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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN GUAYANA
ESCUELA: INGENIERÍA CIVIL
EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES FÍSICAS Y FUNCIONALES DEL PUENTE CARONÍ, SENTIDO PUERTO ORDAZ – SAN FÉLIX DEL
MUNICIPIO CARONÍ DEL ESTADO BOLÍVAR
Propuesta de Trabajo Especial de Grado para optar al Título de
Ingeniero Civil
Autor: Daniel CaraballoTutor Académico : Ing. Diego ZambranoAsesora Metodológica Ing. Martha
Rodríguez
REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO
“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN GUAYANA
ESCUELA: INGENIERÍA CIVIL
EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES FÍSICAS Y FUNCIONALES DEL PUENTE CARONÍ, SENTIDO PUERTO ORDAZ – SAN FÉLIX DEL
MUNICIPIO CARONÍ DEL ESTADO BOLÍVAR
Autor: Daniel CaraballoC. I.: 19.301.624TUTOR: Ing. Diego ZambranoC. I.: 80.450.932
Ciudad Guayana, Junio 2012
ACEPTACIÓN DEL TUTOR
Por la presente hago constar que he leído el Proyecto de Investigación,
que como Propuesta de Trabajo Especial de Grado ha presentado el (la)
ciudadano (a) Daniel Caraballo, Cédula de Identidad N° 19.301.624, de
Ingeniería Civil; cuyo título es Evaluación de las Condiciones Físicas y
Funcionales del Puente Caroní, Sentido Puerto Ordaz – San Félix del
Municipio Caroní del Estado Bolívar, y acepto actuar como Tutor durante
la fase de ejecución y presentación de dicho trabajo.
En la ciudad de Puerto Ordaz, a los 27 días del mes de Junio de
2.012.
Diego Zambrano
C.I. 80.450.932
ACEPTACIÓN DE LA ASESORA METODOLÓGICA
Por la presente hago constar que he leído el Proyecto de Investigación
que como Propuesta de Trabajo Especial de Grado ha presentado el (la)
ciudadano (a) Daniel Caraballo, Cédula de Identidad N° 19.301.624, de
Ingeniería Civil; cuyo título es Evaluación de las Condiciones Físicas y
Funcionales del Puente Caroní, Sentido Puerto Ordaz – San Félix del
Municipio Caroní del Estado Bolívar, y acepto actuar como Asesora
Metodológica durante la fase de ejecución y presentación de dicho trabajo.
En la ciudad de Puerto Ordaz, a los 27 días del mes de Junio de 2.012.
Martha Rodríguez C.I. 13.216.326
DEDICATORIA
A Dios, por permitir que el sol salga cada día y me enseña un nuevo
camino por andar.
A mi esposa y a mi hijo, porque los quiero y porque están siempre
acompañándome en todo momento que los necesito.
A mis padres, porque me han permitido crecer en el seno de una
familia maravillosa llena de amor y dedicación.
A mis hermanos, por su inmenso cariño, muestras de afecto y darme
ánimos para alcanzar esta meta tan importante en mi carrera profesional.
A mi familia, por darme siempre aliento para seguir adelante.
A Ciudad Guayana, tierra de gracia y tierra donde nací y me crié,
enclavada en un bello país, Venezuela, donde los sueños se hacen realidad.
vi
AGRADECIMIENTO
A Dios, por darme un mundo maravilloso y un nuevo camino por andar
con cada nuevo amanecer.
Al Instituto Politécnico Universitario “Santiago Mariño” por
facilitarme a los docentes y facilitadores que trabajan en sus instalaciones y
aprender de ellos, sus enseñanzas, para hacer de este sueño, una realidad.
A los tutores, tanto académico, industrial y metodológico, porque el
aprendizaje impartido por cada uno de ellos no tiene precio.
A todas aquellas personas, compañeros de clase y personal de la
empresa, que han puesto ese granito de arena, para hacer de este trabajo,
una realidad, mil gracias.
¡Que Dios, les bendiga, siempre!!!!
vii
ÍNDICE GENERAL
Contenido Pág.
ACEPTACIÓN DEL TUTOR..................................................................... iii
ACEPTACIÓN DE LA ASESORA METODOLÓGICA.............................. iv
DEDICATORIA......................................................................................... v
AGRADECIMIENTO................................................................................. vi
INDICE GENERAL.................................................................................... vii
LISTA DE CUADROS............................................................................... ix
LISTA DE FIGURAS................................................................................. xi
RESUMEN................................................................................................ xiv
INTRODUCCIÓN...................................................................................... 1
CAPÍTULO
I EL PROBLEMA
Contextualización del Problema............................................................... 3Objetivos de la Investigación.................................................................... 5
Objetivo General............................................................................... 5Objetivos Específicos........................................................................ 5
Justificación.............................................................................................. 5
II MARCO TEORICO O REFERENCIAL
Antecedentes de la Investigación............................................................. 7Bases Teóricas......................................................................................... 8Bases Legales.......................................................................................... 30Sistema de Variables................................................................................ 36Glosario de Términos................................................................................ 37
III MARCO METODOLÓGICO
Modalidad de investigación....................................................................... 40Tipo de Investigación................................................................................ 40Población y Muestra................................................................................. 41Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos.................................. 41Técnicas de Análisis de los Datos............................................................ 42Operacionalización de las Variables......................................................... 43
viii
IV PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Diagnóstico de la Situación Actual de los Estribos y las Pilas del Puente 44Acciones Reológicas y la Influencia del Ambiente en el Deterioro de los Elementos Estructurales........................................................................... 47Evaluación de los Sistemas de Drenaje del Puente para Conocer las Condiciones de Funcionamiento de los Mismos...................................73Condiciones de Uso del Puente para Verificar su Funcionalidad............. 78
CONCLUSIONES..................................................................................... 91
RECOMENDACIONES............................................................................. 93
REFERENCIAS........................................................................................ 95
ANEXOS
A Planilla de Inspección....................................................................... 99
B Mantenimiento y Rehabilitación de Obras Civiles............................. 101
ix
LISTA DE CUADROS
Cuadro Nº Pág.
1 Definiciones Presentadas en la Norma COVENIN 3049 - 93...... 34
2 Formas de Hacer Mantenimiento Presentados en la Norma COVENIN 3049 – 93..................................................................... 35
3 Formas de Estructura de la Organización de Mantenimiento en la Norma COVENIN 3049 - 93.......................................................... 35
4 Tipos de Mantenimiento Presentados en la Norma COVENIN 3049 – 93...................................................................................... 35
5 Sistema de Variables.................................................................... 36
6 Operacionalización de las Variables............................................. 43
7 Lista de Chequeo o Cotejo para las Actividades de Limpieza, Inspección General y Medición..................................................... 47
8 Lista de Chequeo o Cotejo para las Actividades de Medición y Varios............................................................................................ 48
9 Grado de Deterioro por Ondulación.............................................. 52
10 Grado de Deterioro por los Surcos.............................................. 58
11 Grado de Deterioro por las Grietas............................................... 59
12 Grado de Deterioro por Baches.................................................... 61
13 Grado de Deterioro por Sobrecapas de Asfalto............................ 66
14 Evaluación del Estado de los Componentes de la Superficie del Puente, Juntas de Expansión y Pilas del Puente Caroní.............. 67
15 Grado de Deterioro por Oxidación................................................ 70
16 Grado de Deterioro por Corrosión................................................. 71
17 Grado de Deterioro por Baranda Faltante..................................... 72
18 Grado de Deterioro por Filtración de Agua en las Juntas de Expansión..................................................................................... 73
x
19 Grado de Deterioro por Movimiento Vertical de la Junta de Expansión..................................................................................... 74
20 Grado de Deterioro por Descascaramiento en Superficie del Concreto....................................................................................... 75
26 Cantidad de Deterioro por Gravedad............................................ 106
27 Límites de Servicio, de Daños, de Seguridad y de Agrietamiento Severo........................................................................................... 110
xi
LISTA DE FIGURAS
Figura Nº Pág.
1 Modelo de Durabilidad.................................................................. 11
2 Partes de un Puente..................................................................... 13
3 Partes de un Puente.................................................................... . 13
4 Tipos más Comunes de Estribos: (A) Estribo Típico de Gravedad con Aleros. (B) Estribo en U, (C) Estribo sin Muro ni Aleros, (D) Estribo de Caballete con Aleros Cortos en Cabezal. ................... 15
5 Partes de una Pila......................................................................... 16
6 Pilas de Concreto: Maciza (6.1), Aligeradas (6.2) y Pilastras (6.3) 18
7 Pilas Metálicas: (A) Laminadas, (B) Tubulares y (C) Torres de Celosía.......................................................................................... 19
8 Apoyo Multidireccional..............................................................20
9 Apoyo Unidireccional.................................................................... 21
10 Apoyo Fijo..................................................................................... 21
11 Tiempo de Vida Útil de una Estructura......................................... 27
12 Evolución de los Mecanismos de Deterioro del Concreto............. 28
13 Iniciación de la Carbonatación del Concreto................................. 29
14 Iniciación de Penetración del Cloruro en el Concreto................... 29
15 Propagación de la Corrosión del Refuerzo................................... 29
16 Construcción de Segmentos......................................................... 44
17 Construcciones Temporales del Puente: El Pretensado Axial de la Cubierta (A) y Lanzamiento (B). ............................................... 45
18 Lanzamiento Completo del Puente............................................... 45
19 Herramientas de Limpieza e Inspección General......................... 48
xii
20 Herramientas de Inspección Visual y Medición............................ 49
21 Herramientas de Documentación y Equipo................................... 49
22 Lámina Suelta al Comienzo del Puente Caroní............................ 50
23 Superficie de Rodadura en el Terraplén del Puente..................... 50
24 Inexistencia de Drenajes............................................................... 51
25 Ondulaciones en el Pavimento del Puente................................... 53
26 Abultamiento en el Pavimento del Puente.................................... 54
27 Hidroplaneo de un Vehiculo.......................................................... 55
28 Presiones Hidrodinámicas y Frenado sobre el Caucho en caso de Hidroplaneo.............................................................................. 55
29 Hundimiento del Pavimento sobre el Puente................................ 57
30 Surcos presentados en el Puente Caroní..................................... 59
31 Grietas Presentadas en el Puente Caroní.................................... 59
32 Descascaramiento del Pavimento................................................. 60
33 Baches en el Pavimento del Puente (Grado 2)............................. 61
34 Parcheo......................................................................................... 63
35 Exudación del Pavimento............................................................. 64
36 Sobrecapas de Asfalto del Puente Caroní.................................... 66
37 Corrosión en los Apoyos del Puente............................................. 66
38 Corrosión en la Superestructura del Puente Caroní..................... 68
39 Manchas de Humedad en las Vigas Longitudinales y Transversales del Puente Caroní.................................................. 68
40 Desprendimiento de los Elementos de Contención, Humedad y Falta de Mantenimiento............................................................... . 69
41 Corrosión del Acero por Drenes Tapados por Sobrecarga y Procesos de Mantenimientos Inconclusos.................................... 69
xiii
42 Problemas de Corrosión Interna y los Drenes se encuentran Cerrados Producto de un Mantenimiento Incompleto................... 70
43 Oxidación (Baranda de Acero) con un Grado 4............................ 71
44 Ausencia de las Barandas sobre el Puente Caroní en el año 2011............................................................................................. . 72
45 Barandas en el Puente Caroní...................................................... 73
46 Efectos de las Filtraciones en el Puente Caroní........................... 74
47 Movimiento Vertical de la Junta de Expansión Producida por la Falta de Drenajes.......................................................................... 75
48 Descascaramiento de la Estructura del Puente............................ 76
49 Ataque por Agua de Desagües, tanto de Aguas Pluviales como de Aguas Servidas en el Puente Caroní....................................... 77
50 Baches con Pérdida de Base presentes en el Puente Caroní...... 78
51 Exudación en el Pavimento del Puente........................................ 79
52 Fisuras del Pavimento del Puente Caroní..................................... 81
53 Ondulación sobre el Puente Caroní.............................................. 84
54 Piel de cocodrilo sobre el Puente Caroní...................................... 86
55 Caucho del Vehiculo en Contacto con el Pavimento.................... 89
56 Hidroplaneamiento Parcial del Caucho del Vehiculo con el Pavimento..................................................................................... 89
57 Hidroplaneamiento Total del Caucho del Vehiculo sobre el Pavimento del Puente................................................................... 90
59 Planilla de Evaluación de Edificaciones Existentes: Revisión para Cargas Verticales.......................................................................... 104
60 Planilla de Evaluación de Edificaciones Existentes: Revisión Bajo Acciones Sísmicas........................................................................ 105
61 Niveles Operacionales.................................................................. 109
xiv
REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELAINSTITUTO UNIVERSITARIO POLITÉCNICO“SANTIAGO MARIÑO”EXTENSIÓN GUAYANA
EVALUACIÓN DE LAS CONDICIONES FÍSICAS Y FUNCIONALES DEL PUENTE CARONÍ, SENTIDO PUERTO ORDAZ – SAN FÉLIX DEL
MUNICIPIO CARONÍ DEL ESTADO BOLÍVAR
Autor: Daniel J. CaraballoTutor Académico: Ing. Diego Zambrano
Asesor Metodológico: Ing. Martha RodríguezMes y Año: Junio 2012
RESUMEN
La presente investigación tiene como objetivo evaluación de las condiciones físicas y funcionales del Puente Caroní, sentido Puerto Ordaz – San Félix del Municipio Caroní del Estado Bolívar, determinando el escenario real en las que se encuentra el área en estudio. Desafortunadamente, existe un considerable rezago en la conservación de los puentes que se traduce en un deterioro creciente de su estado físico. Entre las razones que explican, pero no justifican este rezago, pueden señalarse: Debido a la escasez de recursos de los entes públicos que deben conservar la infraestructura de la ciudad y carencia de cultura de conservación. El trabajo estuvo enmarcado dentro de la modalidad de una investigación de campo de tipo descriptiva y después de aplicar las técnicas e instrumentos de búsqueda y análisis de la información elaborados, constituidos por una lista de cotejo y guía de observación se puede concluir que la situación actual del Puente Caroní es grave porque los problemas estructurales provienen por la falta de mantenimiento correctivo y preventivo que no se ha realizado y la falta de atención de las autoridades tanto municipales como regionales y nacionales, lo que conlleva al desplazamiento de uno de los muros estructurales, presencia de baches, desniveles y huecos, la oxidación de las bases del puente, acumulación de maleza y basura, lo que podría hacer que el puente pudiera colapsar si no se aplica el mantenimiento correspondiente.
Palabras Claves: Condiciones físicas, condiciones funcionales, Puente Caroní, conservación del puente.
xv
INTRODUCCIÓN
El desarrollo de las vías de comunicación implica verificar y encontrar
una serie de obstáculos naturales que interfieren en la trayectoria de la vía.
Para salvar estas dificultades, es necesario efectuar un diseño de los
puentes. El mismo que tienen su origen en la prehistoria, y posiblemente el
primero de ellos fue un árbol utilizado por el hombre de la época para
conectar las dos orilla de un río. Al pasar de los años, el hombre ha tenido la
necesidad de perfeccionar las obras, ya que los primeros puentes eran
pobremente fundados y raramente soportaban cargas pesadas.
Hoy en día, los puentes están formados por una superestructura, la cual
soporta directamente las cargas dinámicas y una infraestructura que recibe
las cargas y las transmite a los cimientos. Así como han evolucionado los
puentes, se ha perfeccionado también la manera de diseñarlos. Se han
establecido normas y criterios, como resultado de los estudios y
experimentos realizados para hacerlos más resistentes al paso de los años y
a las acciones a las que están sometidos.
Esta investigación contempla como está formada la infraestructura del
Puente Caroní sentido Puerto Ordaz – San Félix del Municipio Caroní y las
condiciones en las que se encuentra en la actualidad, porque el 100% de los
puentes en Venezuela no están recibiendo mantenimiento, lo que conlleva a
que el 40% de la viabilidad en el país está deteriorada, a pesar de que las
normas y leyes de la República norman su mantenimiento en el tiempo.
De allí que se propone realizar esta investigación evaluativa de las
condiciones físicas y funcionales del Puente Caroní, sentido Puerto Ordaz –
San Félix del Municipio Caroní del Estado Bolívar, porque no se le ha
aplicado procesos de conservación, lo que trae como consecuencia que el
mismo se encuentra en franco deterioro, dada la escasez de recursos de los
1
entes públicos que deben conservar la infraestructura de la ciudad sin
recursos propios.
De esta manera, este trabajo quedó conformado por:
Capitulo I: El Problema con el planteamiento del problema, objetivos de
la investigación y justificación. Capitulo II: Marco Referencial o Teórico
constituido por los antecedentes de la investigación, las bases teóricas y
legales que sustentarán el estudio. Capitulo III: Marco Metodológico donde
se explicara la modalidad de la investigación, población y muestra, técnicas e
instrumentos de recolección de datos y técnicas de análisis de los datos.
Capitulo IV: Presentación y Análisis de los Resultados. Finalmente, se
agregan las conclusiones, recomendaciones y la bibliografía del estudio.
2
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
Contextualización del Problema
Ciudad Guayana es una urbe moderna y con puerto fluvial que une las
ciudades de Puerto Ordaz y San Félix, desde 1963 cuando se inauguró el
primer puente sobre el Río Caroní, como símbolo de unión entre estos
poblados de extrema importancia para la economía de la región y del país.
Los entes gubernamentales del país hicieron posible la unión de San
Félix con Puerto Ordaz, a través de puentes sobre el Río Caroní, que
permiten que sus habitantes hacen vida en ambos poblados en pro de darle
continuidad a la gestión administrativa de Ciudad Guayana.
Actualmente, es necesaria una planificación adecuada de revisiones e
inspecciones que permitan mantener la vida útil del puente, desde la
realización de un conjunto de operaciones de carácter técnico encaminadas
a la obtención de los datos necesarios para la evaluación del estado del
mismo hasta las labores de mantenimiento exigidos por la Ley.
Si bien es cierto que las estructuras de concreto son regularmente
consideradas como espacios durables con un bajo costo de mantenimiento,
también es cierto, que en las últimas décadas se ha observado un
incremento en agrietamientos relacionado con la corrosión de la armadura de
acero a través de la acción ambiental y de la carencia de drenajes
adecuados.
3
La interacción del concreto con el acero de refuerzo se basa en que el
concreto provee al refuerzo una protección tanto química como física en
contra de la corrosión. La protección química se debe a la alcalinidad del
concreto, que produce una capa de óxido de la superficie del acero
impidiendo que el acero continúe corroyéndose. A este fenómeno se le
denomina pasividad, ya que la capa de óxido evita la propagación de la
corrosión del acero.
La alcalinidad del concreto es debida al hidróxido de calcio que se forma
durante la hidratación de los silicatos del cemento y a los álcalis que pueden
estar incorporados como sulfatos en el Clinker, que son las sustancias que
sitúan el pH de la fase acuosa contenida en los posos del concreto entre 12,6
y 14, es decir, en el extremo mas alcalino de la escala de pH. El concreto
también funciona como una capa protectora física en contra de los agentes
ambientales, como son el agua, el oxígeno, los cloruros y el dióxido de
carbono que pueden despasivar al acero e iniciar su corrosión.
Los puentes de concreto que enlazan a Puerto Ordaz con San Félix,
como en el caso en estudio, son estructuras que permiten darle continuidad
al camino, librando el paso de los ríos Caroní y Orinoco, pero la falta de
mantenimiento conlleva al deterioro prematuro por la presencia de grietas o
porosidades en una de las paredes internas más la falta de los drenajes, la
separación de las juntas, la falta de las barandas, y los baches y huecos por
lo tanto, se hace necesario realizar esta investigación con la finalidad de
evaluar las condiciones en las que se encuentra el puente y como las
condiciones del medio ambiente repercuten en el mismo.
Cabe preguntar entonces si con este estudio, ¿se harán los correctivos
necesarios para evitar que se deteriore el puente?, ¿Cuál es la condición del
medio ambiente que hace que se socaven las bases y estribos del puente?,
¿Cuál es la mejor solución para evitar el colapso del puente?
4
Objetivos de la Investigación
Objetivo General
Evaluar las condiciones físicas y funcionales del Puente Caroní, sentido
Puerto Ordaz – San Félix, ubicadas en Ciudad Guayana, Estado Bolívar.
Objetivos Específicos
Diagnosticar la situación actual de los estribos y las pilas del puente
Caroní sentido Puerto Ordaz – San Félix.
Identificar las reacciones reológicas y la influencia del ambiente en el
deterioro de los elementos estructurales.
Evaluar los sistemas de drenaje del puente para conocer las
condiciones de funcionamiento del mismo.
Determinar las condiciones de uso del puente para verificar su
funcionalidad.
Justificación
Este trabajo es importante en el hecho de que el puente, además de ser
una obra de ingeniería, que une a las poblaciones de Puerto Ordaz y San
Félix, es también una vía de acceso a una de las zonas comerciales más
importantes de Ciudad Guayana. Este puente se ha venido deteriorando en
el tiempo debido a filtraciones y humedades provenientes del drenaje
precario lo que trae como consecuencia socavación de los estribos del
puente.
La razón para realizar esta investigación depende de los muchos
defectos relacionados con la presencia del agua. Es frecuente encontrar
5
defectos en el sistema de drenaje que hacen que el agua no desagüe con la
suficiente rapidez y escurra por sitios por lo que no debiera hacerlo.
También son destacables en este sentido, los defectos en losas de
transición, debido generalmente a asientos producidos en los terraplenes,
escasos recubrimientos en las armaduras y coqueras, entre otros.
6
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO O REFERENCIAL
Antecedentes de la Investigación
Cerna y Galicia (2010) en su trabajo de investigación titulado Vida Útil
en Estructuras de Concreto Armado desde el Punto de Vista de
Comportamiento de Material, presentado ante el Premio Antenor Orrego
2010 de la Universidad Privado Antenor Orrego en Perú, bajo la óptica de un
trabajo de campo de tipo descriptivo y documental, donde los autores
concluyeron que:
Los efectos de la corrosión sobre el acero de refuerzo consiste en la perdida de la sección y disminución de su resistencia mecánica y su efecto se muestra en manchas, grietas y desprendimientos o deslaminaciones en la superficie, condicionando así la durabilidad de una estructura de concreto armado. (p. 78)
Este trabajo se relaciona con la presente investigación en el hecho de
que sirve de guía para conocer cómo se comportan las estructuras de
concreto armado en cuanto a su vida útil y a su durabilidad en el tiempo.
Camacho, P. (2009) en su tesis de grado titulada Estudio de la
Socavación en Elementos de Protección de Puentes mediante Ensayos
Realizados en un Modelo Físico presentada ante la Universidad
Centrocciental “Lisandro Alvarado” para optar al titulo de Ingeniero Civil, bajo
la óptica de un trabajo de campo de tipo descriptivo y documental, donde el
autor concluyó que:
7
La investigación de nuevas herramientas que contribuyan al fortalecimiento del crecimiento y calidad de vida del país y al mismo tiempo, permitan fortalecer las técnicas y percibir el comportamiento de elementos de protección y apoyo de puentes frente a la socavación local. (p. 95)
Este trabajo se relaciona con el estudio realizado en el hecho de que
ambos buscan en el área de mantenimiento predictivo la protección del
puente en el que trabajan a fin de disminuir la influencia de errores
estructurales.
Guzmán y González (2008) en su tesis titulada Consideraciones de
Diseño en la Infraestructura de Puentes Carreteros, presentada ante la
Universidad de Oriente, para optar al título de Ingeniero Civil con la óptica de
un trabajo de campo de tipo descriptivo y documental, donde las autoras
concluyeron que: “Las pilas ocasionan disturbios en el régimen normal de la
aguas y ocasionan acciones que resultan perjudiciales, para evitar esto,
deben ser diseñadas dándoles una sección aerodinámica que reduzca la
contracción de la sección de desagües.” (p. 80)
Este trabajo se relaciona con la investigación que se presenta en el
hecho de que ambos buscan la mayor durabilidad de un puente.
Bases Teóricas
Durabilidad de las Estructuras de Acero
La durabilidad de una estructura de acero es, de acuerdo con Murcia, J.,
Mari, A., y De Cea, A. (2010),
Su capacidad para soportar, durante la vida útil para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las que esta expuesta, y que podrían llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural. (p. 127)
8
Una estructura durable de considerarse como una estrategia capaz de
considerar todos los factores de degradación y actuar consecuentemente
sobre cada una de las fases de proyecto, ejecución y uso de la estructura.
De hecho, una estrategia correcta para la durabilidad debe tener en cuenta
que en una estructura puede haber diferentes elementos estructurales
sometidos a distintos tipos de ambiente.
Estrategia para la Durabilidad
Para satisfacer los requisitos establecido será necesario seguir una
estrategia que considere todos los posibles mecanismos de degradación,
adoptando medidas específicas a función de la agresividad a la que se
encuentre sometido cada elemento.
Funcionalidad
La funcionalidad es una cantidad cuantificable que está en función de la
capacidad de carga de la estructura. La capacidad de carga se cuantificará
en este estudio basándose en el tiempo que se pretendió duraría la
estructura. Cuando el concepto tiempo entra en juego en la evaluación de la
funcionalidad de una estructura, varios factores externos o factores de
degradación resultan e un primer plano. Como la funcionalidad está
íntimamente relacionada con la durabilidad de una estructura, ésta se puede
definir como lo hace Zaragoza, F. (2009) “la habilidad de mantener la
funcionalidad requerida.” (p. 180)
Degradación
El concepto de degradación es, según Monfort, J. (2006), “el
decremento gradual de la funcionalidad de la estructura con el tiempo.” (p.
12). Se puede cuantificar a la degradación como el inverso de la
funcionalidad.
9
Vida Útil
La vida útil de una estructura es, de acuerdo con Viola, E. (2007),
“periodo en el que la estructura conserva los requisitos del proyecto sobre
seguridad, funcionalidad y estética, sin costos inesperados de
mantenimiento.” (p. 59) Es decir, si la estructura careciera de cualquiera de
estas tres propiedades: Seguridad, funcionalidad y estética, ésta ya
sobrepasó el periodo de su vida útil.
Vida Residual
Para Urban, P. (2010) explica que la vida residual es “el tiempo a partir
del momento que la estructura alcanza el anterior limite aceptable” (p. 98).
Este es el periodo en el que la estructura necesitaría reparación,
remodelación o completa renovación, para que regrese a su estado de
servicio original, esto es, que sea segura, funcional y estética.
En pocas palabras, la etapa de la vida residual es el tiempo que tiene el
dueño de la estructura o elemento estructural, para repararla antes que la
degradación avance hasta el límite de posible colapso.
Estado Limite de Servicio (ELS) y Estado Limite Ultimo (ELU)
Los valores mínimos de servicio o valores máximos aceptables de
degradación son llamados los estados límites de la durabilidad de una
estructura. Estos son principalmente dos:
1. El Estado Límite de Servicio o ELS corresponde al punto en el tiempo el
cual la estructura ha llegado a su vida útil, o sea, tal como lo explican
Flores, J., Pastor, J. y Ferrández, M. (2011) es “el estado en el cual los
requerimientos de servicio de una estructura o elemento estructural:
Seguridad, funcional y estética, ya no se cumplen.” (p. 58).
10
2. El Estado Limite Ultimo (ELU) es el estado en que la estructura o
elemento estructural, tal como lo explican Flores, J., Pastor, J. y Ferrández,
M. (2011) “se encuentra asociado con colapso u otra forma similar de falla
estructural.” (p. 61).
Probabilidad de Falla
La probabilidad de falla se podría definir como la posibilidad de exceder
cierto estado limite, ya sea el ELS o el ELU. El término falla por durabilidad
es usado cuando existe una falla por degradación del material en una
estructura o elemento estructural, en comparación de falla mecánica, la cual
es causado por cargas mecánicas externas, tal como lo explica Urban, P.
(2010). Es importante notar que la falla por durabilidad podría generar una
falla mecánica, tal como se visualiza la figura 1.
Figura 1: Modelo de Durabilidad. Fuente: Datos tomados de Construcciones de Estructuras Metálicas de Urban, P. (2010), p. 65.
11
Generalidades sobre Puentes
Definición
Un puente es, de acuerdo con Barreiro, X. (2007), “una obra de arte con
la que se salva un obstáculo, dando continuidad a una vía conectando dos
puntos. Los obstáculos a salvar pueden ser otra senda, ya sea carretera o
férrea, una corriente de agua o una depresión del terreno.” (p. 157)
Los puentes se clasifican de acuerdo al sistema estructural
predominante:
1. Isostáticos: Son las estructuras en las cuales el tablero son
estáticamente independientes de los entre tableros y en lo concerniente a
flexión para los apoyos.
2. Hiperestáticos son aquellos puentes que aunque los tableros son
independientes uno de otros desde el punto de vista estático existe alguna
relación de dependencia con los apoyos.
Partes de un Puente
Las partes de un puente, se visualizan en las figura 2 y 3, y son:
1. La superestructura constituida en términos generales por las vigas de
puente, diafragmas, tablero, aceras, postes, pasamanos, capa de rodadura o
durmientes, rieles, entre otros.
2. La infraestructura o subestructura es todo el conjunto de pilas y estribos
que soportan a la superestructura.
3. Como elementos intermedios se encuentran los aparatos de apoyo que
son las prolongaciones de los aleros de los estribos, las defensas, los
pedraplenes y protecciones, especialmente en casos de ríos caudalosos, así
como también las alcantarillas de desfogue en los terraplenes de acceso.
12
Figura 2: Partes de un Puente. Fuente: Elaborada con datos tomados de civilgeeks.com (2011), p. s/n
Figura 3: Partes de un Puente. Fuente: Elaborada con datos tomados de Construaprende.com (2011), p. s/n.
Cimentación
Es la encargada de transmitir al suelo de fundación, las cargas propias
de la subestructura, de la superestructura y de las cargas que operan sobre
el puente. Puede ser superficial como las zapatas de concreto reforzado o
profunda como Caisson o pilotes de concreto reforzado, ya sea pilotes o
fundidos en situ.
Estribos
Un estribo sirve para dos funciones principales. Soporte el extremo de
un tramo de puente y proporciona cuando menos algo de soporte lateral para
13
el suelo o la roca en que descansa la calzada inmediatamente adyacente al
puente. Por lo tanto, un estribo combina las funciones de pila de la
subestructura y del muro de contención.
Uno de los tipos más comunes de estribo, tal como lo manifiesta Martín,
J. (2009), se muestra en la figura 4(A). Consta de una pila central
soportando el apoyo del puente y de dos aleros para retener el terraplén.
Los tres elementos descansan en una sola zapata. Si los aleros están en
ángulo recto con la pila, la estructura se llama estribo en U, tal como se
muestra en la figura 4(B). Algunas veces los aleros de un estribo en si se
unen entre si para reducir su tendencia a volcarse.
El estribo sin aleros o estribo abierto, tal como se visualiza en la figura
4(C) también se usa mucho. Consta de dos o más columnas verticales con
un cabezal que soporta los apoyos del puente. El terraplén se extiende con
su talud natural desde el lecho inferior del cabezal a través de las aberturas
entre las columnas. En su forma más evolucionada, un estribo sin aleros no
es más que una fila de pilotes hincados a través de un terraplén soportando
el apoyo del puente, tal como se muestra en la figura 4 (D).
El apoyo del puente está provisto usualmente de aleros pequeños para
mantener las zapatas de los apoyos libres de tierra. Otra variante común es
una simple pila con pequeños aleros cerca de su extremo superior. El
terraplén en este caso se derrama alrededor del estribo.
14
Figura 4: Tipos más Comunes de Estribos: (A) Estribo Típico de Gravedad con Aleros. (B) Estribo en U, (C) Estribo sin Muro ni Aleros, (D) Estribo de Caballete con Aleros Cortos en Cabezal. Fuente: Elaborado con datos tomados de Ingeniería Fluvial de Martín, J. (2009), p. 151.
Pilas
Las pilas se proyectan para resistir las cargas muertas y vivas
superpuestas, las presiones del viento que actúen sobre ella y la
superestructura, las fuerzas debidas a la corriente del agua, al hielo y a
cuerpos flotantes, así como las fuerzas longitudinales.
Los pilotes se construyen en una gran variedad de tamaño, formas y
materiales para adaptarse a muchos requisitos especiales, incluyendo a la
competencia económica. Aunque su variedad desafía las clasificaciones
sencillas, pudiendo estudiarse desde el punto de vista de los principales
materiales de que están hechos que incluyen la madera, el concreto y el
acero.
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De acuerdo con Escudero, J. (2011), las pilas son:
Los apoyos intermedios de los puentes de dos o más tramos, los cimientos están formados por las rocas, terreno o pilotes que soportan el peso de estribos y pilas. Los tramos más cortos que conducen al puente propiamente dicho se llaman de acceso y en realidad forman parte de la fábrica. (p. s/n)
Las pilas tal como lo explica Carrasco, R. (2011), que se muestran en la
figura 5, están formadas por:
La base que se apoya en la fundación y generalmente queda sumergida por debajo del nivel de aguas máximas normales, por lo tanto, se colocan comúnmente rompientes que minimicen el efecto de las corrientes. El fuste o cuerpo de la pila salva la altura exigida por la rasante, El coronamiento, en el cual finaliza el fuste y donde se colocan los aparatos de apoyo de la superestructura. (p. s/n)
Figura 5: Partes de una Pila. Fuente: Elaborada con datos tomados de Artículos Técnicos de las Pilas de un Puente de Carrasco, R. (2011), p. s/n.
Los tipos de pilas más importantes son:
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a. Pilas de concreto debido a la permanencia y estabilidad que ofrecen
estos materiales, son las más utilizadas en su construcción. De acuerdo a su
altura, se pueden utilizar uno de estos tipos:
1. Pilas llenas o macizas, cuando no salvan grandes alturas, sus
secciones son prácticamente constantes. Cuando la altura es
considerable pueden construirse con un perfil de igual resistencia, tal
como se visualiza en la figura 6 en el inciso 6.1.
2. Pilas aligeradas se utilizan para reducir el peso propio de las
mismas, tal como se muestra en la figura 6, inciso 6.2.
3. Pilastras están formadas por columnas independientes o ligadas
entre si por medio de diafragmas, tal como se presenta en la figura 6,
inciso 6.3. En ellas se incluyen las monocolumnas, muy usadas en los
cruces urbanos, para disminuir la interferencia con el tránsito.
4. Pilas Metálicas se emplean, cuando su altura es considerable y se
desea reducir el peso propio de la infraestructura, tal como se visualiza
en la figura 7. Se recomiendan en el caso en que los suelos de
fundación tengan bajo poder de soporte.
Estas pilas son aplicables para los puentes cuya superestructura sea
también metálica. Se utiliza principalmente en viaductos, ya que no es
recomendable utilizarla por debajo del nivel de aguas máximas del río, donde
producen considerables disturbios, además del peligro de oxidación de las
piezas y uniones metálicas que quedan sometidas a la acción del agua.
Son los elementos que van entre la viga del puente y el asiento del
estribo, tal como expresa Mexpresa (2012).
Se utilizan para:
17
1. Localizar el punto de apoyo de cada viga, y por ende, el punto de
aplicación de las reacciones del puente.
2. Absorber el movimiento de apoyo de la estructura, debido a la
acción de las cargas o de los cambios de temperatura.
3. Distribuir las reacciones del puente en áreas suficientes para tener
presiones aceptables, en la cabeza de los estribos o pilas.
Figura 6: Pilas de Concreto: Maciza (6.1), Aligeradas (6.2) y Pilastras (6.3). Fuente: Elaborada con datos tomados de Artículos Técnicos de las Pilas de un Puente de Carrasco, R. (2011), p. s/n.
18
Figura 7: Pilas Metálicas: (A) Laminadas, (B) Tubulares y (C) Torres de Celosía. Fuente: Elaborada con datos tomados de Artículos Técnicos de las Pilas de un Puente de Carrasco, R. (2011), p. s/n.
Aparatos de Apoyo
Absorber, parcialmente, las acciones dinámicas del sismo permitiendo
una reducción en las solicitudes determinantes del diseño de las pilas muy
altas.
Los tipos de aparatos de apoyos son:
1. Aparatos de apoyo móviles: Se usan para permitir la variación en la
longitud de la viga originada por cambios de temperatura y las contracciones
de fraguado en las estructuras de concreto.
a. Apoyo multidireccional, tal como se visualiza en la figura 8, sirve
para:
Soportar cargas de componente vertical,
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Permitir el giro en cualquier dirección,
Permitir el movimiento horizontal, tanto longitudinal como
transversal.
Da libertad de movimiento en las direcciones X y Y.
Resistir y transmitir fuerzas horizontales externas como el
sismo o el frenado.
Figura 8: Apoyo Multidireccional. Fuente: Elaborada con datos tomados de Apoyos para Puentes de Mexpresa (2012), p. s/n.
b. Apoyo unidireccional como se muestra en la figura 9, son capaces
de:
Soportar cargas de componente vertical,
Permitir el giro en cualquier dirección.
Permitir el movimiento horizontal en un único eje.
Resistir y transmitir fuerzas horizontales en la dirección en la
cual el movimiento está impedido.
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Figura 9: Apoyo Unidireccional. Fuente: Elaborada con datos tomados de Apoyos para Puentes de Mexpresa (2012), p. s/n.
2. Aparatos de apoyo fijo son necesarios para repartir las reacciones de las
vigas en un área suficiente para obtener presiones aceptables sobre los
estribos, tal como se muestra en la figura 10.
a. Soportan cargas, tanto vertical como horizontal,
b. Permiten el giro en cualquier dirección,
c. Movimiento horizontal coartado, tanto longitudinal como transversal.
Figura 10: Apoyo Fijo. Fuente: Elaborada con datos tomados de Apoyos para Puentes de Mexpresa (2012), p. s/n.
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Cargas sobre Puentes
Solicitaciones
Las solicitaciones que actúan sobre un puente, se pueden clasificar
según su naturaleza de la manera siguiente:
1. Carga muerta es un tipo de carga permanente, debido al peso propio de
la estructura, incluyendo de los componentes no estructurales, tales como
barandas, andenes, bordillo y capa de rodadura.
2. Cargas de servicio están subdividas en:
a. Cargas vivas son todas aquellas cargas externas aplicadas sobre el
puente.
b. Líneas de carga consiste de una carga uniforme por metro lineal de
carril y una carga concentrada o dos cargas concentradas en el caso de
luces continuas.
c. Impacto son los efectos dinámicos de las cargas móviles sobre los
puentes como una fracción de la carga viva.
d. Fuerzas longitudinales se refieren a todas aquellas fuerzas que
actúan en la dirección alargada del puente, específicamente en la
dirección del tráfico. Estas fuerzas se generan por el frenado repentino
de los vehículos o una desaceleración súbita de los mismos.
e. Fuerzas centrifugas se presentan en las estructuras curvas y son
equivalente a un porcentaje de la carga viva sin impacto, considerando
todos los carriles llenos.
f. Cargas del viento deben consistir en cargas móviles uniformemente
distribuidas y aplicadas al área expuesta de la estructura, porque el
viento es una carga lateral sobre los puentes y su magnitud depende
entre otros factores de la velocidad del mismo, del ángulo de ataque y
de la forma del puente.
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Tipología de Puentes
Puentes de Losa Maciza
Son estructuras muy sencillas utilizadas para sobrepasar obstáculos de
corta longitud, entre 5 y 8 metros aproximadamente. Están constituidos por
una losa de concreto reforzado simplemente apoyado sobre los estribos, en
una sola luz o entre estribos y pilas para puentes de varias luces.
Entre sus ventajas, se encuentran:
Sencillez y facilidad de construcción (encofrados, colocación del
refuerzo y vaciado de concreto).
Baja presión en los apoyos (estribos y pilas).
Puentes de Losa y Vigas
Son estructuras muy sencillas utilizadas para sobrepasar obstáculos de
longitudes entre 5 y 20 metros aproximadamente. Están constituidos por un
tablero de concreto reforzado apoyado sobre vigas colocadas paralelamente
al eje de la vía a una separación uniforme. Entre sus ventajas, se tienen:
Son muy rígidos y tienen menos vibraciones,
No requieren de mayor conservación,
Utilizan materiales de la región y no tienen problemas de transporte de
vigas y montajes.
Técnicas de Conservación
Muchos deterioros se podrían evitar antes de la puesta en servicio de la
estructura, y los que no se pudieran evitar antes, se podría retrasar su
aparición con una adecuada sistematización y planificación de las
actividades de conservación. En este orden de cosas, decir que las
principales tareas de conservación ordinaria, son de acuerdo con Londoño,
23
C. (2011):
Limpieza del puente en general, Eliminación de vegetación existente, Limpieza de sistema de desagüe y drenaje. Sustitución de barreras tipo bionda y barandillas, Repintado de elementos metálicos, Reparación de aceras, Mantenimiento de los elementos de iluminación y elementos de inspección de la propia estructura como las arquetas y escaleras. (p. s/n)
Daños Presentados en Estructuras de Concreto
Los principales daños que se presentan son:
Daños por diseño: Se presentan generalmente como fisuras,
aplastamientos locales, asentamientos, volcamientos y vibración excesiva.
Daños por construcción en forma de hormigueros, segregación,
fisuración por retracción, construcción inadecuada de juntas frías,
recubrimiento inadecuado y exposición de acero de refuerzo.
Daños durante el funcionamiento por infiltraciones y humedades,
carbonatación, corrosión de la armadura, contaminación del concreto, fallas
por impacto y socavación.
Las filtraciones y humedades se deben a que el agua es el principal
agente agresor para los puentes, añadido al mal funcionamiento o
inexistencia de drenaje e impermeabilización del tablero. Mientras que las
fisuras aparecen por varios motivos, entre ellos, y tal como lo explica
construmatica.com (2011), “retracción, ejecución deficiente, corrosión en las
armaduras, asientos diferenciales, solicitaciones a las que está sometido,
entre otras.” (p. s/n) La carbonatación se debe a la presencia de elementos
ácidos con álcalis y agua, uno es la presencia de CO2 proveniente del aire.
Los golpes e impactos suelen ser debidos a que la estructura posea un
24
gálibo escaso. Las coqueras y armaduras vistas suelen ser defectos por la
mala ejecución de la obra civil.
Mecanismos de Deterioro y Parámetros Reguladores
Londoño, C. (2012), el concreto se puede deteriorar, de manera
importante, únicamente por cuatro causas: “Corrosión, reacciones álcali-
sílice, ataques químicos y daños por ciclos hielo/deshielo” (p. s/n) De hecho,
la corrosión destruye principalmente la armadura, y los tres restantes
destruyen el concreto. Entre los parámetros reguladores, la presencia del
agua y la sal, son las dos medidas más decisivas para todos estos
mecanismos.
Agua
Casi todos los mecanismos de deterioro del concreto exigen la
presencia del agua para que se den, las excepciones son las fisuras
causadas por fuerzas que generan deformaciones, tal como sucede, cuando
un concreto se somete a gradientes térmicos o cuando una estructura
presenta asentamientos diferenciales.
El concreto también puede deteriorarse por desgaste mecánico, como
sucede en pisos sometidos a la acción de cauchos duros, es decir, las
acciones que se tomen para mantener seco el concreto reducen el grado del
daño que se pueda presentar frente a una acción dañina, tal como lo expresa
Londoño, C. (2011).
En la mayoría de los casos, los concretos que están en el interior de las
estructuras permanecen secos, y en condiciones normales de uso, no
manifiestan daño alguno.
25
Corrosión en Concreto
La integridad de una estructura de concreto armado depende tanto de la
calidad de sus componentes como de su dosificación, para lograr las mejores
propiedades que garanticen un período de vida útil prolongado- La barrera
de protección que le proporciona el concreto a la varilla de acero es
reforzada por el valor de pH alcalino que se alcanza después de las
reacciones de hidratación del cemento, que pasivan al elemento metálico y lo
protegen químicamente.
Sin embargo, la interacción con el medio ambiente provoca que la
protección se vea disminuida. Los principales agentes agresivos son los
cloruros en regiones marinas y la carbonatación en zonas rurales e
industriales. La combinación de los agentes agresivos tiene un efecto
sinérgico, acelerando el proceso de degradación de las estructuras de
concreto armado.
Cuando los agentes agresivos no están presentes desde la elaboración
del concreto, éstos penetran a través de él cuando la estructura es puesta en
servicio. Al llegar a la superficie del metal provocan que la corrosión se
desencadene. Una vez que la corrosión se ha desencadenado, ésta se
manifestará bajo tres vertientes, tal como lo explica Zanni, E. (2008).
Sobre el acero, con una disminución de su diámetro inicial y, por lo tanto, de su capacidad mecánica, Sobre el concreto, debido a que al generarse acumulación de óxidos expansivos en al interfase acero-concreto, provoca fisuras y desprendimientos. Sobre la adherencia acero-concreto. (p. 233)
Desde el punto de vista de la corrosión del acero en el concreto, Devore,
J. (2008), define un modelo muy sencillo que representa:
El tiempo que tarda una estructura de concreto proporcionando servicios para los cuales ha sido diseñado. Este modelo se divide
26
en dos periodos: Iniciación es el tiempo que tarda el agente agresivo en atravesar el recubrimiento, alcanzar el acero y provocar el rompimiento de la capa de oxido protector y Propagación comprende la acumulación progresiva del deterioro para alcanzar un nivel inaceptable. (p. 17)
Los periodos que se ilustran en la figura 11 muestran que durante el
período de iniciación, los agentes agresivos llegan a la superficie del metal e
inician el proceso de corrosión. Los agentes más comunes son los iones
cloruro y la neutralización de la pasta de concreto conocida como
carbonatación, que de acuerdo con Zanni, E. (2008), es “la presencia del CO2
proveniente del aire.” (p. 120)
Figura 11: Tiempo de Vida Útil de una Estructura. Fuente: Elaborada con datos tomados de Patología de la Construcción y Restauro de Obras de Arquitectura de Zanni, E. (2008), p. 18.
En este orden de cosas, decir que las principales tareas de la
conservación ordinaria, son de acuerdo con Moreno, I. (2011) las siguientes:
Limpieza del puente en general, Eliminación de la vegetación existente, Desinfección del sistema de desagüe y drenaje, Sustitución de barreras tipo bionda y barandillas, Repintado de elementos metálicos,
27
Reparación de aceras, Mantenimiento de los elementos de iluminación y elementos de inspección de la propia estructura como las arquetas y escaleras. (p. 92)
Evolución de los Mecanismos de Deterioro del Concreto
En términos generales, casi todos los mecanismos de deterioro
evolucionan a través del tiempo y su desarrollo sigue una curva como la que
se muestra en la figura 12.
Figura 12: Evolución de los Mecanismos de Deterioro del Concreto. Fuente: Elaborado con datos tomados de Tecnología Moderna de la Durabilidad del Concreto: Construir con Criterios de Durabilidad de Londoño, C. (2011), p. s/n.
Aunque la curva es de apariencia simple, ilustra un hecho muy
importante y es que los deterioros tienen dos etapas bien definidas: La de
iniciación y la de propagación, lo que permite inferir que en la fase de
iniciación, la estructura no sufre deterioro, pero en ella se van venciendo las
barreras protectoras. Como ejemplo de esta primera fase, se puede
mencionar la carbonatación, la penetración de cloruros y la acumulación de
sulfatos, tal como se visualiza en las figuras 13 y 14.
Mientras que en la fase de propagación, el deterioro activo puede
avanzar bastante y en algunos casos lo hace a un ritmo acelerado. El
mecanismo teórico de la corrosión es ejemplo de ello. El grado de 28
propagación de la corrosión está regulado por la difusión y los potenciales
eléctricos y la resistividad del concreto. En la figura 15 se muestra la fase de
propagación.
Figura 13: Iniciación de la Carbonatación del Concreto. Fuente: Elaborado con datos tomados de Tecnología Moderna de la Durabilidad del Concreto: Construir con Criterios de Durabilidad de Londoño, C. (2011), p. s/n.
Figura 14: Iniciación de Penetración del Cloruro en el Concreto. Fuente: Elaborado con datos tomados de Tecnología Moderna de la Durabilidad del Concreto: Construir con Criterios de Durabilidad de Londoño, C. (2011), p. s/n.
ÁNODO CÁTODOFe Fe++ + 2e- 4e- + 2H2O + O2 4 (OH)-
4Fe + 3O2 2FeO3 (Oxido)
Figura 15: Propagación de la Corrosión del Refuerzo. Fuente: Elaborado con datos tomados de Tecnología Moderna de la Durabilidad del Concreto: Construir con Criterios de Durabilidad de Londoño, C. (2011), p. s/n.
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Mantenimiento y Calidad de Servicio
Dada la relación tan estrecha entre los conceptos de calidad de servicio
y mantenimiento, es necesario definir cada uno estableciendo las relaciones
entre ellos. La calidad del servicio, tal como la explica Alcalde, J. (2010), es:
El grado de satisfacción que se logra dar a una necesidad mediante la prestación de un servicio por su propia esencia que implica que recibe el servicio y al que lo proporciona. Esta podrá ser evaluada en relación directa con las expectativas del cliente. (p. 175)
De hecho, todo servicio no es más que una cadena de pasos en la que
la calidad total de la cadena será igual a la calidad del eslabón más
deficiente. El mantenimiento es la actividad humana que conserva la calidad
del servicio que presentan las instalaciones y edificaciones en condiciones
seguras y económicas, tal como lo manifiesta Plaza, A. (2009).
Relación Mantenimiento – Inversión
Una de las primeras premisas en cuanto al mantenimiento es el hecho
de que diseñar una estructura o maquinaria que esté libre de mantenimiento,
sería extremadamente costos. Muchos de los componentes que constituyen
el puente han sido diseñados bajo criterios tecnológicos y económicos, con el
tiempo de vida que si bien debe exceder lo planificado en un principio, no es
lo suficientemente largo como la vida útil del puente. En la mayoría de los
casos, los componentes débiles han sido identificados desde la construcción
del puente, el diseño y la ubicación de los mismos basándose en su
reemplazo en forma conveniente y poco costosa.
Bases Legales
Ley de Conservación y Mantenimiento de los Bienes Públicos y Privados (2007)
La ley tiene como objetivo establecer las normas que regulan la
30
conservación y mantenimiento de las edificaciones, obras de infraestructura,
maquinarias y equipos de dominio público, sean de uso público o privado de
la República, los estados, municipios y otras entidades político-territoriales.
Así como la conservación y el mantenimiento de las edificaciones, obras de
infraestructura, maquinarias y los equipos de dominio privado pertenecientes
a las personas jurídicas estadales de derecho público y de derecho privado.
Están sujetos a las regulaciones de esta ley, con las especificidades que
la misma establece, los entes y órganos que conforman el sector público y
los privados destinados al servicio público, enumerados seguidamente, de
acuerdo al artículo 4:
1. La República, 2. Los Estados, 3. Los Distritos Metropolitanos, 4. Los Municipios, 5. Los Institutos Autónomos, 6. Las personas jurídicas estadales de derecho público, 7. Las sociedades mercantiles en las cuales la República, los estados, los distritos metropolitanos, los municipios, los entes y órganos descentralizados funcionalmente a los que se refiere la Ley que Regula la Organización de la Administración Pública Nacional, solos o conjuntamente, tengan una participación igual o mayor al cincuenta por ciento (50%) del capital social, 8. Las fundaciones, asociaciones civiles y demás instituciones constituidas con fondos públicos o dirigidas por algunas de las personas referidas en este artículo, cuando la totalidad de los aportes presupuestarios o contribuciones en un ejercicio, efectuados por una o varias de éstas, represente el cincuenta por ciento (50%) o más de su presupuesto, 9. Todas aquellas personas naturales o jurídicas propietarias de bienes que tienen como objetivo o función principal la prestación de un servicio público, sin perjuicio de las regulaciones sobre bienes afectos a la prestación de servicios públicos contenidos en las leyes especiales. (p. s/n).
De acuerdo con el artículo 5 de la Ley, el estado intervendrá en la
conservación, mantenimiento y protección de los bienes de los sujetos
mencionados anteriormente para:
31
Garantizar la calidad de los bienes públicos y privados de uso público, y resguardar los bienes públicos del deterioro prematuro con la consecuente pérdida de patrimonio, Evitar la negligencia y la desidia en el manejo de los bienes públicos y privados de uso público. Establecer las responsabilidades patrimoniales y pecuniarias para quienes atente contra un bien público y privados de uso público, Establecer los elementos de corresponsabilidad social y los niveles obligatorios de participación del sector privado en las políticas de conservación, mantenimiento y protección de los bienes públicos y privados de uso público, Fomentar la participación de las comunidades organizadas, fundamentalmente, a través de los consejos comunales en las políticas de conservación, mantenimiento y protección de los bienes públicos y privados de uso público, Implementar la formación educativa de un plantel de funcionarios públicos especialistas en conservación, mantenimiento y protección de los bienes públicos y privados de uso público, así como establecer las campañas publicitarias orientadas a crear una conciencia ciudadana hacia el mantenimiento de los bienes públicos. (p. s/n)
Los entes u órganos del sector público sujetos a esta Ley, tendrán a su
cargo y bajo su responsabilidad las gestiones permanentes de la
conservación y mantenimiento de los bienes, equipos y demás instalaciones
adscritos o que sean propios, a cuyo efecto se ajustaran dichas gestiones a
las políticas que dicte la Superintendencia Nacional de Mantenimiento y
Participación Ciudadana para la Conservación y Mantenimiento de los
Bienes Públicos y Privados de Uso Público.
Serán sancionados los funcionarios y funcionarias que de forma
injustificada no prestaren la colaboración solicitada por el Superintendente
Nacional de Mantenimiento y Participación Ciudadana para la Conservación
y Mantenimiento de los Bienes Públicos y Privados de Uso Público, con
multa entre cincuenta (50) y mil (1000) unidades tributarias.
Así mismo, aquellos funcionarios que causaren daño material, pérdida
32
total o parcial sobre las edificaciones y obras de infraestructura, serán
sancionados con multa entre mil (1000) y dos mil (2000) unidades tributarias.
Las sanciones previstas en la presente Ley no impiden la aplicación de
otras por responsabilidad civil, penal o disciplinaria, en que los trabajadores y
funcionarios en el ejercicio de sus funciones, usuarios y particulares, incurran
en delitos, faltas, hechos ilícitos o irregularidades cometidas en el ejercicio
del deber de conservar, mantener, salvaguardar los bienes bajo su uso,
guarda, custodia o responsabilidad. Serán aplicadas por el Superintendente
Nacional de Mantenimiento y Participación Ciudadana para la Conservación
y Mantenimiento de los Bienes Públicos y Privados de Uso Público.
La presente ley entra en vigencia a partir de la fecha de su publicación
en Gaceta Oficial y deroga la Ley sobre Conservación y Mantenimiento de
las Obras e Instalaciones Públicas, publicada en Gaceta Oficial Nº 33257 de
fecha 3 de julio de 1985.
Norma Covenin 2500 – 93
La Norma COVENIN se define de la siguiente manera:
La Comisión Venezolana de Normas Industriales (COVENIN) es un organismo creado en el año 1958, mediante Decreto Presidencial Nº 501 y cuya misión es planificar, coordinar y llevar adelante las actividades de Normalización y Certificación de Calidad en el país, al mismo tiempo que sirve al Estado Venezolano y al Ministerio de Producción y Comercio en particular, como órgano asesor en estas materia. (p. 2)
En tal sentido, la Norma COVENIN 2500 – 93 es uno de los resultados
de esta comisión. A diferencia de la mayoría de estas normas:
Esta norma venezolana contempla un método cuantitativo, para la evaluación de sistemas de mantenimiento, para determinar la capacidad de gestión de la empresa en lo que respecta al mantenimiento mediante el análisis y calificación de los siguientes factores: Organización de la empresa,
33
Organización de la función de mantenimiento, Planificación, programación y control de las actividades de mantenimiento Competencia de personal El manual está enfocado para su aplicación en empresas o plantas en funcionamiento. Para aquellas en fase de proyecto se requiere de una planificación que contemple aspectos funcionales y de ingeniería tales como criterios de selección de equipos y maquinarias, especificación de materiales de construcción, distribución de plantas u otros. (p. 2)
Norma COVENIN 3049 – 93
De acuerdo con la Norma COVENIN 3049 – 93: “Esta norma
venezolana establece el marco conceptual de la función mantenimiento a fin
de tender a la unificación de criterios y principales básicos de dicha función.
Su aplicación está dirigida a aquellos sistemas en operación, sujetos a
acciones de mantenimiento.” (p. 2)
De esta forma, la Norma COVENIN 3049 – 93 contiene los conceptos
presentados a continuación en los cuadros del 1 al 4.
Cuadro 1: Definiciones Presentadas en la Norma COVENIN 3049 - 93
Sistemas Productivos (SP): Son aquellas siglas que identifican a los sistemas productivos dentro de los cuales se pueden encontrar dispositivos, equipos, instalaciones y/o edificaciones sujetas a acciones de mantenimientoMantenimiento: Es el conjunto de acciones que permite conservar o reestablecer un sistema productivo a un estado específico, para que pueda cumplir un servicio determinadoTrabajos de Mantenimiento: Son las actividades a ejecutar para cumplir con los objetivos de la organizaciónObjetivo de Mantenimiento: Es mantener un sistema productivo en forma adecuada de manera que pueda cumplir su misión, para lograr una producción esperada en empresas de producción y una calidad de servicios exigida, en empresas de servicio a un costo global óptimoRecursos de Mantenimiento: Son todos los insumos necesarios para realizar la gestión de mantenimiento, tales como: humanos, materiales, financieros u otros.Ingeniería de Mantenimiento: Es la función responsable de la definición de procedimientos, métodos, análisis de técnicas a utilizar, contratos, estudios de costos, y los medios para hacer el mantenimiento, incluyendo la investigación y desarrollo del mismo.Nota: Elaborada con datos tomados de la Norma COVENIN 3049 – 93.
34
Cuadro 2: Formas de Hacer Mantenimiento Presentados en la Norma COVENIN 3049 - 93
Administración Directa: Es el mantenimiento que se realiza con personal que pertenece a la organización.Contratado: Es el mantenimiento que se realiza con un ente externo a la empresa según especificaciones de esta, en condiciones de precio y tiempo, previamente establecidasEstructura de mantenimiento: Es la composición, localización y arreglo de los recursos para hacer frente a la mejor manera a una carga de trabajo esperadaNota: Elaborada con datos tomados de la Norma COVENIN 3049 – 93.
Cuadro 3: Formas de Estructura de la Organización de Mantenimiento en la Norma COVENIN 3049 - 93
Mantenimiento de Área: Subdivide al SP en varias áreas geográficas y cada una de ellas se asigna cuadrillas de personal para ejecutar las acciones de mantenimiento. Su objetivo es aumentar la eficiencia operativa, ya que estas pequeñas organizaciones se sitúan en las proximidades de los sistemas a los cuales sirven.Mantenimiento Centralizado: Es la concentración de los recursos de mantenimiento en una localización central. Se caracteriza por: Transferencia de personal de un lugar a otro donde exista necesidad de mantenimiento, reducción de costos por la poca especialización funcional y se recomienda para el SP medianos a pequeños y con poca diversidad de procesos.Mantenimiento Área Central: Se aplica en macro SP, los cuales tienen organizaciones en situaciones geográficas alejadas, cantidades elevadas de personal y diversidad de procesos.Nota: Elaborada con datos tomados de la Norma COVENIN 3049 – 93.
Cuadro 4: Tipos de Mantenimiento Presentados en la Norma COVENIN 3049 - 93
Mantenimiento Circunstancial: Este tipo de mantenimiento es una mezcla entre rutinario, programado, avería y correctivo, ya que por su intermedio se ejecutan acciones de rutina pero no tiene un punto fijo en el tiempo para iniciar su ejecución, porque los sistemas atendidos funcionan de manera alterna; se ejecutan acciones que están programadas en un calendario anula pero que tampoco tiene un punto fijo de inicio por la razón anterior, se atienden varias averías cuando el sistema se detiene, existiendo por supuesto otro sistema que cumple con su función, y el estudio de la falla permite la programación de su corrección eliminando dicha avería a mediano plazo. La atención de los SP bajo este tipo de mantenimiento depende no de la organización de mantenimiento que tiene a dichos SP dentro de sus planes y programas, sino de otros entes de la organización del SP, los cuales sugieren aumentos en capacidad de producción, cambios de procesos, disminución en ventas, reducción de personal y/o turnos de trabajoMantenimiento por Avería o Reparación: Se define como la atención a un SP cuando aparece una falla. Su objetivo es mantener en servicio adecuadamente dichos sistemas, minimizando sus tiempos de parada. Es ejecutado por el personal de la organización de mantenimiento. La atención a las fallas debe ser inmediata, y por tanto, no da tiempo a ser programada pues implica el aumento de costos y paradas innecesarias de personal y equipos.Fuente: Elaborado con datos tomados de la Norma COVENIN 3049 - 93
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Sistema de Variables
En el cuadro 5 se muestra el sistema de variables del trabajo que se
presenta:
Cuadro 5: Sistema de Variables
Objetivos Específicos
VariableDefinición
ConceptualDefinición Operativa
Diagnosticar la situación actual de los estribos y las pilas del Puente Caroní, sentido Puerto Ordaz – San Félix
Situación actual del Puente Caroní
Conjunto de las realidades o circunstancias que se producen en un momento determinado y que determinan la existencia de las personas o cosas
Es el problema que se quiere tratar de resolver
Identificar las reacciones reológicas y la influencia del medio en el deterioro de los elementos estructurales
Deterioro de los elementos estructurales
Disminución del tiempo de vida útil de una infraestructura, por razones de uso o efectos medioambientales
Desgaste del Puente Caroní por falta de mantenimiento
Evaluar los sistemas de drenaje del puente para conocer las condiciones de funcionamiento del mismo
Sistemas de drenaje Es el sistema de tuberías, sumideros o trampas, con sus conexiones, que permite el desalojo de los líquidos, generalmente pluviales, de una infraestructura
Tubería o sumidero que facilita el desalojo del agua pluvial y desechos de una infraestructura
Determinar las condiciones de uso del puente para verificar su funcionalidad
Condiciones de uso Circunstancia indispensable e imprescindible para lograr el fin deseado
Circunstancia necesaria e indispensable para que se use la infraestructura
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Glosario de Términos
Acceso: Entrada o paso al puente (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Acero: Aleación de hierro y carbono conteniendo menos de un 1,7% de
carbono, susceptible de adquirir propiedades muy variadas mediante
tratamiento mecánico y térmico. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Acero Estructural: Empleado para las estructuras de construcciones civiles
tales como puentes, casas y armazones, a los cuales se exige buena
ductibilidad, necesaria no sólo para absorber las puntas de tensión, sino
también para poder efectuar fácilmente todas las elaboraciones que implican
la deformación plástica del material. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Anclaje: Enlace de las partes de una construcción mediante elementos
metálicos como tirantes, pernos, anclas, que aseguran la inmovilidad del
conjunto. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Calzada: Parte del puente especialmente dispuesta y preparada para el
trafico y circulación de vehículos. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Carga: Fuerzas aplicadas directamente sobre las estructuras y que son la
causa de sus posibles movimientos y deformaciones. (Escudero, J., 2011, p.
s/n)
Carga de Ensayo: Peso considerable repartido sobre un puente, para probar
su solidez antes de abrirlo al trafico. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Cartela: Elemento estructural donde se unen las barras formando un nudo.
(Escudero, J., 2011, p. s/n)
Celosía: Enrejado de madera o metálico. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Cemento: Conjunto de sustancias pulverulentas capaces de formar con el
agua pastas blandas que se endurecen espontáneamente al contacto del
aire o del agua, y sirven para formar bloques o para unir los elementos de la
construcción. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
38
Columna: Pieza arquitectónica, generalmente cilíndrica, de mucha mayor
altura que diámetro, que sirven para sostén y apoyo o sólo para adorno.
(Escudero, J., 2011, p. s/n)
Confiabilidad: Probabilidad de que un equipo cumpla una misión especifica,
bajo condiciones de uso determinado en un período de tiempo dado. (García
Palencia, O., 2012, p. s/n)
Esfuerzo de Compresión: Se produce cuando determinadas fuerzas actúan
sobre un cuerpo, aplastándolo o reduciendo su longitud. (Escudero, J., 2011,
p. s/n)
Dovela: Piedra labrada en forma de cuña, para formar arcos o bóvedas
principalmente. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Erosión: Desgaste, merma que se produce en la superficie de un cuerpo por
acción de agentes naturales como la lluvia, viento, sol o agentes artificiales
como la contaminación. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Esfuerzo de Torsión: Los materiales de determinado cuerpo sufren el
esfuerzo de torsión, cuando las fuerzas que actúan sobre ellos tienden a
retrocederlos sobre si mismos. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Esfuerzo de Tracción: Se produce cuando sobre determinado cuerpo
actúan fuerzan que estiran sus materiales. Los cables, cuerdas, hilos,
trabajan a tracción. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Estribos: Apoyos del puente situados en los extremos y sostienen los
terraplenes que conducen a él. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Estrados: Superficie convexa y exterior de un arco o bóveda. Línea formada
por la parte superior de las dovelas.
Fatiga: Esfuerzo que soporta, por unidad de sección, un cuerpo sometido a
fuerzas externas. Disminución de resistencia de un material sometido a la
acción de tensiones variables. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Flexión: Una pieza experimenta tensiones de flexibilidad cuando está
sometida a fuerzas externas que se ejercen en sentido transversal a su
39
longitud, cual es el caso, por ejemplo, de una viga de puente. (Escudero, J.,
2011, p. s/n)
Infraestructura: Conjunto de un puente formado por los cimientos, los
estribos y las pilas que soportan los tramos. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Junta: Separación entre dos elementos contiguos. Las juntas deben ser
capaces de absorber las dilataciones de las superficies que separan para
evitar deformaciones y esfuerzos en la estructura. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Pilas: Apoyos intermedios de los puentes de dos o más tramos. (Escudero,
J., 2011, p. s/n)
Pilote: Estaca que penetra hasta alcanzar estratos más resistentes para
consolidar los cimientos en obras hidráulicas o terrenos muy débiles,
trasladando las cargas del puente a terrenos más profundos. (Escudero, J.,
2011, p. s/n)
Puente: Construcción de material resistente, que enlaza ambas orillas de un
río, foso, sima o similares, para permitir pasarlo. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Superestructura: Conjunto de los tramos que salvan los varios situados
entre los soportes de un puente. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Tablero: Piso del puente, soporta directamente las cargas dinámicas y por
medio de las armaduras transmite sus tensiones a estribos y pilas, que a su
vez, las hacen llegar a los cimientos, donde se disipan en la roca o terrenos
circundantes. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Terraplén: Macizo de tierra con que se llena un vacío o que se levanta para
hacer una defensa o un camino. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
Zapata: Estructura de hormigón armado sobre la que se apoya el pilar y cuya
función es la de distribuir la elevada carga del pilar sobre una superficie que
sea lo más amplia posible. (Escudero, J., 2011, p. s/n)
40
CAPÍTULO III
MARCO METODOLÓGICO
Modalidad de investigación
La modalidad de la investigación es de campo porque para alcanzar los
objetivos fue necesario ir directamente al ámbito donde ocurren los hechos a
recabar los datos, en este caso, el Puente Caroní, sentido Puerto Ordaz –
San Félix del Municipio Caroní del Estado Bolívar, y tal como lo explica Arias
(2006), es porque “el investigador recoge la información directa de la realidad
y está referida en fuentes primarias y se obtiene a través de la aplicación de
técnicas de recolección de datos como el cuestionario, la entrevista y la
observación científica.” (p. 31).
Tipo de Investigación
El tipo de investigación es descriptiva porque denota los pasos
necesarios para evaluar el deterioro que sufre el Puente Caroní debido a la
falta de mantenimiento, y a los embates del ambiente sobre la
infraestructura, y tal como lo explica Arias (2006) consiste en “la
caracterización de un hecho, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de
establecer su estructura o comportamiento. Los resultados de este tipo de
investigación se ubican en un nivel intermedio en cuanto a la profundidad de
los conocimientos.” (p. 24)
Basado en lo anteriormente descrito, este tipo de trabajo detalla las
41
características que identifican el deterioro del Puente Caroní, sentido Puerto
Ordaz – San Félix, Municipio Caroní del Estado Bolívar.
Población y Muestra
Méndez, C. (2010) señala que se entiende por población “al conjunto
finito o infinito de personas, cosas o elementos que presentan características
comunes.” (p. 248) Por lo tanto, la población o universo total del estudio fue
el Puente Caroní.
Dadas las características en cuanto a tamaño y capacidad de manejo de
la población, se ameritó la selección de una porción de la población total, y
en este caso fue el mismo Puente Caroní. Y la muestra explicada por Arias,
F. (2006) es un “subconjunto representativo y finito que se extrae de la
población accesible.” (p 83). En este sentido, una muestra representativa es
aquella que por su tamaño y características son similares a la población,
permitiendo hacer la inferencia o generalizar los resultados al resto de la
población con un margen de error conocido.
Técnicas e Instrumentos de Recolección de Datos
La técnica de recolección de datos fue:
Observación directa participativa es, de acuerdo con Montañés, M.
(2009), “Es cuando el observador forma parte del fenómeno estudiado y le
permite conocer más de cerca las características, conducta y
desenvolvimiento del fenómeno en su entorno.” (p. 75) Con esta técnica, el
autor pudo cohabitar con los sujetos de la investigación y averiguar todo
aquello que fue necesario para darle forma a su investigación y ver cuáles
son las características que denotan el deterioro que presenta el Puente
Caroní en cuanto a la falta de mantenimiento y a los embates del ambiente
42
sobre la estructura funcional del puente.
En cuanto a los instrumentos, se utilizó:
La lista de cotejo, que de acuerdo con Arias (2006), se denomina
también como lista de control o verificación, es:
Un instrumento en el que se indica la presencia o ausencia de un aspecto o conducta a ser observada. Se estructura en tres columnas: En la columna izquierda se mencionan los elementos o conductas que se pretenden observar, en la columna central se dispone de un espacio para marcar en el supuesto de que sea positiva la presencia del aspecto o conducta y la columna de la derecha, se utiliza para indicar si el elemento o conducta no está presente. (p. 78)
La lista de cotejo permitió conocer el deterioro que tiene el Puente
Caroní sentido Puerto Ordaz – San Félix.
Técnicas de Análisis de los Datos
Se realizó utilizando un análisis descriptivo mediante técnicas
estadísticas que identificaron de manera cuantitativa por medio de cuadros
de frecuencia simple y análisis porcentual, que después fueron interpretados
a través de un juicio valorativo, según el tipo de variable, tomando en cuenta
el marco referencial.
Dentro de este contexto, Sabino, C. (2006), manifiesta que:
El análisis cuantitativo pretende demostrar los datos mediante la cantidad y profundidad de los mismos; y lo que expresa el análisis cualitativo es que mediante la cantidad de datos se obtendrá una calidad de información que resalte la importancia y trascendencia del problema planteado (p. 75).
Es por ello, que el uso del análisis cualitativo se relaciona con la opinión
del autor en cuanto a las observaciones del deterioro del Puente.
43
Operacionalización de las Variables
El cuadro 6 muestra la operacionalización de las variables para este
estudio.
Cuadro 6: Operacionalización de las Variables
Objetivo General Objetivos Específicos Indicador
Evaluar las condiciones en las que se encuentra el Puente Caroní, sentido Puerto Ordaz – San Félix, ubicado en Ciudad Guayana, Estado Bolívar
Diagnosticar la situación actual de los estribos y las pilas del Puente Caroní, sentido Puerto Ordaz – San Félix
Corrosión en los apoyos del puente
Identificar las reacciones reológicas y la influencia del medio en el deterioro de los elementos estructurales
Rodadura del TerraplénFalta de barandas
Evaluar los sistemas de drenaje del puente para conocer las condiciones de funcionamiento del mismo
Falta de drenajesManchas de humedadDesprendimiento de los elementos de contención, humedad y falta de mantenimiento
Determinar las condiciones de uso del puente para verificar su funcionalidad
Fuente: Elaborado por el autor (2012).
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CAPÍTULO IV
PRESENTACIÓN Y ANÁLISIS DE LOS RESULTADOS
Diagnóstico de la Situación Actual de los Estribos y las Pilas del Puente
El uso continuo del Puente Caroní, los factores climáticos, los
movimientos de asentamiento, movimientos sísmicos y la antigüedad de las
estructuras, son causantes del deterioro que posee el puente han aparecido
a lo largo del tiempo, por ello, requieren de un mantenimiento periódico
programado para conservarlas en buen estado y cumplir así con la función
para la cual han sido construidas.
El puente Caroní fue el primero construido en hormigón pretensado por
empuje con una longitud de 480 metros y fue habilitado en 1964. Se armó
por completo empujando el estribo, tal como se muestra en las figuras 16 a la
18 a través de la construcción de secciones, empujándolos en compases.
45
Figura 16: Construcción de Segmentos. Fuente: Elaborada con datos tomados de Puentes Lanzados de Universidad de La Coruña (2012), p. s/n.
46
Figura 17: Construcciones Temporales del Puente: El Pretensado Axial de la Cubierta (A) y Lanzamiento (B). Fuente: Elaborada con datos tomados de Puentes Lanzados de Universidad de La Coruña (2012), p. s/n.
Figura 18: Lanzamiento Completo del Puente. Fuente: Elaborada con datos tomados de Puentes Lanzados de Universidad de La Coruña (2012), p. s/n
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El puente Caroní carece de una serie de mantenimiento que en el
tiempo no se han hecho, porque las grandes estructuras se encuentran en su
mayoría bajo la jurisdicción de la Administración Pública y requieren para su
mantenimiento una planificación adecuada para su correcta conservación.
Por otra parte, las causas que originaron las grietas y fisuras sobre el
puente Caroní fueron: Incremento de las cargas, inestabilidad elástica o
pandeo, deslizamiento del terreno, fallos en las cimentaciones y
enraizamiento de árboles y arbustos.
Los deterioros que pueden observarse en forma de coqueras y
desprendimientos, fueron causados por: La ausencia o pérdida del
recubrimiento en las armaduras, impermeabilización incorrecta o faltante,
lavado de juntas entre ladrillos por filtraciones, contaminación de áridos, y
efectos por presencias de microorganismos. Es por ello, que existen diversos
factores que podrían haber socavado los cimientos del puente, por ausencia
de soleras necesarias y la acción continúa del agua. Mientas que los muros y
estribos del puente sufren deslizamientos o cabeceos originados en el
incremento notable de cargas, enraizamiento de árboles, terreno mal
compactado, riadas o acción del agua, y deslizamiento de tierra.
Los apoyos del puente fueron afectados por el dimensionamiento
incorrecto de los apoyos y el exceso o falta de reacción vertical. Y las
estructuras metálicas del puente se vieron afectadas por: la acción erosiva
continua por fenómenos climáticos, deformaciones por el ataque del oxido, y
la ausencia de protección sobre las superficies metálicas. Además se
observó: La existencia de impactos producidos por el tráfico en bordillos,
barradillas, aceras y defensas del puente, deterioros por desgaste y
envejecimiento, y el deterioro por falta de mantenimiento.
48
Acciones Reológicas y la Influencia del Ambiente en el Deterioro de los
Elementos Estructurales
Para realizar una inspección precisa y eficiente, se utilizaron las
herramientas adecuadas. Las herramientas estándares fueron agrupadas en
seis (6) categorías que se muestran en los cuadros 7 y 8 y de las figuras 19,
20 y 21 que se usaron como lista de cotejo o chequeo para realizar el
reconocimiento.
Cuadro 7: Lista de Chequeo o Cotejo para las Actividades de Limpieza, Inspección General y Medición
ACTIVIDAD HERRAMIENTAS CHEQUEOLimpieza Escoba para quitar polvo y escombros
Cepillo de acero para remover del acero la pintura y la corrosión
Espátulas para remover la corrosión de la superficie de un elemento
Destornillador plano para la limpieza general y la investigación
Pala para remover suciedad y escombros
Inspección General
Cuchilla para tareas generales
Cincelador para examinar la superficie del concreto
Plomada para medir la alineación vertical
Cinturón de herramientas con bolsa de herramientas para sostener herramientas menores
Inspección visual
Binoculares para examinar a distancia
Foco para examinar lugares oscuros
Lupa Ligera para examinar de cerca las grietas
Espejos de inspección para inspeccionar áreas inaccesibles
Medición Cinta de medición de bolsillo y cinta de medición de 50 metros para medir las dimensiones
Calibrador o vernier para medir el grosor del elemento
Medidor de inspección óptica para la medición precisa del ancho de las grietas
49
Medidor de inclinación y transportador para determinar la inclinación del elemento
Termómetro para medir la temperatura
Nivel para medir las pendientes y hundimientos
Fuente: Elaborado por el autor (2012)
Cuadro 8: Lista de Chequeo o Cotejo para las Actividades de Medición y Varios
ACTIVIDAD HERRAMIENTAS CHEQUEODocumentación Fórmula de inspección, portapapeles y lápiz
Cuaderno de campo
Regla para dibujar
Cámara digital para documentación visual
Tiza o marcadores para identificar los elementos y fotografías
GPS portátil para medir las coordenadas de un puente
Varios Cinturón y gancho de seguridad para una inspección segura en lugares altos
Prensa en C que brinda una tercera mano para la medición
Botiquín de primeros auxilios para cortadas pequeñas y picaduras de abejas
Repelente de insectos y mata avispas
Papel sanitario y toallas para emergencias y limpieza
Casco para protección de la cabeza
Chaleco para visibilidad del trabajador
Botas de hule
Linterna
Equipos para comunicación como radios
Guante
Fuente: Elaborado por el autor (2012)
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Figura 19: Herramientas de Limpieza e Inspección General
Figura 20: Herramientas de Inspección Visual y Medición
Figura 21: Herramientas de Documentación y Equipo
51
Determinar el Método de Acceso Requerido
Dentro del equipo de acceso a los elementos del puente se usaron
escaleras, plataformas de andamiaje, botes y brazos mecánicos que
consisten en una grúa unida a una plataforma que se introduce en el puente.
Este trabajo se hizo con el personal de la empresa contratada por la Alcaldía
para realizar el trabajo de mantenimiento preventivo del Puente Caroní.
Ejecutar la Inspección
La inspección visual y reológica se realizó para evaluar el deterioro del
puente. Los datos fueron utilizados para clasificar el grado de deterioro, tal
como sigue:
Superestructura
En el Puente Caroní se ha observado en general láminas sueltas,
desajustadas y fisuradas, debido a los problemas de fatiga de las uniones
soldadas, en muchos casos intermitentes y de regular calidad, tal como se
visualiza en la figura 22 y también se encuentra deteriorada la superficie de
rodadura en los terraplenes de acceso para el puente, tal como se observa
en la figura 23, lo que trae como consecuencia que los conductores pueden
perder el control de sus vehículos cuando se movilizan a velocidad sobre él,
o cuando el pavimento se encuentra húmedo.
52
Figura 22: Lámina Suelta al Comienzo del Puente Caroní.
Figura 23: Superficie de Rodadura en el Terraplén del Puente.
En la inspección ocular, se pudo constatar que existen desniveles y el
mal manejo de las aguas de escorrentía sobre el tablero, tal como se
visualiza en la figura 24, obligando en algunos casos a maniobrar los
vehículos de manera de no perder el control del mismo sobre el puente.
Figura 24: Inexistencia de Drenajes
53
Además se pudo constatar que el pavimento en la losa del puente
funciona como una superficie de rodamiento y tiene como objetivo proveer
adicional a la losa contra el clima y el tráfico. Si bien es cierto, que el
pavimento no es un miembro estructural, genera carga muerta al puente, por
lo tanto, el espesor del pavimento debe ser mínimo. Por ejemplo, para un
asfaltado de 7 cm de espesor en un ancho de vía de 10 metros y en una
longitud de trabajo de 30 metros se obtiene un peso total de 40,11 toneladas,
tal como se muestra en la ecuación 1:
0,07 mts x 10 mts x 30 mts x 1,91 TM/mts3 = 40,11 Toneladas Ec. 1
Es decir, el peso es casi equivalente al peso de la carga máxima del
vehiculo que pasa por el puente. Por lo anterior, técnicamente las
sobrecapas del pavimento en la losa del puente son totalmente prohibidas.
Dentro de este elemento, se evaluaron varios tipos de daños, tal como se
describen a continuación:
Ondulación
Es una deformación plástica de la capa asfáltica, debido generalmente a
una pérdida de estabilidad de la mezcla en climas calidos por mala
dosificación del asfalto, uso de gigantes blancos o agregados redondeados.
Muchos de los casos suelen de presentarse en las zonas de frenado o
aceleración de los vehículos.
Otra causa puede estar asociada a un exceso de humedad en la
subrasante, en cuyo caso, el daño afecta toda la estructura del pavimento.
Además puede ocurrir debido a la contaminación de la mezcla asfáltica con
finos o materia orgánica.
Bajo este contexto, las causas más probables son:
Pérdida de la estabilidad de la mezcla asfáltica,
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Exceso de compactación de la carpeta asfáltica.
Exceso o mala calidad del asfalto,
Insuficiencia de triturados (caras fracturadas),
Falta de curado de las mezclas en la vía,
Acción del tránsito en zonas de frenado y estacionamiento.
En el cuadro 9, se define el grado de daño en el asfalto debido a las
ondulaciones y en la figura 25 se muestra una fotografía.
Cuadro 9: Grado de Deterioro por Ondulación
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 Sin ondulación2 La profundidad de la ondulación es menor a 2,0 cm3 La profundidad de la ondulación está entre 2,0 y 4,0 cm4 La profundidad de la ondulación es mayor a 4,0 cm5 Es necesario detener el vehiculo para esquivar la ondulación
Fuente: Elaborado con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
Figura 25: Ondulaciones en el Pavimento del Puente
Las severidades que se pueden presentar son las siguientes:
Baja con una profundidad máxima menor que 10 mm., causa vibración
al vehiculo, la cual no genera incomodidad al conductor.
55
Media tiene una profundidad máxima entre 10 y 20 mm, causando una
mayor vibración al vehiculo y cierta incomodidad al chofer.
Alta con una profundidad máxima de 20 mm. que causa una vibración
excesiva que puede generar un alto grado de incomodidad y obliga al
conductor reducir la velocidad por su seguridad y la de sus acompañantes.
La ondulación se mide en metros cuadrados (mts2) de área afectada y la
evolución probable es hacia la exudación o ahuellamiento.
Abultamiento
Este deterioro se asigna a los abombamientos o prominencias que se
presentan en la superficie del pavimento. Puede presentarse bruscamente
ocupando pequeñas áreas o gradualmente en áreas grandes, acompañados
en algunos casos por fisuras, tal como se visualizan en la figura 26.
Se generan principalmente en la expansión de la subrasante o en las
capas de concreto asfáltico colocado sobre las placas de concreto rígido, el
cual se deforma al existir presiones bajo la capa asfáltica, como las
generadas por procesos de bombeo.
Figura 26: Abultamiento en el Pavimento del Puente.
56
También puede corresponder a una ondulación localizada, generada por
las causas indicadas en la ondulación. La severidad y la unidad de medición
aplican los mismos criterios establecidos para la ondulación. Su evolución
probable será la fisuración, desprendimientos, exudación o ahuecamiento.
Hidroplaneo Vial
Se produce cuando los cauchos de un vehículo pierden contacto con el
pavimento por una película de agua, y por consiguiente, disminuye o se
elimina el poder de adherencia de las ruedas, tal como se visualiza en la
figura 27. Debe tenerse en cuenta que aún cuando las cubiertas se
encuentren en buen estado, si la cantidad de agua acumulada excede la
profundidad de los surcos de los cauchos, se corre el riesgo de que aparezca
el efecto de hidroplaneo.
El hidroplaneo o patinazo del automóvil depende de la velocidad y hasta
por ráfagas de viento, que puede dar como resultado que el vehículo salga
patinando en todas direcciones sin que el conductor pueda controlarlo. El
problema encima del puente no se limita a automóviles y camiones
solamente, sino a cualquier vehículo con ruedas, porque las presiones
hidrodinámicas que se producen del contacto de los cauchos en movimiento
con el pavimento, desplazan el agua estacionaria formando una cuña de
agua en el punto de contacto entre la llanta y el pavimento, tal como se
visualiza en la figura 28.
Figura 27: Hidroplaneo de un Vehiculo.
57
Figura 28: Presiones Hidrodinámicas y Frenado sobre el Caucho en caso de Hidroplaneo.
La cuña sigue aumentando con la velocidad hasta que la acumulación
del agua es suficiente para separar la llanta del pavimento. Cuando esto
sucede los cauchos empiezan a subirse o montarse sobre la superficie del
agua. Puede ocurrir que el conductor inexperto circule un tramo sin notar la
falta de adherencia y que recién ante una maniobra imprevista se percate de
que no tiene plano dominio del vehículo, o bien que ante una frenada de
emergencia descubre que la distancia de frenado sea inconvenientemente
mayor.
Para evitar este efecto es importante considerar lo siguiente:
Los cauchos deben tener una adecuada presión de inflado, con surcos o
dibujos de una correcta profundidad.
Cuando por efecto de la lluvia, el pavimento comience a estar mojado,
se debe disminuir inmediatamente la velocidad.
Es recomendable circular por las rodadas de los vehículos que transiten
adelante.
58
Es importante estar alerta ante cualquier señal que indique que el
vehiculo ha comenzado a estar bajo el efecto del hidroplaneo, tales como la
falta del sonido de chapaleo al transitar o síntomas que denoten que el
vehiculo no tiene suficiente agarre o buen frenado.
Hundimiento
Corresponden a depresiones localizadas en el pavimento con respecto
al nivel de la rasante. Este tipo de daño puede generar problemas de
seguridad a los vehículos, especialmente cuando contiene agua puede se
puede producir hidroplaneo. Los hundimientos pueden estar orientados de
forma longitudinal o transversal al eje de la vía, o pueden tener forma de
medialuna. La figura 29 muestra el hundimiento en el puente Caroní.
Las causas que producen los hundimientos son aquellas asociadas con
problemas que en general afectan toda la estructura del pavimento, entre las
cuales se encuentran:
Asentamientos de la subrasante,
Deficiencia de compactación de las capas inferiores del pavimento, del
terraplén o en las zonas de acceso al puente,
Deficiencias de drenajes que afectan a los materiales granulares,
Diferencia de rigidez de los materiales de la subrasante en los sectores
de transición entre corte y terraplén,
Deficiencias de compactación de rellenos en zanjas que atraviesan la
calzada.
Circulación de tránsito muy pesado.
59
Figura 29: Hundimiento del Pavimento sobre el Puente
Las severidades de los hundimientos son:
Baja cuando la profundidad es menor que 20 mm., y causa poca
vibración al vehiculo sin generar incomodidad al conductor.
Media se presenta cuando la profundidad es entre 20 y 40 mm y causa
mayor vibración al vehiculo, generando incomodidad al chofer.
Alta cuya profundidad es mayor que 40 mm, causando vibración
excesiva que puede generar un alto grado de incomodidad, haciendo
necesario reducir la velocidad del vehiculo por la seguridad del conductor y
sus acompañantes, si se diera el caso.
La evolución posible será fisuración, desprendimientos y movimientos
en masa.
Surcos
Son deformaciones en el pavimento originadas por el paso continuo de
las ruedas de los vehículos. Es similar a las ondulaciones, pero se extiende
longitudinalmente. El grado del deterioro en el asfalto ocasionado por los
surcos se muestra en el cuadro 10 y la figura 30 muestra una fotografía con
los surcos presentadas en el Puente Caroní.
60
Las causas de los surcos se da por distribución transversal defectuosa
de ligante bituminoso o del agregado, lo que genera el desprendimiento de
los agregados, en concreto asfáltico está relacionado con la erosión
producida por agua en zonas de alta pendiente.
Cuadro 10: Grado de Deterioro por los Surcos
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 No hay surcos2 La profundidad de los surcos es menor a 2,0 cm3 La profundidad de los surcos está entre 2,0 y 4,0 cm4 La profundidad de los surcos es mayor a 4 cm5 Es necesario detener el vehiculo para esquivar los surcos
Fuente: Elaborado por el autor con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
Se mide en metros cuadrados (mts2) y no tiene ningún grado de
severidad asociados. Sin embargo, su evolución probable será la pérdida del
agregado, el descaramiento de asfalto o un bache.
Grietas
Son fisuras o cavidades que se producen generalmente por vibraciones
61
y cambios de temperatura. El grado de daño en el asfalto se define en el
cuadro 11 y la figura 31 muestra una fotografía sobre la superficie del
rodamiento.
Figura 30: Surcos presentados en el Puente Caroní
Cuadro 11: Grado de Deterioro por las Grietas
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 No se observar grietas2 El espesor de la grieta es menor a 5,0 mm3 El espesor de la grietas está entre 5,0 y 10,0 mm4 Se observan grietas en red5 Se observan grietas en red y en algunas partes hay
desprendimiento del concretoFuente: Elaborado por el autor con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
Figura 31: Grietas Presentadas en el Puente Caroní.
62
Descascaramiento del Pavimento
Es un deterioro que corresponde al desprendimiento de parte de la capa
asfáltica superficial, sin llegar a afectar las capas subyacentes, tal como se
muestra en la figura 32.
Figura 32: Descascaramiento del Pavimento.
Baches en el Pavimento
Es la desintegración total de la carpeta asfáltica que deja expuestos los
materiales granulares lo cual lleva al aumento del área afectada y al aumento
de la profundidad debido a la acción del tránsito. Dentro de este tipo de
deterioro se encuentran los ojos de pescado que corresponden a baches de
forma rodeada y profundidad variable, con bordes bien definidos que resultan
de una deficiencia localizada en las capas estructurales.
El grado de deterioro en el asfalto por los baches está definido en el
cuadro 12 y la figura 33 muestra una fotografía de un bache. Este tipo de
deterioro puede presentarse por la retención de agua en zonas fisuradas que
ante la acción del tránsito produce reducción de los esfuerzos efectivos
generando deformaciones y la falla del pavimento. Este deterioro ocurre
siempre como evoluciona de otros daños, especialmente de piel de cocodrilo.
63
También es consecuencia de algunos defectos constructivos, por
ejemplo, carencia de penetración de la imprimación en bases granulares o de
una deficiencia de espesores de capas estructurales. Puede producirse en
zonas donde el pavimento o la subrasante son débiles.
Cuadro 12: Grado de Deterioro por Baches
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 No se observan baches2 La profundidad del bache es menor a 20,0 mm3 La profundidad del bache está entre 20,0 y 50,0 mm4 La profundidad del bache es mayor que 50,0 mm5 Es necesario detener el vehiculo para esquivar los baches
Fuente: Elaborado por el autor con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
Figura 33: Baches en el Pavimento del Puente (Grado 2)
Sus severidades se pueden clasificar por profundidad así:64
Baja con una profundidad de afectación menor o igual que 25 mm,
corresponde al desprendimiento de tratamientos superficiales o capas
delgadas.
Media con una profundidad de afectación entre 25 y 50 mm, deja
expuesta la base.
Alta con profundidad de afectación mayor que 50 mm, que llega a
afectar la base granular.
Se mide en metros cuadrados (mts2) de área afectada registrando la
mayor severidad existente y su evolución probable es la destrucción de la
estructura.
Parche
Corresponden a áreas donde el pavimento original fue removido y
reemplazado por un material similar o diferente, ya sea para reparar la
estructura a nivel del concreto asfáltico o hasta los granulares o para permitir
la instalación o reparación de alguna red de servicios, como la de
acueductos, gas, entre otras.
A pesar de que dicha área puede no presentar daños en el momento de
la inspección, es necesario reportar su extensión porque indica la existencia
de un deterioro anterior. Aunque para el registro de los daños en el formato
de campo, estas intervenciones se reportan como parches, debe tenerse en
cuenta lo siguiente:
Cuando la intervención realizada comprendió el reemplazo del espesor
parcial o total del concreto asfáltico, esta se conoce como parcheo.
Cuando la intervención realizada comprendió el reemplazo parcial o total
de granulares, esta se conoce como bacheo.
65
La figura 34 muestra un parche.
Figura 34: Parcheo.
Las causas del deterioro propio del parche pueden establecerse
teniendo en cuenta el tipo de daño que presente. Sin embargo, pueden estar
asociadas principalmente a:
Procesos constructivos deficientes,
Progresión del daño inicial por el cual debió realizarse el parcheo,
cuando la intervención fue inadecuada para solucionar el problema),
Deficiencias en las juntas,
Propagación de daños existentes en las áreas aledañas al parche.
Las severidades más importantes son:
Baja: El parche está en muy buena condición y se desempeña
satisfactoriamente,
Media: El parche presenta daños de severidad baja o media y
deficiencias en los bordes.
Alta donde el parche está deteriorado gravemente, presentándose
daños de severidad alta y requiere ser reparado de inmediato.
66
Se mide en metros cuadrados (mts2). Para el reporte del daño es
necesario anotar el área del parche y cuando éste sea muy grande y no
presente afectación en toda su longitud, se reporta además el área afectada
en la parte del formato correspondiente al área de la reparación y también
debe anotarse en las aclaraciones el tipo de daños presentes en el parche y
en las zonas aledañas a él, si éstas últimas más afectadas.
De acuerdo con la naturaleza del daño, sin embargo, puede existir una
aceleración del deterioro general del pavimento.
Exudación
Este tipo de daño se presenta con una película o afloramiento del ligante
asfáltico sobre la superficie del pavimento generalmente brillante, resbaladiza
y usualmente pegajosa. Es un proceso que puede llegar a afectar la
resistencia del deslizamiento, tal como se visualiza en la figura 35.
Figura 35: Exudación del Pavimento.
Las causas de la exudación se generan cuando la mezcla tiene
cantidades excesivas de asfalto haciendo que el contenido de vacíos con
aire de la mezcla sea bajo, y sucede exclusivamente en épocas calurosas.
También puede darse por el uso de asfaltos muy blandos o por derrame de
ciertos solventes.
67
Las severidades pueden clasificarse de acuerdo con el espesor de la
película de asfalto exudado, teniendo en cuenta qué tanto se ha cubierto los
agregados superficiales:
Baja cuando la exudación se hace visible en la superficie, aunque en
franjas aisladas y de espesor delgado que no cubre los agregados gruesos.
Media cuando la apariencia es característica porque el exceso de asfalto
libre que conforma una película que cubre parcialmente los agregados, con
frecuencia localizada en las huellas del tránsito, se torna pegajoso.
Alta en el momento que la presencia de una cantidad significativa de
asfalto en la superficie cubre casi la totalidad de los agregados, lo que le da
un aspecto húmedo de intensa coloración negra y se hace pegajoso.
Este tipo de daños se mide en metros cuadrados (mts2) de acuerdo a la
severidad.
Sobrecapas de Pavimento sobre la Losa del Puente
Las sobrecapas son capas adicionales sobre la superficie
principalmente. Estas son prohibidas por lo que cuando se observa una
indiscriminada sobrecapa de asfalto, el grao del daño debe ser
automáticamente cinco. El grado del deterioro está definido en el cuadro 13
y la figura 36 muestra una fotografía del puente con sobrecapas de
pavimento.
Los principales daños encontrados en la inspección de acuerdo con lo
expuesto en el cuadro 14, corresponde a la falta de capacidad estructural y la
descomposición, lo cual se relaciona por el aumento de las cargas por eje de
tráfico. Además, también se presenta humedad debido a drenes cortos, no
inclinados, en la losa, que generan corrosión, tanto en los elementos de la
superpestructura como en las pilas, tal como se visualiza en la figura 37.
68
Cuadro 13: Grado de Deterioro por Sobrecapas de Asfalto
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 No se observan sobrecapas de asfalto2 No aplica3 Se observa una sobrecapa de asfalto4 No aplica5 Se observa más de una sobrecapa de asfalto
Fuente: Elaborado por el autor con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
Figura 36: Sobrecapas de Asfalto del Puente Caroní
Figura 37: Corrosión en los Apoyos del Puente
69
Cuadro 14: Evaluación del Estado de los Componentes de la Superficie del Puente, Juntas de Expansión y Pilas del Puente Caroní
CalificaciónSuperficie del
PuenteJuntas de Expansión
Pilas
Fecha de Inspección 2007 2011 2007 2011 2007 2011
Bueno (0-1-2) 69% 85% 53% 63% 78% 85%
Regular (3) 20% 35% 14% 20% 2% 8%
% Inspección Especial Requerido
18% 25% 15% 20% 31% 40%
Tipo de DañoSuperficie del
PuenteJuntas de Expansión
Pilas
Fecha de Inspección 2007 2011 2007 2011 2007 2011
Daño estructural 26% 46% 7% 13% 10% 25%
Vibración 5% 15% 5% 17% 5% 13%
Impacto 3% 10% 24% 30% 5% 31%
Erosión y socavación 5% 15% 5% 10% 5% 20%
Daño concreto y acero expuesto
15% 30% 10% 25% 5% 25%
Descomposición 20% 40% 3% 10% 5% 7%
Infiltración 5% 10% 28% 40% 5% 12%
Fuente: Elaborado con datos suministrados por el Personal del Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Guayana (2011)
Apoyos
El daño típico más frecuente es la corrosión generalizada en los apoyos,
como se observa en la figura 38. Esta corrosión es causada por la falta de
control de la infiltración de 28% en el año 2007 a un 40% en el año 2011, tal
como se muestra en el cuadro 14, debido en muchos casos a que se tienen
dispositivos de juntas no adecuadas y la falta de mantenimiento.
El estado de los apoyos, se ha afectado, por el aumento del impacto y
un detallado regular, encontrando fallas en las soldaduras de conexión, que
por ahora no dan problema para los conductores, pero que si se sigue 70
deteriorando puede causar problemas en el exterior y baches imposibles de
recuperar.
Figura 38: Corrosión en la Superestructura del Puente Caroní
Losa
En la losa del Puente Caroní se encontraron aceros expuestos, falta de
recubrimiento y fisuras estructurales y no estructurales. Además, por la
inadecuada localización y construcción de los drenes, se ha generado
infiltración y se observan en general eflorescencias y descomposición del
concreto, tal como se muestra en las figuras 39, 40 y 41.
Figura 39: Manchas de Humedad en las Vigas Longitudinales y Transversales del Puente Caroní
71
Figura 40: Desprendimiento de los Elementos de Contención, Humedad y Falta de Mantenimiento.
Figura 41: Corrosión del Acero por Drenes Tapados por Sobrecarga y Procesos de Mantenimientos Inconclusos.
Los problemas más comunes en este tipo de puentes son la infiltración y
la fractura de las soldaduras que unen el peso metálico con las vigas
longitudinales, lo que genera laminas levantadas. Además, se han
identificado problemas de corrosión generalizadas, producto del cierre de los
drenes, lo que obliga a que el agua pluvial es lixiviada a través de la
estructura, tal como se muestra en la figura 42.
Vigas, Largueros y Diafragmas
Cabe destacar que en el caso de las barandas de acero, se evaluaron
tres (3) tipos de daños: Oxidación, corrosión y ausencia o faltante.
72
Figura 42: Problemas de Corrosión Interna y los Drenes se encuentran Cerrados Producto de un Mantenimiento Incompleto
Oxidación
Es la reacción química que se produce en el acero al estar en contacto
con el agua, ya sea dulce o salada, o por la humedad del medio ambiente, lo
que puede producir daños en el refuerzo de los elementos. La oxidación se
observa como una capa de color rojizo café que se va formando en la
superficie del acero. El grado de deterioro por la oxidación de las barandas
está definido en el cuadro 15 y la figura 43 muestra la oxidación del
elemento.
Cuadro 15: Grado de Deterioro por Oxidación
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 No se observa oxidación en el elemento
2 Se observa comienzos de oxidación
3 20% del elemento está cubierta con oxidación
4 50% del elemento está cubierta con oxidación
5 Más del 50% de la superficie del elemento está cubierto con oxidación
Fuente: Elaborado por el autor con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
73
Figura 43: Oxidación (Baranda de Acero) con un Grado 4.
Corrosión
Es la alteración causada por el ambiente en el elemento, empieza como
oxidación y si no se le da algún tratamiento o se le brinda alguna protección
al elemento llegándose a dar la corrosión, lo que produce una reducción de
la sección de la pieza de acero. En el cuadro 16 se muestran los grado de
deterioro debido a la corrosión y la figura 44 muestra parte de baranda
corroída.
Cuadro 16: Grado de Deterioro por Corrosión
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 No se observa corrosión en el elemento
2 Se observa el principio de la corrosión
3 La corrosión creció y ha ocasionado orificios en partes del elemento
4 Algunas partes del elemento están reducidas por corrosión
5 Algunas partes del elemento se han perdido por la corrosiónFuente: Elaborado por el autor con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
74
Faltante o Ausencia
Se refiere a la pérdida parcial o total de algún elemento. En el caso de
las barandas, el cuadro 17 muestra el grado de daño por baranda faltante.
En el año 2011, no existían barandas sobre el puente, como se evidencia en
la figura 44.
Figura 44: Ausencia de las Barandas sobre el Puente Caroní en el año 2011.
Cuadro 17: Grado de Deterioro por Baranda Faltante
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 Se cuenta con la totalidad de la baranda2 Algunas partes de la baranda están dañadas3 Hace falta menos del 10% de la baranda4 Hace falta entre el 10% y el 30% de la baranda5 Hace falta más del 30% de la baranda
Fuente: Elaborado por el autor con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
Actualmente existen barandas que están pintadas de rojo, tal como se
visualiza en la figura 45, lo que no está permitido, según la Norma 187-92 de
COVENIN, que establece que la definición y clasificación de los colores y
señales de seguridad. Cuando el color rojo se usa sobre señales de
seguridad como las barandas indica prohibición parada e incendio y debe
usarse en señales de prohibición, equipos contra incendio y su ubicación. El
color ideal para las barandas debería ser el amarillo porque denota
precaución de zona de peligro.
75
Figura 45: Barandas en el Puente Caroní.
Evaluación de los Sistemas de Drenaje del Puente para Conocer las
Condiciones de Funcionamiento de los Mismos
Para realizar esta fase del trabajo, se tomaron en cuenta los pasos
siguientes:
Filtraciones de Agua
La filtración de agua a través de cualquier junta del puente contribuye al
deterioro del concreto. Esta filtración de agua a través de la junta de
expansión fue inspeccionada en el asiento de los apoyos del puente y en el
muro de la subestructura. Los grados de daño debido a la filtración de agua
se muestran en el cuadro 18 y en la figura 46.
Cuadro 18: Grado de Deterioro por Filtración de Agua en las Juntas de Expansión
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 No hay filtración de agua proveniente de las juntas de filtración2 Se observaron filtraciones en algunas partes de los asientos
del puente3 Se observaron filtraciones en menos del 50% del muro y la
viga cabezal4 Se observaron filtraciones en más del 50% del muro y la viga
cabezal5 Las filtraciones cubren toda la pared frontal y la viga cabezal
Fuente: Elaborado por el autor con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
76
Figura 46: Efectos de las Filtraciones en el Puente Caroní
Movimiento Vertical
Se refiere al caso en que las juntas de expansión presenten algún
desplazamiento vertical, debido a la falta de un sistema de drenaje propio del
Puente Caroní El cuadro 19 muestra el grado del deterioro por el movimiento
vertical de la junta de expansión, y la figura 47 muestra esta falla.
Cuadro 19: Grado de Deterioro por Movimiento Vertical de la Junta de Expansión
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 No se observan movimientos2 Se observan pequeños movimientos3 Algunas partes se mueven verticalmente y se detectaron
ciertos sonidos4 Algunas partes se mueven considerablemente o se detectaron
grandes sonidos5 La velocidad del vehiculo debe reducirse antes de la junta de
expansiónFuente: Elaborado por el autor con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
77
Figura 47: Movimiento Vertical de la Junta de Expansión Producida por la Falta de Drenajes
Descascaramiento
Es la determinación local o desprendimiento de una superficie terminada
de concreto endurecido como resultado de cambios de temperatura, pobre
procedimiento constructivo, algún daño en el acero de refuerzo, falta de
mantenimiento y la falta de drenajes. En el cuadro 20 se muestra el grado
del daño y la figura 48 muestra el descascaramiento de la superficie de la
estructura.
Cuadro 20: Grado de Deterioro por Descascaramiento en Superficie del Concreto
GRADO DE DETERIORO
DESCRIPCIÓN
1 No se observa descascaramiento en la superficie de la estructura2 Se observa el principio del descascaramiento3 Ha crecido el descascaramiento en algunas partes de la
superficie de la estructura4 Se observa un considerable descascaramiento5 Se observa un considerable descascaramiento y oxidación
Fuente: Elaborado por el autor con datos entregados por el Colegio de Ingenieros de Venezuela, Seccional Ciudad Guayana (2012).
78
Figura 48: Descascaramiento de la Estructura del Puente
Ataque por Agua de Desagüe
Bajo condiciones de alta concentración de aguas de desagüe, baja
velocidad de flujo y alta temperatura en la tubería de desagüe, puede
generar en ésta hidrogeno sulfurado como resultado de la acción oxidante de
las bacterias aeróbicas sobre los compuestos de azufre presentes en las
aguas pluviales y negras.
Entre los hidrógenos sulfurados se condensa en las superficies
húmedas por encima del agua y es oxidado, por las bacterias aeróbicas, a
anhídrido sulfuroso y luego a anhídrido sulfúrico, el cual en presencia de la
humedad forma el altamente corrosivo ácido sulfúrico y la destrucción del
concreto.
El concreto atacado presenta un revestimiento de color blanco
amarillento sobre su superficie escamosa, la misma que sufre un
descascaramiento intermitente que puede producir ablandamiento y
desprendimiento del agregado, tal como se muestra en la figura 42.
79
Figura 49: Ataque por Agua de Desagües, tanto de Aguas Pluviales como de Aguas Servidas en el Puente Caroní
Humedad Ambiental
La presencia de agua es imprescindible para la corrosión en medios
neutros y alcalinos, pues interviene en el proceso catódico de reducción del
oxigeno, tal como se verifica en la ecuación 2:
2H2O + O2 + 4e- 4OH+ Ec. 2
El contenido en agua de los poros es función, en situaciones o no
saturación, de la humedad relativa (HR) del ambiente. La humedad
relevante, es decir, la que influye en los procesos de corrosión, es realmente
contenida en los poros. A este respecto, debe tenerse presente que la
humedad ambiental y la del concreto sólo coinciden en regimenes
estacionarios y que en condiciones cambiantes es mayor la humedad del
80
concreto, porque éste pierde agua a menor velocidad de lo que gana a causa
de la existencia de tensiones capitales.
Condiciones de Uso del Puente para Verificar su Funcionalidad
Las condiciones de uso del Puente Caroní han traído como
consecuencia una serie de deterioros que se explican a continuación.
Deterioros en la Vía
El estado de conservación de la superficie de rodadura influye en la
velocidad y en la seguridad de circulación de los vehículos, por ejemplo, la
existencia de baches puede ocasionar accidentes de tránsito.
Entre los deterioros encontrados en el Puente Caroní, se pueden
mencionar:
Deterioros de la Superficie
Bache con Pérdida de Base
Es la desintegración total de la superficie de rodadura que puede
extenderse a otras capas del pavimento, formando una cavidad de bordes y
profundidades irregulares, tal como se muestra en la figura 50.
Figura 50: Baches con Pérdida de Base presentes en el Puente Caroní.
La influencia en la seguridad vial del bache estriba en el peligro de
accidente, tanto al intentar esquivarlo como si se pisa, por pérdida del control
del vehiculo. También existe un riesgo de accidente especialmente grave
81
para los motociclistas. Peligro de rotura de alguna pieza del vehiculo,
reventón de ruedas y amortiguador.
Exudación de Asfalto
Consiste en el afloramiento de un material bituminoso de la mezcla
asfáltica a la superficie del pavimento, formando una película continua de
ligante, creando una superficie brillante, reflectante, resbaladiza y pegajosa
durante el tiempo calido, tal como se visualiza en la figura 51. Generalmente,
este defecto aparece en la huella de los vehículos.
Figura 51: Exudación en el Pavimento del Puente,
El principal problema asociado a este deterioro es la pérdida de
resistencia al deslizamiento, lo cual es una condición de riesgo para los
conductores. La exudación ocurre principalmente en la época calurosa del
año y las principales causas son:
Exceso de cemento asfáltico en una o más de las capas del pavimento,
Riego de imprimación o liga demasiado gruesa, que no es conveniente
sobre el puente, pero que en la figura 36, se muestra que se ha hecho varias
veces sobre el puente, creando supercapas.
Carencia de vacíos en la mezcla asfáltica.
El exceso de carga sobre el pavimento en épocas calurosas, induce al
afloramiento del ligante asfáltico.
82
Los niveles de severidad se establecen en función de la reducción que
experimente la resistencia al deslizamiento. Cuando se carece del
instrumental, como sucedió en el momento que se hizo la inspección ocular
con el personal de mantenimiento de la Alcaldía de Caroní, se clasificó de
esta forma:
Baja: El área de pavimento, especialmente la huella, presenta un color
ligeramente más oscuro que el resto de la superficie. En este caso, no se
aplica técnica de reparación,
Media: La zona presenta un cambio de textura debido a la película
superficial de asfalto que se ha formado. Para reparar el área, hay que
fresar y recapar.
Alta: En la zona afectada, la superficie se presenta brillante, casi no
puede verse el árido y con altas temperaturas ambientales, como sucede
actualmente, los cauchos de los vehículos dejan marcas. Para repararla, hay
que usar el mismo procedimiento que en el caso de la severidad media.
Deformaciones
Fisuras del Pavimento
Es la deformación permanente longitudinal a lo largo de los carriles del
tránsito y donde el largo es superior a 80 cm. Se producen en uno o más
carriles de rodadura, tal como se visualizan en la figura 52.
En el contexto de la ciencia de los materiales, el término fatiga, se define
como la disminución de la resistencia mecánica de los materiales, al
someterlos a esfuerzos repetidos. En este caso, los esfuerzos que produce
la fatiga del pavimento, son principalmente los generados por las cargas del
tráfico.
83
La estructura de un pavimento asfáltico urbano está compuesta de
varias capas, y la fatiga se desencadena por efectos de los esfuerzos
repetidos, en cualquiera de éstas.
Figura 52: Fisuras del Pavimento del Puente Caroní.
Los principales factores que favorecen el desarrollo de la fatiga son:
Vehículos que exceden el nivel de carga para el cual fue diseñado el
pavimento,
Deficiencia en la capacidad de soporte de la estructura del pavimento.
Esta puede ser consecuencia de una mala compactación y/o de espesores
insuficientes de las capas. También, la deficiencia de la estructura, puede
ser generada por un inadecuado sistema de drenaje, ya que al penetrar el
agua en las capas subyacentes, éstas pierden capacidad de soporte.
Mezclas asfáltica demasiado rígidas. Esto impide que la capa asfáltica
pueda deformarse al recibir cargas, ya que al ser rígida, se torna frágil. El
exceso de rigidización puede ser consecuencia de un mal diseño de mezcla
y/o del envejecimiento del asfalto.
Los niveles de severidad fue medida si el largo total de las grietas
existentes en la superficie sobrepasó los 0,5 ml por mts2 de superficie, y en el
caso en estudio, se pudieron verificar en cada nivel siguiente::
84
Baja: La gran mayoría de las fisuras del área deteriorada tienen un
ancho que no supera los 3 mm. Y para repararlas lo único que se necesita
es lechada asfáltica, que es
Media: Existe un patrón definido de agrietamiento, con un ancho
comprendido entre 3 y 10 mm. La reparación de este tipo de fisura debería
ser realizada con lechada asfáltica, micropavimento o microaglomerado en
caliente.
Alta: La mayoría de las grietas tienen un ancho mayor a 10 mm., que
son de las que se encontraron en el Puente Caroní. Para repararla es
necesario realizar una reparación de espesor parcial o completo, fresar y
recapar o reconstruir la carpeta asfáltica.
Ahuellamiento
Es un deterioro que se origina en cualquiera de las capas de un
pavimento asfáltico, pero que se manifiesta en la superficie de rodadura
como una depresión longitudinal canalizada en la huella de circulación de los
vehículos. En los pavimentos urbanos, como el del Puente Caroní, es
frecuente que este deterioro se encuentre acompañado de agrietamientos
por fatiga.
Las causas del ahuellamiento de la carpeta asfáltica pueden originarse
en:
Ahuellamiento en capas subyacentes (Base, sub-base y subrasante),
puede producirse por una inadecuada compactación de estas capas, ya que
en los primeros años de servicio del pavimento, las capas subyacentes se
comienzan a consolidar, con lo cual se produce un descenso de todas las
capas superiores, dando origen así al ahuellamiento en la superficie de
85
rodado. Otro factor que incide en este deterioro es la colocación de capas
con una capacidad de soporte inadecuada para las cargas recibidas.
Ahuellamiento en carpeta asfáltica es el resultado de una compactación
de la mezcla asfáltica también da origen a ahuellamiento. Pero el factor más
destacado, es el comportamiento viscoelastoplástico del asfalto. Al recibir
cargas, la carpeta asfáltica sufre:
Una deformación elástica se recupera en el tiempo,
Una deformación plástica se acumula con el paso de las cargas
Este fenómeno es más perceptible en zonas de tráfico lento o en zonas de
altas temperaturas, y en los primeros años de servicio del pavimento, en
donde el envejecimiento del asfalto es escaso, careciendo éste de rigidez.
Los niveles de severidad que se consiguieron en el Puente Caroní
fueron clasificados y medidas de esta forma:
Baja de profundidad máxima del ahuellamiento menor a 20 mm. La
reparación se puede realizar rellenando las huellas con mezcla asfáltica
hasta nivelar con la superficie adyacente.
Media: Cuya profundidad del ahuellamiento mayor a 20 mm. y menor a
40 mm. Se repara aplicando fresado y recapado.
Alta: Profundidad máxima de ahuellamiento mayor a 40 mm. Para
repararla es necesario aplicar un espesor parcial o completo.
Ondulación
Este deterioro es una forma de movimiento tipificada por ondas en la
superficie del pavimento asfáltico. El desplazamiento es una forma de
movimiento plástico consistente en un hundimiento y un levantamiento
localizado de la superficie del pavimento. Ocurre, generalmente, en los sitios
86
donde los vehículos frenan durante la bajada, en las curvas cerradas y donde
los vehículos golpean un resalte, como se visualiza en la figura 53
Las ondulaciones y desplazamientos usualmente se producen en las
capas asfálticas que carecen de estabilidad. La falta de estabilidad se
produce cuando la mezcla del concreto asfáltico es demasiada rica en
asfalto, aún cuando puede ser ocasionada por la alta proporción de
agregados finos o porque la superficie del pavimento tenga una superficie
demasiado lisa.
Figura 53: Ondulación sobre el Puente Caroní.
Para repararla se procede a escarificar el pavimento en aquellas zonas
donde está ondulado y haya desplazamiento, hasta la profundidad donde el
pavimento esté en buenas condiciones. Luego se limpia la zona dañada con
escobillón y aire comprimido. Se aplica un riego de liga o imprimación
dependiendo si el bache abarca en profundidad hasta la base granular o solo
la base de rodado. Se rellena la zona en reparación con concreto asfáltico a
nivel del pavimento circundante. Para finaliza, se compacta la zona reparada
con un rodillo o un compactador vibrante.
En vista de las variaciones de severidad que presentan los tipos de
fallas, y de esta manera se evalúa la calidad del tránsito.
Baja: Se perciben las vibraciones en el vehiculo, pero no es necesaria
una reducción de velocidad en aras de la comodidad.
87
Media: Las vibraciones en el vehiculo son tan excesivas que debe
reducirse la velocidad de forma considerable en aras de la comodidad y la
seguridad.
Alta: Las vibraciones del carro son tan excesivas que debe reducirse la
velocidad de forma considerable en aras de la comodidad y la seguridad.
La influencia de este deterioro sobre la seguridad vial estriba en la
pérdida del control del vehiculo, especialmente a altas velocidades y con el
pavimento mojado, puede producirse el hidroplano, consistente en la
ausencia del contacto del caucho y el pavimento, debido a la presencia de
una lamina de agua interpuesta, provocando el riesgo de un accidente por
salida de la calzada o por el alcance a otro vehículo.
La influencia de este deterioro sobre la seguridad vial implica un riesgo
de pérdida de estabilidad y adherencia en el vehiculo al alterar anormalmente
el trabajo de las suspensiones y mantenimiento del correcto contacto
neumático – pavimento. El riesgo para las motos es sensiblemente mayor
que para los vehículos de cuatro o más ruedas.
En caso de lluvia se puede acumular agua, añadiendo peligro de
deslizamiento por hidroplano, porquese pierde el contacto neumático –
pavimento por formación de agua interpuesta.
Abultamiento
Generalmente se ve como una onda que distorsiona el perfil de la
carretera. Para determinar el nivel de severidad de dalos, se debe evaluar la
calidad de tránsito.
Baja: Se perciben las vibraciones en el vehiculo, causando un ligero
rebote del vehículo pero creando poca incomodidad.
88
Media: Causan un excesivo rebote del vehiculo, creando una
incomodidad.
Alta: Provocan un excesivo rebote del vehículo, produciendo una
molestia importante o un alto potencial de peligro o daño severo del vehiculo.
Piel de Cocodrilo
Corresponde a una serie de fisuras interconectadas con patrones
irregulares, generalmente localizadas en zonas sujetas a repeticiones de
carga. La fisuración tiende a iniciarse en el fondo de las capas asfálticas,
donde los esfuerzos de tracción son mayores bajo la acción de las cargas.
Las fisuras se propagan a una superficie inicialmente como una o más
fisuras longitudinales paralelas, tal como se visualiza en la figura 54. Ante la
repetición de cargas de tránsito, las fisuras se propagan formando piezas
angulares que desarrollan un modelo parecido a la piel de cocodrilo.
Figura 54: Piel de cocodrilo sobre el Puente Caroní.
Otra característica usual de este deterioro, es que en una etapa
avanzada de su desarrollo, el alto nivel de severidad que alcanza, provoca
que se desprendan trozos de la carpeta de rodado, dando origen de este
modo, a la formación de baches.
La causa más frecuente es la falla por fatiga de la estructura o de la
carpeta asfáltica debido a:
Espesor de estructura deficiente,
89
Deformaciones de la subrasante,
Rigidización de la mezcla asfáltica en zonas de carga, por oxidación del
asfalto o envejecimiento.
Problemas de drenaje que afectan los materiales granulares,
Compactación deficiente de las capas granulares o asfálticas.
Deficiencias en la elaboración de la mezcla asfáltica, por exceso de
mortero en la mezcla, uso de asfalto de alta penetración lo que lo hace
deformable, y deficiencia de asfalto en la mezcla.
Reparaciones mal ejecutadas, que denota deficiencias de
compactación, juntas mal elaboradas e implementación de reparaciones que
no corrigieron el daño.
Todos estos factores pueden reducir la capacidad estructural o inducir
esfuerzos adicionales en cada una de las capas del pavimento, haciendo que
ante el paso del tránsito se generen deformaciones que no son admisibles
para el pavimento, lo que trae como consecuencia una fisura pronunciada.
Los niveles de severidad son:
Baja: Se presenta con una serie de fisuras longitudinales paralelas, que
pueden llegar a tener una abertura de 1 mm., principalmente en la huella,
que no presentan desportillamiento, con pocas o ninguna conexión entre
ellas y no existe evidencia de bombeo. Se repara con un sello superficial o
una sobrecarpeta.
Media: Las fisuras han formado un patrón de polígonos pequeños y
angulosos, que pueden tener un ligero desgaste en los bordes y aberturas
entre 1 y 3 mm., sin evidencia de bombeo. Para repararla es necesario
90
realizar un parcheo parcial o en toda la profundidad, prácticamente se hace
una reconstrucción.
Alta: Las fisuras evolucionan con una abertura mayor que 3 mm.,
presentando desgaste o desportillamiento en los bordes y los bloques se
encuentran sueltos o se mueven ante el tránsito, incluso llegando a presentar
descascaramientos y bombeo. Para repararla se debe parchear parcialmente
o hacer una reconstrucción.
Hidroplano
Muchos accidentes resultan de fenómenos naturales que afectar la
acción del automóvil. La lluvia, la niebla y el humo son grandes amenazas
para el conductor. Cuando estas condiciones hacen que la visibilidad sea
escasa, el conductor está obligado a encender las luces bajas de su vehiculo
en forma permanente.
También debe ajustar la velocidad a las condiciones atmosféricas, y
muchas veces detenerse hasta que la visibilidad le permita conducir con
seguridad. La lluvia es peligrosa en su comienzo porque crea en el camino
una película resbalosa por los derrames de aceite y grasa. Recuerde que las
hojas húmedas durante y después de la lluvia toman las calles o calzadas
tan resbaladizas como si estuvieran enjabonadas.
En estas condiciones, para evitar el patinaje, es recomendable bombear
el freno intermitentemente para disminuir la velocidad o detenerse. A baja
velocidad, el neumático corta el agua en el punto de contacto con el
pavimento y se mantiene en contacto absoluto con el mismo, como se
visualiza en la figura 55. Pero a más de 50 Km/hr. de velocidad, la cuña de
agua puede penetrar el punto de contacto del caucho con el pavimento
produciendo un hidroplaneamiento parcial, como se visualiza en la figura 56.
91
Figura 55: Caucho del Vehiculo en Contacto con el Pavimento.
Figura 56: Hidroplaneamiento Parcial del Caucho del Vehiculo con el Pavimento.
A una velocidad de más de 90 Km./hr, la cuña de agua puede aumentar
y el caucho deja de tener contacto completo con el pavimento,
produciéndose un hidroplaneamiento total, tal como se visualiza en la figura
57. De allí, que alcanzar un poco de viento, un lomo en el pavimento o un
leve movimiento del volante puede ocasionar una patinada incontrolable
sobre el asfalto del Puente. Es por eso, que los conductores admiten que no
es lo mismo conducir de día que de noche y está demostrado que el número
de accidentes aumenta al atardecer y durante la noche. Un buen conductor
debe tener en cuenta en estos casos:
Debe conducir a menor velocidad de la que acostumbra durante el día.
Las luces del vehiculo deben estar en perfectas condiciones.
92
Figura 57: Hidroplaneamiento Total del Caucho del Vehiculo sobre el Pavimento del Puente.
Esta recomendación es válida, tanto para la carretera como para la
ciudad y aun más si está sobre el Puente Caroní.
93
CONCLUSIONES
El Puente Caron Fue construido en hormigón pretensazo con una
longitud de 480 metros e inaugurado en 1964
Se armó por completo empujando el estribo a través de la construcción
de secciones, empujándolos en compases.
El muro frontal del estribo presenta rotura severa por compresión, con
exposición del acero de refuerzo en gran parte de la misma
Existencia de grandes grietas en el resto de la pantalla ocasionadas por
la falta de mantenimiento
Los deteriores en forma de coqueras y desprendimientos fueron
causados por la pérdida del recubrimiento en las armaduras,
impermeabilización incorrecta, lavado de juntas, contaminación de áridos y
efecto por presencia de microorganismos
El pavimento no es un miembro estructural, pero se deteriora con daños,
que van desde ondulaciones, surcos, agrietamiento, baches, sobrecapas,
abultamiento y otros.
Las grietas en el concreto son indicativo de futuros problemas en el
puente y en este caso, se deben a la carga viva y muerta.
Las juntas de expansión son la parte más importante del puente y se
pudo ver que presentan sonidos extraños, filtración de agua, desplazamiento
vertical y acero de refuerzo expuesto.
El descascaramiento o desprendimiento de una superficie terminada del
concreto es resultado de un procedimiento constructivo de los indigentes,
además, de los problemas de los desagües no controlados en la parte
pavimentada del puente.
94
La decoloración de la viga principal y las ampollas observadas se deben
a la corrosión que presenta el elemento acero.
Las barandas de acero no existían en 2011, pero las que fueron
acopladas actualmente están pintadas en un color rojo, que denota la falta de
conocimiento del personal de mantenimiento de la Alcaldía, porque este color
es usado para áreas de incendios y no de precaución, como debe suceder
en el Puente.
La conservación de pavimentos requiere de personal capacitado, es
decir, que dominen ampliamente el tema, para que los recursos sean
destinados al mantenimiento en forma eficiente y para ello es necesario
inspeccionarlos frecuente y minuciosamente.
Desde el día en que un pavimento nuevo es abierto al tránsito,
comienza a deteriorarse gradualmente debido a las cargas vehiculares y a
los efectos del clima, por esta razón es importante, un correcto
mantenimiento para así prolongar la vida útil del mismo.
Es necesario determinar primero la causa que produjo el daño en el
pavimento, para poder realizar una reparación correcta, pudiendo así evitar
una recurrencia.
Un mantenimiento oportuno y continuo es necesario para preservar la
inversión y mantener el pavimento en completo servicio al público.
El mantenimiento deficiente de las obras de drenaje conlleva al deterioro
progresivo de los pavimentos, lo que un buen mantenimiento y la limpieza de
éstos, ayuda a tener caminos en buen estado y con una vida útil mucho más
larga.
95
RECOMENDACIONES
Las recomendaciones realizadas a partir de la realización de este
estudio son:
Aplicar los correctivos necesarios para evitar el drenaje de las aguas
negras y aguas pluviales a través de la estructura del puente.
Reparar el descascaramiento de la superficie del concreto de manera de
darle una mayor vida útil.
Limpiar las áreas de mantenimiento del Puente Caroní a fin de realizar
una inspección exhaustiva sobre todo el deterioro que sufre el Puente.
Para eliminar el óxido que presentan las estructuras metálicas, se debe
limpiar el oxido con un chorro de arena, se aplica una capa de epoxi
enriquecida con zinc y se le da una mano de esmalte de poliuretano.
Realizar un foro explicativo para todo el personal que labora en obras
civiles cuales son los colores usados de acuerdo con las normas nacionales
e internacionales, tales como ISO, COVENIN y FONDONORMA.
Realizar un proceso de rehabilitación del Puente de Caroní para
optimizar su vida útil, y así recuperarlo de los deterioros presentes en él.
Se debe realizar mantenimiento más a menudo para evitar los
deterioros.
Si las grietas están activas, se limpia, se sopla y luego se sella. Pero si
la grieta no está activa, se sella con una mezcla clara de cal o yeso con agua
y cemento.
96
Todos estos detalles se pueden arreglar con un buen mantenimiento
correctivo usando las técnicas y métodos nuevos en cuanto a ingeniería civil,
vial y de tráfico.
Evaluar frecuentemente a fin de establecer el grado de severidad de los
deterioros, y así implementar reparaciones técnicas adecuadas, garantizando
así la vida útil de la estructura del pavimento y de la estructura funcional del
Puente Caroní.
97
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Zaragoza, F. (2009). Planes de Obra. España: Editorial Club Universitario-
100
La evaluación de obras civiles es un proceso que se ejecuta a pedido
del dueño de la edificación, de las instituciones de vialidad, edificaciones,
obras hidráulicas y sanitarias, eléctricas cumpliendo con los programas de
mantenimiento o después de la ocurrencia de un evento. Se divide en
Primaria, Detallada o Secundaria y Proyecto de Rehabilitación.
Evaluación Primaria
La evaluación primaria está compuesta por un informe cualitativo de la
obra, donde se llena una planilla estándar diseñada por el consultor
siguiendo las normativas nacionales COVENIN o internacionales tipo
AASHTO, ACI, ASTM o ATC correspondientes al tipo de obra. También se
pueden utilizar instructivos especiales diseñados para los Institutos
Nacionales tipo MINFRA, HIDROVEN, FONTUR, entre otras.
Si son muchas las obras que se van a evaluar se debe hacer una
cuantificación de ellas y luego un tamizado, por ejemplo si se van a evaluar
los puentes de una zona o vía especifica. Durante el tamizado se debe hacer
una inspección sencilla de cada obra en campo y llenar una planilla de
inventario que genera un primer informe de mantenimiento y complementa
una base de datos.
La planilla de la evaluación primaria debe contemplar las condiciones
normales de la obra al momento de la evaluación, materiales, componentes,
daños, estado de mantenimiento, operatividad, para obras esenciales se
deben tener otras especificaciones para evaluación preventiva. También la
planilla varía si se elabora después de la ocurrencia de un evento ya que
según el tipo de este, se deben revisar velocidades de viento y chequear con
valores normalizados, valores pluviométricos si son lluvias o inundaciones
con valores históricos, aforos si son crecientes, aceleraciones si son
terremotos, valores de daños para incendios o deslaves y agrietamientos.
105
Después de tamizadas las obras que se van a evaluar se elabora un
método consistente y práctico plasmado en las planillas de evaluación
primaria, que permita determinar el estado real de las obras dentro de sus
condiciones locales, ambientales, de carga, para así determinar un Índice de
Vulnerabilidad de la estructura para sus condiciones actuales de servicio,
que reúna el carácter estático de los daños si existen y el aspecto dinámico
de los factores externos actuantes. Es importante recordar que no existen
obras aisladas sino en relación dinámica con otros elementos de un
ambiente condicionante. A continuación se añade un ejemplo de planillas
diseñadas de realizar una evaluación primaria en edificaciones.
106
FECHA
CIUDAD MUNICIPIOUSO PISOS
Número12345
Número123
456
GERENCIA DE SISTEMAS DE GARANTÍA DE CONTROLPLANILLA DE EVALUACIÓN DE EDIFICACIONES EXISTENTES
REVISIÓN PARA CARGAS VERTICALESOBRA
DIRECCIÓNENTIDAD FEDERAL
AÑO DE CONSTRUCCIÓN
TIPIFICACIÓN ESTRUCTURALElemento Caracteristicas
FundacionesColumnas
VigasLosas
Paredes
6 Muros
Modelo a Analizar
Sobrecargas
AccesosPeatonalVehicular
ELEMENTOS NO ESTRUCTURALESElemento CaracteristicasTabiques
FrisosAcabados
DISPONIBILIDAD DE PLANOSArquitectonicos
InstalacionesEquipos
ESQUEMA DE LA EDIFICACIÓN
EstructuralesInstalaciones
Otros
Figura 58: Planilla de Evaluación de Edificaciones Existentes: Revisión para Cargas Verticales. Fuente: Elaborada con datos tomados de Mantenimiento y Rehabilitación: Evaluación de Obras Civiles de Lobo, W. (2005), p. s/n
107
FECHA
CIUDAD MUNICIPIOUSO PISOS
IRREGULARIDADES
GERENCIA DE SISTEMAS DE GARANTÍA DE CONTROLPLANILLA DE EVALUACIÓN DE EDIFICACIONES EXISTENTES
REVISIÓN BAJO ACCIONES SISMICASOBRA
DIRECCIÓN
ENTIDAD FEDERALAÑO DE CONSTRUCCIÓN
TIPIFICACIÓN ESTRUCTURAL
ASPECTOS CARACTERISTICASRANGO DE VULNERABILIDAD
0,7 - 1,0PESO
VULNERABILIDADVULNERABILIDAD ASIGNADA PARCIAL
EDAD 1967 A 1982 0,4 - 0,7 0,35ANTES DE 1967
DESPUES DE 1982 0,0 - 0,4
UNO (1) 0,0 - 0,30,3 - 0,5 0,25
MAS 0,5 - 1,0PISOS DOS (2)
EDIFICIOS PELIGROSO 0,5 - 1,0CERCANOS NO PELIGROSO 0,0 - 0,5
0,0 - 0,3
1,00
MANTENIMIENTO REGULAR 0,3 - 0,6 0,50ACEPTABLE
DETERIORADO 0,6 - 1,0
FUNDACIONES CON VIGAS 0,0 - 0,30,3 - 1,0
0,50
DENSIDAD DE NOMAL 0,0 - 0,3SIN VIGAS
PAREDES MEDIANO 0,3 - 0,6 BAJO 0,6 - 1,0
0,0 - 0,1
0,50
LAS PAREDES INTERMEDIA 0,1 - 0,6 1,00UBICACIÓN DE SIMETRICA
ASIMETRICA 0,6 - 1,0
DETALLES EJES ESVIADOS 0,0 - 1,00,0 - 1,0 1,00
MALAS CONECCIONES 0,0 - 1,0CONSTRUCTIVOS SOPORTE INADECUADO
ELEMENTOS MUROS LIVIANOS 0,0 - 1,0NO BALCONES, JARDINERAS 0,0 - 1,0
0,0 - 1,0
0,250,250,25
RIGIDO 0,0 - 1,0ESTRUCTURALES ELEMENTOS DE VIDRIO
DIAFRAGMA INTERMEDIO 0,1 - 0,5FLEXIBLE 0,5 - 1,0
0,0 - 0,2
0,50
ESTRUCTURAL MEDIANA ESTRUCT. 0,2 - 0,4 1,00SISTEMA BUENA ESTRUCT.
MALA ESTRUCT. 0,4 - 1,0
MASAS BALANCEADO 0,0 - 0,20,2 - 0,5 1,00
RIGIDECES DESBALANCEADO 0,5 - 1,0Y INTERMEDIO
PISO BLANDO 0,0 - 1,0 1,00COLUMNA CORTA 0,0 - 1,0 1,00
DIAFRAGMA DISCONTINUO 0,0 - 1,0ESCALERAS ASIMETRICA 0,0 - 1,0
0,0 - 1,0
1,001,00
1,00DAÑOS PAREDES DE CARGA 0,0 - 1,0 1,00
VIGAS, COLUMNAS
PREVIOS LOSAS 0,0 - 1,0
INDICE DE DAÑOS = SUMATORIA VULNERABILIDAD/ 10
1,00MURO DE CONTENCIÓN 0,0 - 1,0 1,00
Figura 59: Planilla de Evaluación de Edificaciones Existentes: Revisión Bajo Acciones Sísmicas. Fuente: Elaborada con datos tomados de Mantenimiento y Rehabilitación: Evaluación de Obras Civiles de Lobo, W. (2005), p. s/n
Normalmente, los métodos de evaluación son del tipo cualitativo y
cuantitativo) que permiten de una manera clara, simple y ordenada encarar el
problema de evaluar una obra en su condición de uso por simple inspección
108
ocular, ayuda con la instrumentación necesaria, al generar tres índices que
interpretan el estado de deterioro de la estructura en interrelación con el
ambiente condicionante y son los siguientes, de acuerdo con Lobo, W.
(2005):
Índice de Daños (ID): es el daño existente en los elementos de la obra por los factores estáticos en el momento de hacer la inspección evaluativa.Índice de Severidad (IS): es la acción de los agentes exteriores que causan los daños sobre los elementos de la estructura, representa los factores dinámicos de la evaluación.Índice de Vulnerabilidad (IV): es el nivel de pérdida de uno o de varios elementos estructurales esenciales de la obra al ser sometidos al riesgo de un evento, representa la combinación de los índices de daños y de severidad formando un par ordenado que interpreta la realidad física de la obra, pudiéndose representar por un número porcentual único para cada estructura. (p. s/n)
En los puentes, para la evaluación de los aspectos de cantidad de
deterioro se utiliza notación en números y para gravedad de deterioro se
toma notación de letras, estos dos aspectos con sus notaciones se pueden
combinar con una matriz de orden de 3 x 3, que se señala a continuación,
cuyos elementos simbólicos reúnen en si las dimensiones de la observación,
generan la apreciación del grado de deterioro de la estructura y entre
paréntesis la categoría de deterioro, tal como se muestran a continuación .
Cuadro 21: Cantidad de Deterioro por Gravedad
GRAVEDAD DEL DETERIORO
NO ES GRAVE
MEDIANAMENTE GRAVE
GRAVE
CANTIDAD DE DETERIORO A B CPOCO 1 1A (I) 10% 1B (I) 20% 1C (II) 30%ALGO 2 2A (I) 40% 2B (II) 50% 2C (III) 60%MUCHO 3 3A (II) 70% 3B (III) 80% 3C (III) 90%
Donde:
109
Categoría I de deterioro: Corresponde al estado de un puente que se
encuentra en buenas condiciones, no precisa de reparación, pero si de un
plan de mantenimiento integral.
Categoría II de deterioro: Corresponde al estado de un puente que
presenta daños que ameritan reparación que no es urgente, además de un
plan de mantenimiento integral. Necesitan de practicarles una evaluación
comprobatoria para dilucidar y establecer de manera definitiva el alcance de
la importancia de los daños y hacer las recomendaciones pertinentes, de
confirmarse la valuación especial se efectuaran oportunamente las
necesarias reparaciones de la obra.
Categoría III de deterioro: Los puentes de esta categoría presentan
daños graves y se han de reparar con carácter de emergencia de acuerdo al
siguiente esquema metodológico:
a. Se debe hacer una evaluación de emergencia que especificará medidas inmediatas o un plan de emergencia para evitar el inminente colapso.
b. Se debe practicar una evaluación detallada comprobatoria de las capacidades y demandas de los diferentes elementos del puente.
c. De los resultados definitivos de la evaluación comprobatoria se procederá un hacer o no un Proyecto de Rehabilitación del Puente.
El cuadro siguiente indica el nivel que cada índice tiene y su incidencia
en la condición del mantenimiento que debería ser realizado.
Los métodos basados en desempeño estructural que consideran
estados límites son una herramienta excelente para el análisis de la
rehabilitación de Edificaciones. Este enfoque se desvía de los métodos
basados en fuerzas, que toman un factor de respuesta R para incorporar la
ductilidad. Para definir la demanda que genera un evento hay estados límites
que puede tomarse en forma probabilística, en muchos casos siguiendo el 110
modelo de Poisson donde la ocurrencia de un evento no influye en la
ocurrencia de otro y donde la probabilidad de que 2 eventos ocurran el
mismo tiempo y en el mismo sitio es nula.
Esta ocurrencia probabilística es función del grado de desempeño que la
sociedad espera de una construcción en particular. De esta manera se
pueden tener niveles operacionales, de ocupación inmediata, de seguridad
de vidas y de prevención de colapso, tal como se visualiza en la figura
siguiente.
Actualmente el concepto de evaluación y de diseño se ha modificado en
función de los Estados Límites que se fijen según el tipo de obra y los
recursos necesarios para generar seguridad. Un Estado Límite es el punto en
el cual se puede superar una condición de diseño. Los estados límites son
fijados por el diseñador de la Obra y el Propietario en función de los grados
de servicio y seguridad que se quiere que tenga la edificación ante la
presencia de diversos eventos.
En la gráfica, se explica los estados límites o límites de desempeño. Los
estados límites o límites de desempeño son estados donde se superan las
condiciones de diseño, comienzan en A planteando un estado límite de
servicio en el rango elástico u operacional, donde después de un evento
característico no hay que raparan nada y los peritos evaluadores dan la
orden de ocupación inmediata, se obtienen márgenes menores al 5% de los
daños.
Un segundo límite en B correspondiente a daños menores genera la
utilización de programas de mantenimiento integral con porcentajes de
reparación hasta de un 20% de daños. Un tercer estado límite se puede
tomar en C donde se obtienen daños moderados hasta de un 40% y se debe
proceder a encontrar las causas subyacentes de los daños estructurales.
111
El siguiente corresponde al punto D o máximo soporte de capacidad
portante de la edificación ó límite de seguridad donde se recomienda la
desocupación del inmueble por tener hasta un 60% de daños estructurales y
la obra entra en un periodo de prevención de colapso o etapa para
salvaguardar recursos y vidas, es un margen de seguridad, las
rehabilitaciones de la estructura normalmente son a largo plazo.
Fuente: Elaborada con datos tomados de Mantenimiento y Rehabilitación: Evaluación de Obras Civiles de Lobo, W. (2005), p. s/n.
0.25g
0.52g0.65g0.68g
5 %
20 %40%
60 %
100 %
Límite Servicio Elástico
Daños Menores
P
ΔDaños Reparables
Limite de Seguridad
Salvar Vidas
Colapso
Prevención de colapso
AB
CD
E0.25g
0.52g0.65g0.68g
5 %
20 %40%
60 %
100 %
Límite Servicio Elástico
Daños Menores
P
ΔDaños Reparables
Limite de Seguridad
Salvar Vidas
Colapso
Prevención de colapso
AB
CD
E
Figura 60: Niveles Operacionales. Fuente: Elaborada con datos tomados de Mantenimiento y Rehabilitación: Evaluación de Obras Civiles de Lobo, W. (2005), p. s/n.
Por último en E o límite de colapso donde la edificación esta por caer
por el agotamiento de la estructura si es que no se ha caído ya. En otras 112
palabras, se tienen estados límites de servicio, de daños, de seguridad y de
agrietamiento severo, correspondientes a demandas para una vida útil de la
construcción, con sus correspondientes probabilidades de excedencia y
periodos de retorno, tal como se visualiza en el cuadro 23.
Cuadro 22: Límites de Servicio, de Daños, de Seguridad y de Agrietamiento Severo
ESTADO DE LIMITEPROBABILIDAD DE EXCEDENCIA (%)
VIDA ÚTIL (AÑOS)
PERIODO DE RETORNO (AÑOS)
Seguridad 50 50 75Ocupación Inmediata 20 50 225Seguridad de Vidas 10 50 475Previsión de Colapso 2 50 2475Fuente: Elaborada con datos tomados de Mantenimiento y Rehabilitación: Evaluación de Obras Civiles de Lobo, W. (2005), p. s/n.
Los Profesionales que trabajan en las organizaciones de planificación y
evaluación de Obras deben Gerenciar todos los eventos posibles que
pueden causar daños a las obras mediante métodos estadísticos y
probabilísticos, donde pasan a jugar un papel preponderante la vida útil de
diseño de la obra y el periodo de retorno de esos eventos que están ligados
con los estado límites, como se puede ver en la tabla anterior con estados
limites para edificaciones, donde por ejemplo en las zonas de alta sismicidad
para el límite de seguridad de vidas, existe un 10% de probabilidad de que
ocurra un sismo fuerte durante 50 años, pero ocurrirá al menos una vez en
475 años.
Evaluación Detallada o Secundaria
Debe procesar la construcción en función de modelos estructurales,
evaluando toda la instalación con sus componentes estructurales y equipos,
evaluación puntuales tales como informes hidráulicos, suelos, sonoros,
ambientales. Por ejemplo para los hidráulicos debido a acusar problemas de
socavación se generan programas de desarrollo sostenible de ríos
113
(probablemente en lugares donde se crean los bancos de arena o los
meandros).
La evaluación detallada se basa en el cálculo de las relaciones
Capacidad / Demanda donde cada construcción tiene elementos específicos
que deben ser revisados y cada uno tiene una relación de C/D. Los
elementos evaluados deben tener relaciones de C/D < 1, si la relación es
menor de 1 el elemento tiene que ser tratado de forma especial y debe ser
rediseñado. De la evaluación detallada se generan los Proyectos de
Rehabilitación.
El resultado de la evaluación detallada me indica el estado general de la
obra como un aporte de todos los elementos particulares, generando
expresiones que indican un porcentaje (%) total de vulnerabilidad. La
demanda esta dictada por las normas especificas y la capacidades por
modelos estructurales de software lo más aproximados posibles al estado
actual de la edificación. La evaluación detallada concluye con
recomendaciones que deben de ser resueltas bajo el criterio del consultor y
el grado de vulnerabilidad general que presenta la obra directamente en un
programa de reparación o en un Proyecto de Rehabilitación.
Es importante señalar que estamos en camino de normalizar los
proyectos de rehabilitación en función de sus aspectos de servicio tales
como suelos, barandas, elementos no estructurales y de sus elementos
estructurales en la adaptación a nuevas normas más exigentes, a la revisión
de grietas, apoyos, fundaciones, placas.
Mantenimiento de las Obras Civiles
En las obras civiles una de las funciones más importantes del
mantenimiento corresponde a mantener el equilibrio del sistema de la Obra.
El concreto que se obtiene de la hidratación del cemento Pórtland a través de
los años que es uno de los materiales para la construcción más versátil, 114
económica, durable y disponible. Pero el concreto esta frecuentemente
expuesto a condiciones mecánicas, físicas, químicas y biológicas que
comprometen y amenazan su desempeño. En otros casos, el diseño, la
calidad de la mezcla o la mano de obra inadecuada ponen en peligro la
integridad del concreto. Se necesita una solución integral para reparar,
reforzar y proteger el concreto, que considere las causas de su deterioro y
que prolongue su vida de servicio.
Para seleccionar los materiales y métodos de reparación más
adecuados es importante determinar la causa de la falla antes de hacer
cualquier inversión en la reparación del concreto. Para esto, se ha
desarrollado la teoría de reparación conocida como Equilibrio. El concepto de
Equilibrio es una herramienta innovadora para evaluar todas las influencias
que causan el deterioro del concreto tales como cargas mecánicas, físicas,
químicas y biológicas, estas se encuentran en Equilibrio con la capacidad
estructural de la Obra civil como se puede ver en la figura de paquete de
cargas contra capacidad estructural. Esta evaluación permite entender todas
las condiciones de exposición y diseñar una reparación adecuada que
restablecerá el equilibrio para soportar las cargas actuales y las previstas en
el futuro.
Se ha comprobado que el concepto de Equilibrio proporciona soluciones
durables de largo plazo. Cuando alguna de las cargas externas interacciona
y genera una rotura en el equilibrio la Obra entra en un periodo de
diagnostico y análisis para reestablecer el equilibrio porque el concreto no
cumple con los requisitos para los que fue diseñado como se puede ver en
su figura respectiva.
Es importante seleccionar un sistema de productos de un solo
proveedor para poder realizar una reparación exitosa, después de haber
establecido una evaluación completa de los requisitos de la reparación y de
115
haber determinado la estrategia. De ésta manera, todas las partes
involucradas en el proyecto de reparación (propietario, consultor, diseñador,
contratista y proveedor del material), se sienten confiados al trabajar juntos
por una meta común. Se ofrecen en el mercado una gran gama de productos
y la experiencia necesaria para obtener soluciones integrales de reparación y
protección para el concreto.
Estos van desde aditivos para concreto normal y premezclado, morteros
para reparación del concreto, equipo, sistemas de refuerzo y recubrimientos
decorativos y resistentes a químicos para utilizarse solos o combinados para
solucionar los retos de restauración más complejos. Una de las metas de
estas casas productoras es establecer el estándar de la industria con
sistemas integrales de productos, con tecnología de punta, alternativas de
aplicación, entrenamiento y la más alta garantía de calidad en el servicio al
cliente.
Sus experiencias se basan en entender las necesidades de los
diferentes mercados. Si solo se tiene un solo método de reparación se
ignoran ciertos requisitos ya que cada estructura está sujeta a condiciones
ambientales, cargas y limitaciones constructivas únicas. Cada proyecto de
reparación es único y se debe hacer a la medida de los requisitos específicos
y las condiciones establecidas durante el proceso de evaluación del
equilibrio. La base de la filosofía de soluciones integrales está en la
capacidad para ofrecer combinaciones de productos diseñados para
aplicaciones específicas.
REHABILITACIÓN DE LAS OBRAS CIVILES
No hay mejor índice de evaluación de una obra que la eficiencia
estructural de la misma, que esta sujeta a la supervivencia a través del
tiempo sin defectos estructurales apreciables. En su evaluación cuando se
encuentran defectos estructurales se toma en cuenta un mapa de grietas y
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se conocen las deformaciones de la estructura se pueden aplicar modelos
inelásticos y obtener curvas de capacidad. También conocer las cargas de
los límites de colapso y su relación con las de servicio determina un índice de
seguridad confiable. Un análisis elástico o inelástico para las cargas de
servicio determina un estado de esfuerzos probable de la Obra útil para la
verificación del mismo. Rehabilitar es hacer que una Obra Civil vuelva a tener
las mismas o mejores condiciones de servicio que las que tenía cuando
comenzó su vida útil.
Las técnicas de rehabilitación pueden ser reversibles o irreversibles, en
la primera se trata de que la edificación obtenga nuevamente su capacidad
portante reforzando los elementos sin intervención de elementos nuevos,
solo reparación de elementos dañados, que en su conjunto mejoran la
ductilidad de la edificación, la resistencia y rigidez de los diafragmas. Las
técnicas irreversibles comprenden la adherencia de elementos nuevos para
reforzar la obra evaluada con inyecciones y vaciados, elementos adheridos,
morteros, reparación de juntas de construcción, reconstrucción de partes,
incorporación de barras de preesfuerzo y reforzamiento de fundaciones.
Según Lobo-Quintero (2000)
Los consultores y las instituciones deben definir una filosofía para la rehabilitación pre y post evento, elaborar manuales de aplicación práctica, armonizar las estrategias de rehabilitación con el proceso constructivo, la patología estructural debe ser materia de enseñanza universitaria y reconocer que la intervención con nuevos componentes estructurales puede cambiar el comportamiento global
Materiales Especiales para Mantenimiento y Rehabilitación
Los materiales especiales para mantenimiento, reparación y
rehabilitación, han servido las necesidades del mercado de la construcción
por más de 90 años. Las compañías más importantes son Master Builders
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Technologies (MBT), Sika, Tecnoconcrete, Protex lo que significa la fuerza
mundial en la industria de productos químicos para la
Construcción. La misión general de estos productos empieza con el
tratamiento del concreto de varias maneras, mejorar el concreto nuevo,
proteger el concreto existente, y reparar el concreto Deteriorado.
Mejorar
Dedicados a la misión de mejorar el concreto, estas casas ofrecen el
rango más amplio de aditivos químicos para uso en aplicaciones de
construcción nueva. Para asegurar la mejor durabilidad del concreto y la
máxima vida de servicio, se ofrece una selección completa de productos,
incluyendo inhibidores de corrosión, Microsilice, reductores de agua de alto
rango, aditivos acelerantes y retardadores.
Proteger
Estos productos químicos trabajan para proteger el concreto ofreciendo
una líneas completas de pisos cementicios, toppings, y productos para el
control de corrosión. Productos que incrementan la resistencia a la abrasión
y al desgaste, mejoran la planeidad, resistencia química y están disponibles
en formulaciones con color y reflectivas. Las aplicaciones estructurales y de
precisión ofrecen propiedades superiores para el soporte de cargas y están
disponibles en formulaciones diseñadas para mejorar la exposición a altas
temperaturas y ataques químicos. Los recubrimientos y revestimientos para
el control de corrosión se utilizan para proteger el concreto y el acero
expuestos a químicos y ataques ambientales, y los recubrimientos
cementicios y selladores se ofrecen para protección superficial y
mejoramiento estético.
Reparar
El reparar el concreto han sido los enfoques de estas empresas por
muchos años. Las compañías ofrecen un rango completo de productos para
118
reparación incluyendo materiales cementicios y modificados con polímeros
para reparaciones estructurales, superficiales y de áreas de alto tráfico, así
como adhesivos y materiales para inyección. Todos están diseñados para
trabajar juntos y cumplir con las necesidades del mercado de restauración.
Las tecnologías nuevas como morteros de reparación proyectables están
revolucionando la manera de reparar el Concreto. Estas organizaciones,
ofrecen una línea completa de equipos para las aplicaciones del concreto por
proyección, bombeo y lanzado.
También los productos están respaldados por sus laboratorios privados
dedicados exclusivamente al estudio de la tecnología del concreto. La
combinación de fabricación y plantas de producción con tecnología de punta
y las materias primas de alta calidad aseguran que los productos de estas
organizaciones ofrezcan desempeños superiores en campo.
Productos para las Reparaciones y Rehabilitaciones
Los productos para hacer reparaciones y rehabilitaciones están basados
en los diseños específicos generados por los consultores y en la lucha para
establecer el equilibrio del sistema capacidad / demanda de la Obra Civil, en
la búsqueda de una solución integral de reparación. A continuación se
señalan los tipos de productos más importantes:
Aditivos Químicos: productos de apoyo a las mezclas de concreto
estructural, prácticamente para cualquier requerimiento, tales como aditivos
reductores de agua (Plastificantes, Superplatificantes e Hiperplatificantes),
acelerantes y retardadores, inclusotes de aire, inhibidores de corrosión,
aumentantes de la densidad (micro sílices), aditivos para concretos celulares,
vaciados bajo agua y aplicaciones especiales.
Morteros para reparación estructural: modificados con micro sílice
diseñados para reparar concreto sometido a cargas estructurales. Estos
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productos tienen módulos de elasticidad compatibles con el concreto
estructural, excelente adherencia, compensación de la retracción y contienen
un inhibidor de la corrosión para asegurar su desempeño a largo plazo. Las
formulaciones están disponibles para aplicarse por proyección, bombeo y
llana en superficies verticales, horizontales y sobre cabeza.
Morteros de renovación superficial: morteros monocomponentes
modificados con polímeros, con retracción compensada y diseñados
específicamente para restaurar concreto e inhibir el deterioro antes de que
ocurran daños posteriores. Productos con bajo modulo de elasticidad para
ofrecer resistencia al agrietamiento e incorporar un inhibidor integral de
corrosión para una excelente durabilidad. Existen formulaciones que
permiten la aplicación con llana o por proyección en superficies verticales,
horizontales y sobre cabeza.
Recubrimientos protectores para el acero de refuerzo: Contienen
inhibidores de corrosión que protegen al acero de refuerzo dentro del
concreto de los iones de cloruro y la carbonatación. Se incluyen
recubrimientos flexibles modificados con polímeros con base cemento y un
agente de adherencia y recubrimiento epóxico / cementicio con base agua y
proyectable.
Reparación de áreas de tráfico: los morteros de fosfato de magnesio
ofrecen reparaciones económicas con altas resistencias a edades tempranas
y rápidas paradas de en las fabricas para la reparación. Permiten poner en
servicio la zona reparada en dos horas después de una de aplicarse el
recubrimiento final.
Reparaciones por proyección: productos específicos para
reparaciones de concreto utilizando procedimientos de lanzado vía húmeda o
seca. Son morteros modificados con micro sílice, fibras de refuerzo e
inhibidores integrales de corrosión.120
Endurecedores de pisos y toppings: Es tecnología para pisos
cementicios que tiene tráfico pesado, endurecedores superficiales con polvos
de agregados metálicos y minerales, bases para pisos autonivelantes y
toppings, proporcionan una superficie durable para cumplir con cualquier
requisitos de servicio.
Fibra de Carbono: Sistema compuesto de refuerzo, diseñado para
ofrecer una alternativa diferente a las reparaciones estructurales con la
característica del aumento de la capacidad estructural. El sistema se basa en
la colocación de láminas de fibra de carbono en diversas capas. Permite una
instalación durable y resistente que se hace en forma fácil y rápida.
Resinas epóxicas: Se utilizan para dos funciones, una primera de
adherencia estructural con resinas poliméricas de reparación para unir
concreto nuevo con viejo y otra correspondiente a las líneas de inyección de
grietas con resinas epóxicas de inyección de uretanos para el control de la
infiltración activa del agua.
Compuestos de Curado: libres de compuestos orgánicos volátiles,
(VOC) promueven la hidratación conveniente del concreto durante el
fraguado y los reductores de evaporación diseñados para combatir las
condiciones de secado rápido durante el acabado del concreto.
Recubrimientos y selladores: recubrimientos a base de cemento
modificados con polímeros para crear diseños arquitectónicos en acabados
de superficies horizontales y verticales de concreto y mampostería.
Selladores para impermeabilización y protección contra la humedad del
concreto y estructuras de mampostería, basados en selladores, un
recubrimiento con base cemento modificado con polímeros
monocomponentes y recubrimiento flexible con base cemento flexible
modificado con polímeros.
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Recubrimientos y revestimientos poliméricos: Productos para el
control de la corrosión compleja, incluyen puenteo de grietas, sistemas de
revestimientos resistentes a la corrosión, revestimientos y pisos poliméricos
monolíticos, revestimientos y recubrimientos poliméricos reforzados con
hojuelas, revestimientos reforzados con telas, sistemas de curados a baja
temperatura, sistemas tolerantes a la humedad y de rápido curado.
Encapsulado de pilotes: Sistemas de encapsulado de pilotes APE
para reparar muelles, columnas y pilotes de concreto armado arriba o bajo el
nivel de las aguas, utilizando un proceso polimérico que repara restaura y
fortalece el concreto.
Protección de Juntas: Productos o sistemas para el sellado de juntas
en puentes o en edificaciones, protegen los bordes de las ranuras y cumplen
funciones de entrada o salida a los movimientos.
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