamiento.
• Normalmente se conforman por elementos
metálicos de geometría triangular.
• Son un excelente complemento para obras de
repotenciación, pudiendo actuar como diafragmas
cuando están en el plano horizontal o como
pantallas cuando están en el plano vertical.

GENERALIDADES Y CONCLUSIONES
• La preparación de los morteros, y concretos de reparación deben realizar con un control
riguroso del volumen del agua de amasado. El exceso de agua reduce
considerablemente la resistencia.
• Los ensayos se deben realizar mediante ASTM C-109 con moldes de bronce o acero
inoxidable con dimensiones de 50x50x50.
• Las repotenciaciones son trabajos de mucho detalle y mucha planeación puesto que se
deben conjugar las disciplinas de diseño, construcción y laboratorios en una forma
articulada.
• Las ventajas de las reparaciones es que se puede realizar con una gama muy ampla de
modalidades. La clave esta en escoger la mas adecuada para cada problema.
• No existe una solución “Mágica” para reparación o repotenciación, todas ellas dependen
de la calidad de la información levantada o disponible de los puntos a intervenir y de la
adecuada selección de los métodos a emplear.

ALTERNATIVAS DE
REFORZAMIENTO Y
REPARACION DE ESTRUCTURAS
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