Análisis de la durabilidad del hormigón visto: ejemplos del movimiento moderno

Agradecimientos Son muchas las personas que han contribuido de alguna forma en todo mi proceso de aprendizaje dentro de la Escuela. Por eso quiero mostrar mi más sincero agradecimiento a las siguientes personas: En primer lugar a todo el equipo docente que me ha transmitido los conocimientos, la pasión y la sensibilidad necesaria para desarrollar esta profesión, pero de manera muy especial agradecerle a mi tutor de TFG, Carlos A. Rivera Gómez, su colaboración y su disponibilidad siempre que se precisaba, estando disponible a través de cualquier medio y sin horarios. En segundo lugar quisiera agradecerle a mis amigos la comprensión, el ánimo, la lealtad y sinceridad durante mi paso por la Escuela. Igualmente, darle las gracias a todos esos compañeros de estudios que me han acompañado y se han convertido en grandes amistades durante estos años. Y por supuesto, y para mí más importante, gracias a mi familia. Gracias a mis padres por darme la oportunidad y brindarme el apoyo necesario en los momentos más difíciles, apostando siempre por mí y ayudando en todo lo necesario. Gracias, por todo el esfuerzo y trabajo que me habéis dedicado para que nunca me falte nada. Del mismo modo gracias a mi hermano que siempre ha sabido guiarme desde la voz de la experiencia como estudiante universitario. Resumen El presente estudio trata de evaluar las capacidades que poseen las técnicas no destructivas para reconocer y detectar defectos o anomalías en elementos de hormigón. En la actualidad el uso extensivo del hormigón como material de construcción favorece la utilización de técnicas no destructivas para evaluar y reconocer el estado de los elementos de forma que no afecte al mismo, esto facilita su mantenimiento y proporciona un plan de seguimiento mucho más exhaustivo y concreto, especialmente cuando estos elementos quedan expuestos a las acciones del entorno, complicando así el uso de técnicas destructivas para su correcto monitoreo. En este aspecto las técnicas utilizadas pueden ser muy variadas, pero este estudio se centrará en las más empleadas; pachometría, esclerometría, ultrasonidos y termografía. Este último se añade como experimentación, ya que esta técnica es utilizada comúnmente en construcción para detectar orígenes de humedades y problemas de ventilación y puentes térmicos, pero se utiliza en pocas ocasiones para detectar la durabilidad del hormigón. Es por ello que en los últimos años se ha generado cierto interés por conocer más a fondo esta técnica. Previamente al estudio se ha realizado una recopilación de información sobre las diferentes técnicas que se utilizan para determinar la durabilidad de elementos de hormigón, donde se ha recopilado información sobre las técnicas descritas anteriormente. Con el fin de conocer la durabilidad de los elementos se han realizado una serie de probetas que tienen como fin el sometimiento a procesos de deterioro artificial para posteriormente poner a prueba las técnicas de estudio y profundizar en algunas de ellas, como la termografía, para poner a prueba sus capacidades. Igualmente el estudio contiene una serie de fichas que nos muestran como el hormigón se hace presente en algunos edificios con cierta importancia, los cuales necesariamente necesitan cierto mantenimiento que tiene que venir dado por un monitoreo previo a través de las técnicas ya mencionadas Palabras claves Hormigón, termografía, esclerometría, pachometría, ultrasonidos, técnicas no destructivas, durabilidad del hormigón, resistividad eléctrica. 7 Bermudo González, Josua 6 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Índice Agradecimientos Resumen Palabras claves 1. Introducción 1.1. Justificación del estudio 1.2. Alcance 2. Objetivos 2.1. Objetivo general 2.2. Objetivos específicos 3. Estado de la cuestión 3.1. Un escenario de rehabilitación frente a nueva construcción. 3.2. El hormigón como material estructural más frecuente 3.3. Principales lesiones en elementos de hormigón y su diagnóstico 4. Revisión de la literatura 4.1. Introducción 4.2. Criterios de búsqueda 4.3. Tabla de literatura revisada 4.4. La complejidad de evaluación del estado de estructuras de hormigón 4.5. Técnicas destructivas 4.6. Técnicas no destructivas 4.6.1. Termografía 4.6.2. Ultrasonidos 4.6.3. Esclerómetro 4.6.4. Resistividad eléctrica 4.6.5. Pachómetro 4.7. Conclusiones 5. Metodología 5.1. Diseño del experimento 5.2. Fabricación de probetas 5.3. Realización de ensayos 5.4. Obtención de resultados y discusión 5.5. Conclusiones 5.6. Cronograma 6. Ejemplos del Movimiento Moderno 6.1. Criterios de elección 6.2. Unidad Habitacional de Marsella, Francia - Le Corbusier 6.3. Parlamento de Chandigarh, India - Le Corbusier 6.4. Palacio de deportes de Roma, Italia - Pier Luigi Nervi 6.5. Museo Guggenheim de Nueva York, Estados Unidos - Frank Lloyd Wright 6.6. Terminal de la TWA, Aeropuerto John F. Kennedy, Nueva York, Estados Unidos - Eero Saarinen 6.7. Instituto Salk de Estudios Biológicos, California, Estados Uni dos - Louis I. Kahn 6.8. Catedral de Brasilia, Brasilia, Brasil - Oscar Niemeyer 6.9. Catedral de Santa María, Tokio, Japón - Kenzo Tange 6.10. Torres blancas, Madrid, España - Francisco Javier Sáenz de Oiza 6.11. Piscina des Marés, Matosinhos, Oporto, Portugal - Álvaro Siza 6.12. Pabellón de Portugal Expo ’98, Lisboa, Portugal - Álvaro Siza 6.13. Conclusiones 7. Análisis de un caso de estudio 7.1. Introducción 7.2. Definición del espécimen a analizar 7.3. Campañas 7.3.1. Detección visual 7.3.2. Resistividad eléctrica 7.3.3. Ultrasonidos 7.3.4. Esclerómetro 7.4. Cartografía 7.4.1. Cartografía detección visual 7.4.2. Cartografía Resistividad eléctrica 7.4.3. Cartografía Ultrasonidos 7.4.4. Cartografía Esclerómetro 7.5. Relaciones sincrónicas entre métodos y conclusiones. 8. Conclusiones 9.1. Conclusiones generales 9.2. Conclusiones específicas 9.3. Futuras líneas de investigación 9. Bibliografía 9.1. Referencias bibliográficas 9.2. Bibliografía 9.3. Figuras Los puntos en naranja se incluyen con el propósito de añadir a este trabajo, en el momento que la alerta sanitaria Covid-19 lo permita, la ejecución de las pruebas y la discusión de resultados. 111 1. Introducción Fig. 1 11 Bermudo González, Josua 10 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno 1.1 Justificación del estudio Actualmente el mundo de la construcción ha experimentado un cambio de paradigma, pues las personas que se enfrentan a la necesidad de obtener una nueva vivienda se decantan, en un porcentaje cada vez más elevado, por la rehabilitación. Este tipo de obras tiene una complejidad adherida, que no es otra que el reconocimiento de los sistemas constructivos utilizados. En este momento, en la mayoría de los casos, se siguen utilizando técnicas destructivas para determinar la resistencia de los elementos de hormigón armado de este tipo de obras, lo que conlleva una disminución de la capacidad de carga de la estructura. Igualmente, el uso extensivo del hormigón como material de construcción hace oportuno la utilización de técnicas de inspección que faciliten su correcto mantenimiento. En este aspecto el ultrasonido y la termografía principalmente se ha presentado como una opción con bastante viabilidad debido a su nula acción sobre la estructura. Sin embargo, su rango de aplicación sobre elementos de hormigón se ha focalizado desde un principio a la detección de determinados daños y defectos muy específicos, a excepción de los últimos años donde se ha podido observar algunos avances a nivel de experimentación. Todo lo anteriormente mencionado unido al interés por el análisis de la durabilidad del hormigón visto da pie a la realización de este trabajo, que relacionará todos los temas y obtendrá las conclusiones pertinentes. 1.2. Alcance Se ha delimitado el ámbito de estudio de este Trabajo Fin de Grado a la investigación de las diferentes técnicas de análisis de la durabilidad del hormigón a través de técnicas destructivas y no destructivas. Igualmente, el alcance primitivo de esta investigación se basaba en la experimentación sobre probetas realizadas, donde se pretendía aplicar las diferentes técnicas de análisis. Esto último se ha visto modificado debido a la situación de estado de alarma motivada por la irrupción del Covid-19 en nuestro país y que nos acompaña desde la mitad del semestre, lo que ha propiciado una modificación generalizada del trabajo, basándose principalmente en la revisión de la literatura y en el análisis de obras de arquitectura con presencia de hormigón en la mayor parte de su composición. 2. Objetivos Fig. 2 15 Bermudo González, Josua 14 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno 2.1. Objetivo general Este trabajo tiene como objetivo principal el análisis de las diferentes técnicas de detección de lesiones en las estructuras de hormigón armado. Principalmente se centrará en el estudio de las técnicas no destructivas, es decir, aquellas que no generen defectos en las propias estructuras y que garanticen un análisis exhaustivo y veraz de los diversos elementos. Cabe destacar igualmente que estas técnicas ya se usan en algunos aspectos de la construcción, desde un primer momento se utiliza básicamente en la detección de fuentes de humedad, aunque es cierto que recientemente sus características han permitido que se hagan estudios sobre la composición del hormigón a través de la termografía. pero este trabajo quiere ir más allá y sacarle el máximo partido a las diversas herramientas para la obtención de resultados de cualquier elemento constructivo, incluso aquellos que por su condición se encuentren en lugares inaccesibles. En este caso no solo se busca encontrar la composición del hormigón, sino que buscamos encontrar las fuentes de las principales lesiones, vengan dadas por agentes físicos o por agentes químicos. 2.2. Objetivos específicos • Identificar la situación actual en cuanto a la utilización del hormigón se refiere, sabiendo que su utilización es muy extendida en la mayoría de obras dentro del contexto actual. • Conocer la complejidad que acarrea la detección de lesiones en elementos de hormigón. • Identificar las diferentes técnicas que se utilizan en la actualidad para la detección de lesiones en elementos de hormigón, tanto destructivas como no destructivas. • Diseñar el experimento sobre el cual se realizarán los diferentes ensayos. • Conocer el alcance del uso de hormigón visto en obras de arquitectura. 3. Estado de la cuestión Fig. 3 30 31 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Los ensayos de estas muestras se suelen llevar a cabo sobre al menos 2 muestras para homogeneizar resultados. Antes de realizar el ensayo habría que refrentar las caras superiores e inferiores de las probetas para conseguir la máxima planeidad posible y asegurar que la compresión se realiza en toda la muestra de manera uniforme. El refrentado debe ser lo más fino posible sin superar los 5mm de grosor y se suele realizar a partes iguales de azufre y arena silícea fina. Una vez se introduce en la máquina se le aplica una carga a una velocidad constante de entre 0,2 MPa/s y 1,0 MPa/s y se incremente continuamente aproximadamente un 10% hasta que la probeta colapse. El resultado se obtiene mediante una fórmula matemática incluida en la propia normativa anteriormente citada. Otro de los ensayos que podríamos enmarcar dentro de las técnicas destructivas sería en ensayo de resistencia a tracción indirecta, recogida en la norma UNE EN 12390-3:2001. Este ensayo se realiza siguiendo el mismo método que el anterior descrito, aunque en este caso la probeta se coloca de forma transversal en la prensa y sobre la misma se aplica una carga a una velocidad constante de entre 0,04 MPa/s y 0,06 MPa/s y se incremente continuamente aproximadamente un 1% hasta que la probeta colapse. Continuamos con la descripción del ensayo del módulo de elasticidad, que contempla la norma UNE 83313:1996. Este ensayo consiste en la introducción de la muestra en un aparato de medida que tome lecturas de la muestra a 1/4 de la basa inferior y a 1/4 de la base superior. A continuación se le aplica una tensión inicial de 0,5 N/mm². A continuación la tensión se incrementa a una velocidad de 2 N/mm² por segundo hasta que la tensión alcanza 1/3 de la resistencia a compresión del hormigón, posteriormente se mantiene la carga durante 60 segundos y se toman las lecturas correspondientes cada 30 segundos, después se reduce la carga hasta el nivel inicial y se repite el proceso utilizando las mismas tensiones para así obtener el módulo de elasticidad. Finalmente, podrías concluir este apartado con otro ensayo que es utilizado frecuentemente, se trata de la resistencia al fuego del hormigón. Este ensayo se recoge en la norma UNE EN ISO 1182:2002 . 4.5. Técnicas destructivas Actualmente las técnicas destructivas se siguen utilizando debido principalmente a la exactitud de sus cálculos. Estos ensayos se realizan directamente sobre muestras obtenidas del propio elemento de hormigón, lo que da como resultado un conocimiento amplio y preciso de las características, mecánicas especialmente, del hormigón empleado en la obra a analizar. Cabe destacar que estas técnicas cada vez se están apartando más de la vida cotidiana de la construcción, poco a poco las técnicas no destructivas se están comiendo el terreno de juego de las destructivas ya que sus ventajas frente a estas son múltiples. Históricamente las pruebas realizadas sobre hormigón endurecido se hacían mediante la obtención de muestras del propio elemento a analizar y su posterior traslado a laboratorio para conocer sus capacidades mecánicas. Pero conforme han avanzado los recursos tecnológicos, los laboratorios han desarrollado una serie de pruebas para obtener las siguientes características a través de una muestra obtenida previamente. Las pruebas como tal no son destructivas, pero el método para obtener la muestra si lo es, por ello se clasifican en este apartado. Para obtener las características de densidad, absorción y porosidad se realizan ensayos que consisten en introducir la muestra en agua durante 24 horas y a continuación a su secado en estufa a una temperatura entre 100 y 110 ºC durante otras 24 horas. Con este procedimiento podemos obtener la masa aparente en agua, la masa saturada superficie seca y la masa seca, datos necesarios para poder obtener la densidad, absorción y porosidad del hormigón endurecido. Este ensayo viene recogido en la UNE EN 12390-7:2000. En este párrafo nos centraremos en la obtención de la resistencia a compresión. Esta prueba sin duda es la mas buscada cuando se realiza este tipo de análisis, ya que, aunque el hormigón resiste solicitaciones de tracción y compresión, destaca su capacidad de soportar altas solicitaciones de esfuerzos a compresión. Por ello, es un elemento que se utiliza principalmente para que trabaje a compresión. El ensayo de resistencia a compresión se contempla en la normativa UNE EN 12390-3:2001 32 33 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua De todas las técnicas analizadas por los diferentes investigadores cabe destacar por su conocimiento y aplicabilidad las siguientes: -Termografía -Ultrasonidos -Esclerometría -Resistividad electrica -Pachometría “Los métodos de ensayo anteriormente mencionados se encuentran agrupados bajo la denominación de “Ensayos de Información”, regulados en el artículo 70 de nuestra Instrucción EH-91 CU)- Asimismo las normativas UNE 83.307-86 (13) y UNE 83.308-86 (14), aplicables al método esclerométrico y ultrasónico, respectivamente, hacen referencia a los principales campos de aplicación de ambos métodos, procedimiento de ensayo y factores que influyen en los resultados obtenidos en los ensayos”. [4] Para finalizar este apartado, destacaré 3 aspectos generales que he podido observar a través de la revisión de la literatura. Los expertos que se dedican a la investigación de este tipo de ensayos manifiestan que las propias investigaciones se están llevando a cabo desde un punto de vista competitivo, es decir, se están realizando pruebas para que una técnica sea capaz de evaluar todos los defectos del hormigón, sin tener en cuenta la complementación con el uso de varias técnicas simultáneas. El primero de los aspectos a destacar es el introducido en el párrafo anterior, existen multitud de técnicas no destructivas de análisis de hormigón compitiendo por su exclusividad, en lugar de buscar el rango de situaciones o variables que puede atender una de las técnicas, situaciones en las que se podría utilizar cooperativamente varias técnicas que se complemente. Por otra parte está la inexperiencia o escasa experiencia de los intérpretes de estas técnicas no destructivas , que no son conscientes de las limitaciones físicas de algunos ensayos y deducen conclusiones Este ensayo se realiza, básicamente, sometiendo las muestras a altas temperaturas, para este tipo de ensayos se utiliza un horno en el que, a través de instrumentos específicos se controla la temperatura de las muestras. Una vez eliminada la fuente de calor se evalúan las deficiencias producidas; reducción de capacidad de carga, pérdida de peso de los hormigones... 4.6. Técnicas no destructivas Los elementos de hormigón armado al igual que otros materiales, sufre cambios en su estructura interna debido a agentes externos que pueden llegar a debilitarla. Estos agentes pueden ser físicos o químicos. En la práctica de un caso real estos agentes podrían venir dado por diversos motivos entre los cuales destacan; incendios, exposición a ambientes marinos, corrosión de las armaduras, etc.… Por ello es indispensable realizar periódicamente un mantenimiento eficaz que permita aumentar la durabilidad de la estructura, además esta debe someterse periódicamente a ensayos no destructivos que marquen de manera personalizada las estrategias de mantenimiento particular de las estructuras. Existen ciertas patologías que solo se muestran visualmente cuando son irreversibles, como puede ser la corrosión de la armadura, lo que provoca patologías indetectables en su mantenimiento si este no se realiza con herramientas que muestren la suficiente información del estado del hormigón. En este aspecto, en la actualidad, se están desarrollando muchos estudios sobre este tipo de técnicas que buscan el desarrollo de métodos rápidos, económicos y versátiles que permitan conocer algunas propiedad física o mecánica del hormigón, para poder estimar la resistencia a compresión del producto. Como consecuencia se desarrollaron diversas técnicas; abolladura (Williams, 1936), ultrasonido (Leslie y Chesman; Jones, 1945) y esclerómetro (Schmidt, 1948). A su vez han ido apareciendo otras técnicas que estudia las estructuras de hormigón mediante métodos; magnéticos, radiactivos, ensayo de tipo químico, nucleares, eléctrico… 34 35 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua pueden representar instantáneamente una amplia gama de estructuras de hormigón al mismo tiempo. Por lo tanto, la termografía puede ser la metodología no destructiva más rápida y fácil con respecto a la recopilación de datos entre los otros métodos no destructivos. Uno de los principales inconvenientes a la hora de realizar las pruebas de termografía es la radiación solar y su relación con el elemento a analizar como así se describa en el artículo de Shuhei Hiasa, Recep Birgul y F. Necati Catbas “Through a field laboratory experiment and FE modeling, Hiasa concluded in his Ph.D. dissertation that the preferable time period to apply IRT for concrete bridge deck inspection is during the nighttime cooling effect in order to reduce the possibility of misdetection due to sunlight, even though the delaminated areas were also observed clearly during the daytime heating period in the study. Hiasa also found that there are interchange periods between the nighttime cooling effect and the daytime heating effect about 1–2 h in the morning and evening under the given conditions, and IRT cannot detect delaminations during these periods.”[A través de un experimento de laboratorio de campo y modelado, Hiasa concluyó en su disertación que el período de tiempo preferible para aplicar termografía para la inspección de la cubierta del puente de hormigón es durante el efecto de enfriamiento nocturno para reducir la posibilidad de una detección errónea debido a la luz solar, a pesar de que las áreas delaminadas también se observaron claramente durante el período de calentamiento durante el día en el estudio. Hiasa también descubrió que existen períodos de intercambio entre el efecto de enfriamiento nocturno y el efecto de calentamiento durante el día aproximadamente 1 a 2 h. en la mañana y en la noche en las condiciones dadas, y la IRT no puede detectar delaminaciones durante estos períodos.][5]. Actualmente se definen dos tipos de métodos en termografía: cuantitativa y cualitativa. Una de las principales diferencias entre estos dos métodos es la normativa vigente, que debe conocerse especialmente para la termografía cualitativa. En el contexto de la Norma Internacional (1998) , los métodos cualitativos se utilizan generalmente para detectar grandes variaciones en las propiedades térmicas de los componentes que constituyen las envolventes externas de los edificios y la estanqueidad al aire. Por otro lado, para la determinación del grado de aislamiento térmico y hermeticidad de una estructura, se injustificadas a partir de un número de resultados muy limitado. Como tercer aspecto común a destacar, el desconocimiento a escala general de las distintas técnicas de detección no destructiva en hormigón. Lo que produce que aún no podamos utilizar estas técnicas bajo unas óptimas garantías de calidad. Calidad que actualmente buscan los expertos y que cada vez está más cerca del campo de trabajo y de su posible utilización en el mundo de la arquitectura. Existen multitud de ensayos no destructivos sobre hormigón, cada uno con un nivel distinto de desarrollo, pero este trabajo se centrará en; Termografía, ultrasonidos, resistividad eléctrica, esclerómetro y pachómetro. Todos se detallarán en los siguientes subapartados donde se hará un cribado de información dentro de toda la literatura revisada. 4.6.1. Termografía Comenzaremos por la termografía. Esta técnica aún esta en su fase de desarrollo, de hecho la fase experimental de este trabajo iba principalmente enfocada al desarrollo de la investigación sobre la aplicabilidad de la termografía en elementos de hormigón. Esta técnica se ha venido utilizando en los últimos años en muchos campos de la ciencia, en la arquitectura se utiliza actualmente para la detección de fuentes de humedad y el reconocimiento de puentes térmicos principalmente, aunque con el desarrollo de esta técnica cada vez son más los usos que se le pueden aplicar dentro del campo de la arquitectura, como es el reconocimiento del estado de conservación del hormigón. La termografía infrarroja es uno de los métodos no destructivos que recientemente se ha desarrollado para detectar deterioros invisibles que incluyen delaminaciones y huecos en estructuras de hormigón con una precisión razonable. También ayuda a evitar el tiempo y los gastos de obtener acceso a la superficie de hormigón para realizar pruebas de sondeo tradicionales. La termografía es un enfoque adecuado para la inspección de infraestructuras civiles, ya que es un método sin contacto y las imágenes infrarrojas 36 37 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua 4.6.2. Ultrasonidos “El interés de este ensayo no destructivo es que en términos generales se puede deducir que, a mayor velocidad de propagación del impulso ultrasónico, mayor será la resistencia mecánica del hormigón, ya que el impulso se transmite por la masa de la estructura, entonces, mientras más densa es, más rápido podrá transmitir este impulso. La velocidad de propagación ultrasónica dependerá directamente del contenido de cavidades y de la estructura de poros del hormigón. Como también de la posibilidad de que se presenten fisuras o grietas en las superficies del espécimen a ensayar. Un impulso ultrasónico se verá interrumpido por estas posibles lesiones, lo que retardará el traspaso de las vibraciones por el medio conductor que representa ser el hormigón.”[7] Por lo tanto, podemos decir que la diferencia de densidad de un elemento a analizar produce variaciones en la velocidad de los impulsos ultrasónicos, lo que no da pie a pensar que en las zonas donde se produzcan esas variaciones existen anomalías, que quizás no se vean, pero que en un futuro puede producir lesiones graves. La corrosión del refuerzo metálico en estructuras de hormigón conduce a grietas que se extienden hacia la superficie. Estas grietas no muestran ningún signo visual hasta que rompen la superficie, exponiendo la estructura a un deterioro más acelerado, pero si son captadas a través de pruebas ultrasónicas se podría actuar sobre el espécimen antes de que se produzcan esas grietas y ya sea tarde para una intervención a baja escala. De igual modo esta técnica podría utilizarse para otras muchas lesiones, como por ejemplo las coqueras. Estas se pueden analizar normalmente de manera visual, pero es cierto que en algunas ocasiones se producen coqueras internas producidas por un mal vibrado que son indetectables, el ultrasonido sería capaz de detectarlas para actuar sobre ellas. Como conclusión de esta breve descripción y aplicabilidad, podríamos decir que esta técnica destaca por su facilidad de uso y su gran abanico de posibilidades para trabajar frente a diversas lesiones. aplican métodos cuantitativos. A través de métodos cuantitativos y cualitativos, las irregularidades de la distribución térmica en las superficies se detectan visual o numéricamente según los patrones térmicos en los termógrafos. Esto anteriormente descrito hace referencia al uso de la termografía en el mundo de la edificación hasta la actualidad, aunque es cierto que esta técnica se muestra como una nueva técnica de detección no destructiva en hormigón debido a sus grandes cualidades. A través de una fotografía con sus características termográficas podemos obtener modelos numéricos que nos identifiquen los puntos donde se están produciendo lesiones, ya que estas se generan a través de un esfuerzo que genera calor y ese es el calor que aprovecha esta técnica para detectarlo. Estas detecciones, según varios investigadores como Cely Natali Guerrero Mena han defendido, en este caso en su Trabajo Fin de Máster, que con la termografía se pueden apreciar irregularidades hasta una profundidad de 10cm. Igualmente argumente que “Existen diferentes variables y factores que afectan la correcta medición termográfica y pueden afectar en la detectabilidad de defectos, tales como: variaciones de emisividad, reflexiones, por la curvatura de la superficie, ángulo o campo de visión, problemas provenientes del propio equipo de captura, interferencias del medioambiente (viento, luz solar, humedad, etc.), medición de temperaturas cercana a la ambiental o el ruido ocasionado por radiaciones del entorno. Así como otros factores que tienen que ver con el tamaño y profundidad a que se encuentran los defectos de la superficie del elemento estudiado.”[6] Como conclusión a este breve apartado de termografía decir que a pesar de que esta técnicas puede ser una de las más completas y sencillas a la hora de analizar la durabilidad del hormigón, necesita que se ejecute por una persona cualificada que conozca las condiciones óptimas de funcionamiento de una cámara termográfica. 38 39 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua 4.6.4. Resistividad eléctrica “La resistividad eléctrica del hormigón se define como la habilidad de resistir al traspaso de la electricidad, es el grado de dificultad que encuentran los electrones en su desplazamiento dentro de la masa del material, por lo que da una idea de lo buen o mal conductor que es; por lo tanto la resistividad eléctrica es la característica inversa a la conductividad eléctrica.” [9]. La baja homogeneidad del hormigón puede provocar que esta técnica no arroje datos muy exactos, pero es cierto que la media que se obtiene es bastante realista. La resistividad del hormigón se ve afectada por muchos factores; tipo de cemento, relación agua/cemento, la hidratación de la fase de fraguado, saturación de los poros... Un hormigón de baja porosidad generará una mayor resistividad eléctrica, lo que se podría traducir en la durabilidad del elemento, o mejor dicho, en sus capacidades mecánicas. La principal razón de la corrosión de las armaduras en las estructuras de hormigón viene dada por la penetración de cloruros. La resistividad eléctrica está estrechamente ligada a este concepto ya que, si la resistividad es elevada, se puede traducir como que el elemento tiene una baja porosidad y está mucho más protegido frente a agentes externos. En el margen izquierdo de adjunta una tabla en la que se recogen una serie de valores estándares a partir de los cuales se podría considerar la clasificación de la corrosión en función a la resistividad eléctrica. Finalmente se dará una serie de aplicaciones encontradas a través de esta revisión de la literatura de esta técnica de detección no destructiva sobre hormigón: -Estimación de la probabilidad de corrosión -Indicación de la velocidad de corrosión -Correlación con la permeabilidad al cloruro -Evaluación en el emplazamiento de la eficiencia de curado. 4.6.3. Esclerómetro “La técnica de la medición esclerométrica está basada en un martillo de rebote, también llamado Martillo Schmidt, el que tiene como principio la relación que existe entre la dureza de una superficie y la energía recuperada en el rebote que se genera sobre esta superficie en un elemento que ejerce una fuerza conocida. Se usa como referencia para deducir la resistencia a la compresión de la estructura de hormigón.”[8] Cabe destacar en primer lugar que esta técnica podría clasificarse en técnicas semi-destructivas, aunque es cierto que su efecto sobre las estructuras es superfluo. Igualmente cabe decir que esta técnica no presenta una alta fiabilidad debido a que si se ejecutan varias pruebas sobre el mismo elemento, los resultados podrían ser variables, en algunas ocasiones, significativamente. Actualmente se ha normalizado la cantidad de impulsos que se realizan sobre el elemento de hormigón, dejándolos en 9 o 10 golpes y obteniendo una media para sacar un valor representativo de cada punto. A pesar de lo citado anteriormente, varios estudios han conseguido demostrar la gran fidelidad de los datos obtenidos con el esclerómetro, comparándolos con los obtenidos mediante prensa hidráulica en laboratorio, lo que nos hace ver que puede ser un claro sustituto de las técnicas destructivas de análisis del hormigón, evitando la afección de las estructuras. Una de las cosas a tener en cuenta es la edad del espécimen a analizar. La carbonatación del hormigón se produce conforme el espécimen envejece, es un proceso continuo que va endureciendo la capa más externa del hormigón y que puede maquillar los datos que se obtengan, por ello es importante conocer la edad del elemento y, en el caso de que exista carbonatación, realizar una limpieza superficial mediante una amoladora manual, que favorezca la veracidad del estudio y permita realizar el mismo sobre un hormigón en buen estado. Como conclusión cabe destacar que, a pesar de no ser un ensayo muy exacto, si puede ser sustituto de la extracción de muestras y posterior ensayo en laboratorio debido a su casi nula incidencia sobre la estructura a analizar. Fig. 7 40 41 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua 4.7. Conclusiones Para concluir este apartado de revisión de la literatura cabe decir que estamos frente a un claro punto de inflexión en las técnicas utilizadas para detectar lesiones en hormigón, pasando del uso extensivo de las técnicas destructivas al uso de las no destructivas. Esto se puede confirmar debido a que son numerosos los estudios realizados en la última década que abalan estos ensayos no destructivos. Los investigadores son conscientes de que queda un largo trayecto por recorrer dentro de los ensayos no destructivos, un camino donde presumiblemente se encontrará la forma más óptima de trabajo de las distintas técnicas, incluso en la cooperación de varias técnicas. Cabe destacar igualmente que aún existen pocas normativas que contemplen estas técnicas y que además las que las contemplan no confían en que estos ensayos puedan dar resultados de calidad. Pero las investigaciones continúan y son muchos los avances que se han conseguido en la última década. 4.6.5. Pachómetro El pachómetro es un instrumento que nos permite reconocer la localización de las barras de acero dentro del elemento de hormigón armado. No solo detecta la posición exacta, si no que es capaz de deducir el grosor de la propia barra y su distancia a la superficie del hormigón, es decir, su capa de recubrimiento. Su aplicación como técnica no destructiva viene dada por la capacidad de detectar escasez de barras de acero desde su ejecución, escasez de grosor que puede producir falta de estabilidad del elemento o escasez de recubrimiento que puede derivarse en la introducción de cloruros en las armaduras. Quizás esta técnica no es las más usadas porque tiene pocas aplicaciones, pero indirectamente es muy importante ya que trabaja cooperativamente con otras técnicas para la detección de barras, grosores y recubrimientos. Por ejemplo en el ensayo de resistividad eléctrica es muy importante ubicar las sondas en zonas que no estén cercanas a barras de acero, ya que podría provocar diferencias en los resultados. Es por ello que un conocimiento previo de la ubicación de las barras es algo fundamental. Cabe destacar que esta técnica también es muy común en las obras de rehabilitación, especialmente a la hora de realizar las nuevas instalaciones, ya que te permite generar nuevas instalaciones sin afectar a ninguna armadura y sin poner en peligro la estabilidad de la estructura. 5. Metodología Fig. 8 Una vez establecidos los objetivos que pretendemos obtener con el estudio y conocer la revisión de la literatura que hemos descrito anteriormente, se pretende establecer un punto de partida a partir del cual se pueda llevar a cabo la experimentación de las técnicas no destructivas respetuosas con la estabilidad estructural y la integridad de los elementos de hormigón visto. Para este trabajo se proponía el análisis de las técnicas no destructivas sobre elementos de hormigón, especialmente la termografía. Aunque la experimentación no se ha podido llevar a cabo con motivo de la alerta sanitaria que vivimos y que irrumpió en nuestro país a mitad del cuatrimestre, se ha decidido incorporar todo el proceso de diseño y fabricación de las probetas ya que el mismo ha tomado 5 semanas de trabajo y además, una vez se recupere la normalidad, se pretende realizar los ensayos para concluir el trabajo de experimentación y obtener lo resultados para su posterior discusión. 5.1. Diseño del experimento Para la realización del experimento se toma como punto de partida el interés por la simulación de las condiciones a las que los elementos de hormigón están expuestos, siendo estas las principales causas por las cuales se producen las principales lesiones. Es por ello que se decide realizar 5 ensayos sobre 15 probetas. El primero de ellos sería el ensayo sobre blanco (B1, B2 y B3), es decir, sobre tres muestras sin alterar sus condiciones para establecer los puntos de partida para la realización del resto de ensayos. En segundo lugar se realizarían los siguientes ensayos: 1. 3 Probetas expuestas a fuego (F1, F2 y F3). 2. 3 Probetas expuestas a ataques químicos (Q1, Q2 y Q3). 3. 3 Probetas expuestas a corrosión (C1, C2 y C3). 4. 3 Probetas expuestas a electricidad (X1, X2 y X3) Entre paréntesis se indica la nomenclatura utilizada en las probetas para su reconocimiento. La realización de todos los ensayos se harán sobre 3 probetas para obtener resultados mucho más contrastados y poder determinar el grado de afección de cada uno de los ensayos sobre las muestras, tratando de homogeneizar los posibles problemas que hayan podido generarse en la fase de hormigonado y vibrado. Los ensayos anteriormente descritos tienen como finalidad la simulación de agentes reales que afectan a los elementos de hormigón para el posterior análisis con técnicas no destructivas para la detección de lesiones en elementos de hormigón armado. Las muestras serán iguales y tendrán un tamaño de 30cm x 30cm. Las mismas tendrán en el centro una barra de acero corrugado B500s de 31cm que sobresale de las propias muestras para realizar ensayos sobre la armadura del elemento. Igualmente cabe destacar que las probetas se han diseñado para ser ejecutadas sobre encofrados de madera OBS de 18mm. Las probetas contarán con placas de poliestireno expandido (EPS) que, además de facilitar el desencofrado, sirve de sujeción para las armaduras en el momento previo al hormigonado. Continuando con el diseño del experimento se ha realizado un análisis de los materiales que vamos a necesitar para el proceso de fabricación de las diferentes probetas. Para comenzar se ha realizado una búsqueda de los posibles proveedores de materiales. Para facilitar el trabajo de montaje nos hemos decantado por la opción de comprar los elementos ya cortados, principalmente los más difíciles de manipular; maderas y acero. A continuación se muestra detalladamente los cálculos realizados y la estimación de materiales que hicimos previamente a la fabricación de las probetas. En primer lugar cabe aclarar que, tanto el diseño del experimento como la propia fabricación, se ha hecho conjuntamente con otro compañero del grupo Ñ; Armando Hermida Medina. 44 45 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua CREADO CON UNA VERSIÓN PARA ESTUDIANTES DE AUTODESK CREADO CON UNA VERSIÓN PARA ESTUDIANTES DE AUTODESK CREADO CON UNA VERSIÓN PARA ESTUDIANTES DE AUTODESK CREADO CON UNA VERSIÓN PARA ESTUDIANTES DE AUTODESK CREADO CON UNA VERSIÓN PARA ESTUDIANTES DE AUTODESK CREADO CON UNA VERSIÓN PARA ESTUDIANTES DE AUTODESK CREADO CON UNA VERSIÓN PARA ESTUDIANTES DE AUTODESK CREADO CON UNA VERSIÓN PARA ESTUDIANTES DE AUTODESK Fig. 9 Fig. 10 Primeramente hemos calculado la superficie total de tableros OSB de 18mm que necesitamos. Dado que el proveedor elegido distribuye los tableros en medidas de 250x125 cm, hemos deducido del cálculo que necesitaremos 2 tableros completos, a los que posteriormente se les ha señalado las lineas de corte para que el suministrador ejecute los mismo. A continuación se muestra el análisis realizado: A continuación se realiza el mismo análisis con la cantidad de Poliestireno expandido (EPS) necesario para la fabricación de probetas, en este caso hemos utilizado planchas de 2 grosores y tamaños distintos. En primer lugar se ha realizado el despiece en una plancha de 20mm de grosor para las caras en las que penetra la barra de acero, y posteriormente se ha seguido la misma metodología para realizar el despiece de 3 planchas de este mismo material para el fondo de las probetas, en este caso de 25mm: 46 47 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Fig. 12 Fig. 11 Fig. 13 Fig. 14 Fig. 15 Fig. 16 A continuación se ha calculado la cantidad de barras de acero necesarias, en este caso hemos necesitado 24 barras de Ø12mm de 32cm de longitud, las mismas fueron cortadas por el fabricante. Seguidamente se procedió a calcular los tornillos necesarios para el montaje de las probetas, obteniendo como resultado la cantidad de 480 unidades de tornillos de acero para madera de 35mm. De la misma manera se calculó la cantidad de silicona necesaria para el sellado de las juntas, tomando como referencia un consumo de 280 ml de silicona por cada 5 metros, lo que nos lleva a una cantidad de 6 botes de silicona de 280ml para cubrir todas las juntas. Para finalizar se calculó el volumen de hormigón necesario para el rellenado de las probetas, obteniendo como resultado 0.0072 m3. El hormigón que hemos utilizado es un hormigón predosificado H-25. Para concluir señalar que también fue necesario el uso de desencofrante. 5.2. Fabricación de probetas La propia fabricación de las probetas se realizaron en laboratorio. Una vez realizado el acopio de materiales procedimos al ensamblaje de las probetas. En primer lugar se realizó una comprobación y clasificación de los materiales cortados suministrados por el proveedor, seguidamente procedimos al ensamblaje de las probetas utilizando los tornillos para afianzar las uniones. Una vez concluido el ensamblaje procedimos a forrar las caras interiores (excepto las caras paralelas a la barra de acero) de poliestireno expandido (EPS) el cual previamente fue cortado en laboratorio. Para finalizar se realizó el sellado de juntas y el fijado de la barra de acero al poliestireno expandido (EPS). La fabricación de las probetas continuó con la fase de hormigonado. Previamente a esto tuvimos que hacer los pertinentes trámites administrativos para que esta fase se ejecutara en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Edificación ya que esa Facultad, perteneciente a la propia Universidad de Sevilla, contaba con una hormigonera y con suficiente espacio planteado para tal fin, lo que provocó una reducción considerable de la fase de hormigonado. En primer lugar, en el laboratorio de Construcciones Arquitectónicas de la ETSA se aplicó una capa generosa de desencofrante a todos los moldes que iban a ser rellenados de hormigón. Posteriormente estas probetas se trasladaron hasta el lugar de vertido. Para la realización del hormigón se siguieron estrictamente las indicaciones dadas por el fabricante; por cada saco de hormigón se virtió 2,5L de agua en la hormigonera, obteniendo así HA-25/B/12/IIa. Seguidamente se procedió al vertido sobre las probetas para a continuación introducir las mismas en la mesa vibradora, desplazada desde el laboratorio de Construcciones Arquitectónicas de la ETSA, durante 5 minutos. Una vez hormigonadas todas las muestras se dejaron fraguar en el punto de vertido durante 24h. y pasado este tiempo las muestras fueron trasladadas a laboratorio donde permanecieron los 21 días de fraguado. A través del siguiente código QR podrá ser visualizado un vídeo de la fase de hormigonado: Transcurrido el tiempo de fraguado se procedió al desencofrado de las probetas, realizando el proceso inverso al de ensamblado. Igualmente se procedió al marcado de las pruebas, pasando el código de identificación de la probeta a la pieza de hormigón. 48 49 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Fig. 17 Fig. 20 Fig. 18 Fig. 19 Fig. 21 Fig. 22 Palacio de deportes de Roma Pier Luigi Nervi Año de construcción 1956-1957 Localización Roma, Italia Uso del edificio Equipamiento, deportivo Singularidad Cúpula de grandes dimensiones F-3/Fig. 1 64 65 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Planimetría Introducción Pier Luigi Nervi realizó este edificio ya que sería uno de los encargados de acoger los juegos olímpicos de 1960. Se trata de un edificio completamente redondo y simétrico a todos los ejes. Su cubierta a modo de casquete se apoya mediante nervaduras sobre pilares en Y que funcionan como elemento transparente para dejar pasar la luz. El palacio es un modelo de estadio capaz de albergar 5.000 espectadores en boxeo y lucha y hasta 4.000 en tenis, baloncesto y gimnasia. En el perímetro exterior se encuentran todas las dependencias necesarias para el correcto funcionamiento del edificio. En este caso las instalaciones se albergan en la planta sótano. Es un edificio multifuncional pensado para acoger la celebración de muchas modalidades de juegos. Concepto Cabe mencionar que el Arquitecto Piere Luigi Nervi también era ingeniero, lo que le confería gran conocimiento sobre las estructuras y donde él buscaba la economía, la rapidez de ejecución y la eficiencia. Igualmente cabe destacar que en esta obra se ejecutaron múltiples elementos con piezas prefabricadas, por la evidente ventaja de la perfección ejecutiva. Luigi Nervi quería dar al espacio interior un sesgo totalmente distinto al exterior, lo consiguió gracias a sus amplios conocimientos sobre estructuras, creando en el interior un entramado de nervaduras que hacen que la textura sea agradable y que dialogo con el hormigón armado que se utiliza en su graderío. Materiales y construcción El edificio está cubierto por un casquete esférico de 69,20 metros de diámetro y está constituida por 1620 secciones prefabricadas de hormigón armado. La cúpula se sostiene mediando caballetes en forma de “Y” dispuestos de forma radial e inclinados. Todas las cargas son transmitidas a un anillo de hormigón de 2,50 metros de ancho por 81,50 metros de diámetro. En el caso de la gran cúpula se utiliza una losa de hormigón de 12cm de grosor. Realizándose esta con elementos prefabricados dispuestos sobre una malla y coronando la misma con un gran tragaluz que corona la cúpula. La iluminación natural se realiza con un anillo de compresión en el centro que permite ubicar una linterna. Igualmente, la luz natural penetra dentro del edificio a través de la fachada exterior, que la conforman grandes ventanales verticales que se separan del casquete pasando la cúpula en este punto a ser transparente y a apoyarse sobre los grandes pilares inclinados. F-3/Fig. 2 F-3/Fig. 3 F-3/Fig. 4 F-3/Fig. 5 F-3/Fig. 8 F-3/Fig. 9 F-3/Fig. 10 F-3/Fig. 11 F-3/Fig. 6 F-3/Fig. 7 Museo Guggenheim Frank Lloyd Wright Año de construcción 1956-1959 Reformado 2006-2008 Localización New York, Estados Unidos Uso del edificio Equipamiento, cultural Singularidad Forma helicoidal F-4/Fig. 1 68 69 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Planimetría Introducción El museo Guggenheim de Nueva York es el primero de los museos fundados por Solomon R. Guggenheim, dedicado al arte moderno. Este edificio fue inaugurado en 1937. Este edificio es conocido popularmente como “Guggenheim” ya que es el más conocido de los museos de la fundación. En el año 1959 se cambió la ubicación del museo, y fue en ese nuevo emplazamiento donde se construyó el edificio de Fran Lloyd Wright. Solomon no sabía a quien elegir como arquitecto para el museo, por lo que pidió a la baronesa Hilla von Rebay que escogiera a alguien. Ella eligió a Wright porque era el arquitecto más famoso del momento. El nuevo edificio se vio envuelto en mucha polémica entre el arquitecto, el cliente y la propia sociedad. Incluso, durante su ejecución, recibieron una carta firmada por numerosos artistas argumentando que la forma del edificio no era la adecuada para exponer obras de arte ni se ajustaba a la trama urbana de Nueva York. Contra todo pronostico las obras siguieron su curso y Guggenheim quedó entusiasmado por la idea de espiral ascendente del proyecto. Concepto El edificio, a pesar de su gran polémica, pronto se convirtió en una obra de arte. Desde la calle de apreciaba la forma helicoidal ascendente levemente más ancha en su parte superior. En el interior se exponen las obras de arte en una galería ascendente con entradas de luz perfectamente controladas, donde el visitante va ascendiendo poco a poco a la vez que contempla las pinturas. Con este diseño Wright intentó que el visitante usara el ascensor que lo llevaría hasta la cota más superior y desde ella ir bajando en una galería que lo llevara nuevamente hasta la cota 0. Y en cualquier caso, si el visitante quería volver a visualizar la galería podría volver a retroceder o incluso volver a tomar el ascensor en cualquier nivel y empezar de nuevo. Con la leve inclinación de los muros, el arquitecto pretendía facilitar la visión de las pinturas y controlar la luz natural que entra por las galerías, de tal manera que hiciera más fácil su visualización. Materiales y construcción La envolvente principal está formada por elementos de hormigón armado y vidrio. Estos elementos de hormigón armado se ejecutaron con cierta complejidad, pues, los encofrados eran únicos en cada uno de sus puntos, lo que complicaba el vertido de hormigón y la colocación de las barras de acero. En total se utilizaron 3 tipos de hormigón para distintas fases del proyecto; hormigón armado aligerado con “Lelite” para la superestructura principal, hormigón armado aligerado para los forjados y la rampa y hormigón con grava para la carcasa exterior. Los forjados del museo presentan vuelos de hasta 8 metros y luces de hasta 30 metros, lo que hizo desarrollar nuevos métodos constructivos en esa época. Cabe destacar que originalmente, en proyecto, la cúpula era más amplia y ligera. Pero las autoridades no confiaban en la resistencia de esa cúpula y obligó al arquitecto a incorporar vigas de hormigón armado a su estructura. F-4/Fig. 2 F-4/Fig. 3 F-4/Fig. 4 F-4/Fig. 5 F-4/Fig. 6 F-4/Fig. 7 F-4/Fig. 8 F-4/Fig. 9 Terminal de la TWA, Aeropuerto John F. Kennedy Eero Saarinen Año de construcción 1956 - 1962 Reformado 2005-2008 Localización New York, Estados Unidos Uso del edificio Equipamiento Singularidad Cubierta de grandes dimensiones F-5/Fig. 1 72 73 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Planimetría Introducción Centro de Vuelos TWA (TWA Flight Center), fue el nombre original para el diseño que Eero Saarinen realizó en la Terminal 5 del aeropuerto Idlewild, más tarde renombrado como Aeropuerto Internacional John F. Kennedy, para la compañía Trans World Airlines. La adjudicación del diseño fue otorgada a la sucursal de Eero Saarinen & Associates de Detroit, convirtiéndose en el edificio más famoso del aeropuerto, además de un Monumento Histórico Nacional. En sus instalaciones se filmó la película de Steven Spielberg “Atrápame si puedes”. Saarinen murió en 1961, un año antes de que el edificio fuese terminado. Concepto «… un edificio en el que la propia arquitectura expresara el drama, el carácter especial y la emoción de los viajes … un lugar de movimiento y transición … Las formas fueron elegidas deliberadamente para hacer hincapié en un creciente aumento de la calidad de la línea. Queríamos un levantamiento” Eero Saarinen. La terminal se levanta como símbolo del aeropuerto internacional John F. Kennedy, un edificio que busca la simbología de vuelo en su estructura, creando una gran cubierta de hormigón armado con grandes cristaleras que muestran las vistas propias de cualquier aeropuerto. Igualmente, en este edificio se busca la simetría de las formas, concluyendo en un elemento simétrico en su eje transversal al igual que los propios aviones. Su diseño busca el movimiento, la fluidez y la sencillez de la forma. El arquitecto hizo un profundo estudio sobre los movimientos que hacían dentro del edificio los usuarios, clasificando estos en tres; visitantes, usuario de llegada o usuarios de salida. Del estudio concluyó que los usuarios no realizaban recorridos rectilíneos, por ello la forma del edificio se acerca muy fehacientemente a la ergonomía del movimiento de los usuarios. Materiales y Construcción La estructura está inspirada en las bóvedas de crucería gótica y busca la cubrición del espacio sin utilizar pilares intermedios de apoyo. Su arquitecto, consiguió hacerlo gracias a la versatilidad del hormigón. Del mismo modo consiguió realizar una estructura ligera a la percepción del visitante. Gracias a ello consiguió una gran aportación de luz natural que le da calidez al espacio. Para conseguir una cubierta sin apoyos, a esta hubo que añadirle diversas costillas que fueran capaces de absorber los momentos creados en la misma. Por otro lado existe una clara preocupación por integrar los pocos apoyos con una imagen visual agradable. Para concluir decir que todos los elementos de hormigón han sido pintados de blanco, enfatizando la luminosidad. Igualmente decir que su conservación, aparentemente, es muy buena, probablemente por la reforma que sufrió en 2005. F-5/Fig. 2 F-5/Fig. 3 F-5/Fig. 4 F-5/Fig. 5 F-5/Fig. 6 F-5/Fig. 7 F-5/Fig. 8 F-5/Fig. 9 F-5/Fig. 10 F-5/Fig. 11 F-5/Fig. 12 F-5/Fig. 13 Instituto Salk de Estudios Biológicos Louis I. Kahn Año de construcción 1959-1965 Localización San Diego, California, Estados Unidos Uso del edificio Terciario Singularidad Encofrado minucioso F-6/Fig. 1 76 77 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Planimetría Introducción Kahn buscó en este edificio la poética del espacio, convirtiéndolo en un símbolo del propio arquitecto. Su relación con el mar añadiéndole elementos de circulación de agua enfatiza aún más el sentido poético de la obra. Algo a reseñar sobre el diseño es que al arquitecto no se le dio un programa específico del edificio, sino que este surgió del conocimiento del promotor, encontrando elementos comunes entre el arquitecto y el fundados del Instituto Salk. Debido a la superación del presupuesto original, el plan maestro de Kahn no puedo llevarse a cabo al completo. Aunque para cumplir sus compromisos con el promotor realizó un plan mediante el cual se pudiera realizar las viviendas del personal y las estructuras auxiliares según los ingresos de la empresa. Concepto La premisa de que el programa no fue dado por el cliente, propició una buena relación entre el cliente y el arquitecto que fueron capaces de desarrollar el programa conjuntamente mediante largas conversaciones y estudios por parte del arquitecto. Esto provocó que Kahn pudiera expresar su arquitectura con mayor libertad, convirtiéndose esta obra en una de las más importantes de este arquitecto. Kahn fue capaz de convencer al cliente de que el edificio debía de crearse en dos entornos diferenciados, por una parte, el entorno para el reino conceptual del intelecto y por otro lado el reino procesal de la investigación empírica. El primero de ellos compuesto por varios módulos en torno a un patio común y el segundo con una galería que los uniera entre sí. Esta separación en dos entornos facilitó la creación de un icono del edificio, como es en este caso la galería central desde la cual se puede vislumbrar el mar al fondo, creando ese diálogo poético que buscaba el arquitecto. Materiales y Construcción Debido a la gran actividad sísmica que existe en California, las vigas de hormigón armado de grandes luces que cubren la zona de los laboratorios se atirantaron y apoyaron sobre soportes de plomo que le permitía el movimiento en caso de terremoto. Por otro lado, su preocupación por la imagen visual del elemento acabado propició que se tuviera especial esmero en el diseño de los encofrados, ya que estos serían los encargados de darle la textura de acabado a los paramentos. Debido al clima seco de California, Kahn tuvo que tener especial cuidado con la formación de grietas en los elementos de hormigón, para ello diseñó unos encofrados especiales que eliminaron el problema. F-6/Fig. 2 F-6/Fig. 3 F-6/Fig. 4 F-6/Fig. 5 F-6/Fig. 9 F-6/Fig. 10 F-6/Fig. 11 F-6/Fig. 12 F-6/Fig. 6 F-6/Fig. 7 F-6/Fig. 8 Catedral de Brasilia Oscar Niemeyer Año de construcción 1959-1970 Localización Brasilia, Brasil Uso del edificio Equipamiento Singularidad Simbología constructiva F-7/Fig. 1 80 81 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Planimetría Introducción Kubitschek, presidente de Brasil desde el año 1956 hasta 1961, impulsado por las ideas de desarrollo, pretendía buscar una ciudad que se convirtiera en la ciudad ideal de Brasil, en la capital de Brasil. Como no logró encontrar dicha ciudad convocó un concurso internacional para proyectar una ciudad nueva. Para una obra de esas magnitudes sin precedentes en el país, se convocó el concurso internacional, que fue ganado por los arquitectos Lucio Costa y Oscar Niemeyer, considerados como los mejores arquitectos de la época. El primero de ellos era un gran urbanista que desarrolló su carrera en Brasil, el segundo, Niemeyer, era un seguidor de Le Corbusier, gran arquitecto que le dejó en herencia su concepto de la arquitectura. Cabe destacar que ambos arquitectos eran grandes comunistas, lo que favoreció en gran medida la obtención del proyecto. La Catedral de Brasilia fue uno de los muchos edificios proyectados por Niemeyer, en el que buscó la sencillez de las formas junto a la monumentalidad del propio edificio. Concepto Niemeyer buscaba en su edificio la sencillez de las formas, la simetría, y la percepción regular del edificio desde cualquier punto de vista, consiguiendo una profunda expresión religiosa en el conjunto. Igualmente, buscaba en su obra que los fieles se alejaran de la vida cotidiana y fortalecieran su sentir religioso. Ello propició que el edificio creará una serie de recorridos, con penumbras y sombras, que prepararan a los visitantes a su llegaba. Creando un recorrido gradual desde el exterior hacia el interior. Cabe destacar la monumentalidad que le había dado al edificio, erigiéndose varias nervaduras que salían del suelo, se encontraban en la zona más alta y continuaban apuntando hacia el cielo. Una abstracción con gran significado religioso. Aunque no hemos logrado encontrar ninguna planta, del espacio interior podemos decir, a través de las fotografías, que se intenta representar una cúpula celeste, imitando el cielo, con gran luminosidad que confiere al espacio un ambiente muy particular. Materiales y Construcción La estructura principal del edificio está ejecutada en hormigón armado. Una estructura hiperboloide que junto a los grandes paños de vidrio asemejan la ascensión al cielo. Igualmente, la estructura la forman 16 columnas idénticas con sección hiperboloide, consiguiendo que todas las secciones del espacio sean idénticas. Con estas columnas Niemeyer trataba de representar dos manos moviéndose hacia el cielo. La estructura tiene 40 metros de alto por 60 metros de diámetro. Para la sujeción de los grandes paños de vidrio, se utilizaron subestructuras circulares que trasmiten los esfuerzos hacia la estructura principal. Su estado de conservación es aparentemente óptimo, a pesar de que no ha sufrido ninguna intervención de gran calado. F-7/Fig. 2 F-7/Fig. 3 F-7/Fig. 4 F-7/Fig. 5 F-7/Fig. 6 F-7/Fig. 7 F-7/Fig. 8 F-7/Fig. 9 F-7/Fig. 10 F-7/Fig. 11 Pabellón de Portugal Expo’98 Álvaro Siza Año de construcción 1995-1997 Localización Lisboa, Portugal Uso del edificio Equipamiento, Cultural Singularidad Marquesina de hormigón F-11/Fig. 1 96 97 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Planimetría Introducción En 1998 se celebró la Exposición Universal de Lisboa, la temática que enmarcaba el acontecimiento era la relación de la cultura portuguesa con el mar. Para representar esa temática las instituciones encargaron el edificio principal a Álvaro Siza, edificio que, además de ser el principal, representaría a todos los portugueses. Para la realización del proyecto a Siza se le impusieron una serie de requisitos que el edificio debía de cumplir, la primera imposición venía dada por el uso del edificio; este tenía un fin permanente y, además de servir como edificio principal de la Expo’98, debería de servir posteriormente como edificio público. Pero este uso posterior no se definió y Siza tuvo que implementar espacios elásticos que fueran capaces de albergar nuevos usos en el futuro. A ello se le suma que en su contexto, el resto de edificio cuentan con muy poca definición, lo que hace más difícil su contextualización. Concepto Para este edificio, Siza se decanta por el estilo racionalista que lo caracteriza. Tenía que combinar una imagen emblemática y festiva junto a una clara sencillez del edificio. En el diseño de interiores Siza contó con la colaboración de Souto de Moura, que coincidían en que; “Portugal no es un pequeño país escondido en una esquina de Europa, sino una nación que contribuyó al progreso de la civilización”. Durante el proceso creativo de este proyecto, Siza vio reflejado el Pabellón de Portugal en los edificios Venecianos y su relación con el mar, tratando de ofrecer una vista diferente desde el edificio que plantea hacia el mar y crear esa relación marítimo-terrestre que se había perdido con el crecimiento del puerto y la pérdida de la lámina de agua por parte de los ciudadanos. Cabe destacar que el punto más emblemático del edificio es la cubierta del espacio público, una losa de hormigón en forma de catenaria que representa las velas de los barcos, y una amplía longitud del espacio que, metafóricamente, se comporta como un gran ventanal a la ribera. Estructura y Materiales En este apartado cabe destacar que el edificio cuenta con una estructura de hormigón armado, haciendo presente este material en todo el edificio. Igualmente, la cubierta del espacio público, en forma de catenaria, se ha construido con una losa de hormigón de 20 cm de espesor, y atirantada con cables de acero que cruzan todo el espacio apoyándose sobre los dos grandes bloques, que hacen las funciones de armadura. Los pórticos que sostienen la pérgola del espacio público se ejecutaron en hormigón al igual que el resto de la estructura, pero en este caso se recubrió con elementos cerámicos para eliminar la frivolidad que provoca el exceso uso del hormigón visto. F-11/Fig. 2 F-11/Fig. 3 F-11/Fig. 4 F-11/Fig. 8 F-11/Fig. 9 F-11/Fig. 10 F-11/Fig. 11 F-11/Fig. 5 F-11/Fig. 6 F-11/Fig. 7 99 Bermudo González, Josua 98 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno 6.13. Conclusiones Del análisis de los edificios anteriores podríamos destacar, en líneas generales, el buen estado de conservación que muestran casi todos los edificios, en especial los edificios que se encuentran en países desarrollados y que están en manos de empresarios que saben apreciar la arquitectura. Sorprende el hecho de que haya edificios realizados en hormigón armado que tengan casi 75 años y que hayan llegado a nuestros días con ese estado de conservación, edificios que se caracterizan por la simbología y el iconismo de los grandes arquitectos del Movimiento Moderno. Igualmente comentar que los edificios que hemos visto anteriormente contaron, muy probablemente, con una gran supervisión del proceso de obra y con una sensibilidad especial por parte del arquitecto para definir las formas, aportando sombras y luces. Matices que hacen especiales estos edificios. 7. Análisis de un caso de estudio Fig. 25 102 103 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua 7.1. Introducción Para conocer la eficacia de las diferentes técnicas no destructivas sobre hormigón se ha procedido al análisis de un caso de estudio ejecutado para la tesis doctoral de la Arquitecta Valeria Badilla Eyherregaray. Este caso de estudio se ha realizado sobre la fachada este del edificio CRITT de la Escuela Técnica Superior de Arquitectura del Vallés, Barcelona. Un edificio inaugurado en abril de 2006 y diseñado por el Arquitecto Javier García Solera. Este estudio se ha llevado a cabo en ese espécimen debido a los deterioros visuales que se aprecian a simple vista sobre el paramento. Para ello se han utilizado varias técnicas; detección visual, resistividad eléctrica, ultrasonidos y esclerómetro. También se llevó a cabo un levantamiento termográfico del muro, pero se descartó debido a que se realizó sin excitación del espécimen con calor externo. Para la realización de las pruebas se realizó una división del muro en diferentes celdas que garantizaban el correcto análisis de todo el muro de hormigón armado. 7.2. Definición del espécimen a analizar “El muro fue diseñado para una resistencia de 25 N/mm² a los 28 días, una relación agua/cemento <=0’50, tamaño de árido aceptable inferior a 20 mm, un recubrimiento de 3,5 cm y con una dosificación de: -Cemento 320 kg/m³ -Grava 1235 kg/m³ -Arena 630 kg/m³ -Agua 160 l/m. El muro se diseñó de hormigón armado 15/20/15 aligerado con 20 cm de porex en su interior, con zunchos perimetrales verticales y horizontales, y además zunchos verticales interiores de 15x15 cm compuesta por barras de acero de 10 mm de diámetro, tal y como se muestra. En planta se puede ver el largo total de 12.53 m del muro, con un ancho de 50 cm, que es el remate del bloque de oficinas que compone el edificio. Esta elevado del Nivel de Terreno Natural, es importante aclarar que la muestra fue realizada en la mitad sur de este, mediante una cuadricula de 15 columnas y 13 filas, dando un total de 195 cuadrantes a los cuales se les aplicó cada una de las técnicas. Cada columna tenía una dimensión de 45 cm y las filas 30 cm, con excepción de la fila superior, denominada fila M, con una diferencia de 10 cm. El alto total del muro es de 3.80 m, el área donde se realizo el estudio es del total del alto por 6.75 m, dando un total de 25.65 m²”. [10] Posteriormente pasaremos a analizar todas las técnicas utilizadas de forma pormenorizada, obteniendo al final una serie de imágenes globales de los resultados obtenidos y una conclusión sacada del propio estudio. Fig. 26 Fig. 27 Fig. 28 Fig. 29 Fig. 30 Fig. 31 104 105 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua 7.3. Campañas 7.3.1. Detección visual En el caso de estudio que hemos descrito anteriormente, antes de introducirse en las pruebas como tal, se realiza una detección visual del espécimen a analizar. Los trabajos de detección visual se llevaron a cabo durante las primeras semanas de trabajo, con el objetivo de detectar anomalías evidentes a simple vista. Para realizar este análisis se realizaron fotografías de cada uno de los cuadrantes descritos en la página anterior, con esto consiguieron tener la suficiente información para, una vez iniciados el resto de pruebas, tener acceso a la información a través de fotos de alta calidad y comparar los resultados. Como trabajos previos, se realizó una detección de las barras de acero que conformaban el espécimen con un detector de barras de acero, en este caso Profometer 4, del que se adjunta la imagen al final del párrafo. Una vez detectadas las barras se procedió a su marcado en el propio elemento a analizar y con tizas de diferentes colores se fueron marcando todas las anomalías que el muro presentaba a simple vista; coqueras, grietas producidas por la corrosión de las barras de acero, reparaciones defectuosas, desprendimientos por impactos, suciedad, humedad, presencia de hongos y defectos de construcción tales como las propias marcas del encofrado. Conclusiones previas Como podemos observar en las imágenes que se adjuntan obtenidas de esta campaña, los defectos son generalizados en toda la superficie de análisis, de forma general, la mayoría de cuadrantes presentas coqueras que dejan el árido a la vista, en su mayoría de pequeñas dimensiones, también se puede apreciar en gran parte humedades que han creado diversas escorrentías sobre el hormigón. Ningún cuadrante presenta una terminación lisa. Por otra parte, las juntas de encofrado han generado marcas que se han transformado en pequeñas fisuras provocando puntos de absorción de humedad importante, igualmente, las reparaciones que se han realizado no se han ejecutado de forma óptima y han vuelto a aparecer grietas en aquellas zonas donde la armadura ha estallado el hormigón debido a la corrosión. Otro punto a destacar es la suciedad y acumulación de hongos en toda la superficie, pero de manera más notable en los cuadrantes superiores que corroboran la falta de mantenimiento que ha sufrido el elemento a lo largo de su vida útil. Estos desperfectos no solo se hacen presentes en la zona de coronación del muro. En su zona baja, donde realiza un ligero vuelo, podemos apreciar desprendimientos producidos por golpes y por pérdida de adherencia de la mezcla. Esta zona de remate inferior también ha sufrido reparaciones mal ejecutadas. “Como primera observación se puede asegurar una ejecución deficiente, sobre todo en la etapa correspondiente al vibrado del hormigón, que produjo segregación de los áridos y la pasta de cemento, perdiendo homogeneidad y por tanto se deben presentar diferentes resistencias en cada punto a analizar, al mismo tiempo esto generó bolsas de aire que se manifiestan ahora como coqueras superficiales y probablemente existan coqueras al interior de la masa de la estructura.” [11] Como conclusión previa podemos decir que la mezcla presenta una clara homogeneidad y una manifiesta exposición a cloruros que han producido roturas del hormigón por la corrosión de las barras. Cuadrante A2 (Fig. 34) Humedad, pequeñas coqueras superficiales. Cuadrante I4 (Fig. 37) Humedades, coqueras, árido visto, fisura diagonal. Cuadrante A8 (Fig. 39) Reparación de mala calidad por evidente rotura provocada por la corrosión expansiva del acero. Humedad en el mortero de reparación, coqueras. Cuadrante A15 (Fig. 38) Desprendimiento en el borde inferior del muro, coqueras generalizadas y áridos vistos, manchas de humedad. Cuadrante A4 (Fig. 35) Marcas de encofrado, humedad, rotura por corrosión expansiva del acero, reparación defectuosa. Cuadrante A7 (Fig. 36) Reparación de mala calidad por evidente rotura provocada por la corrosión expansiva del acero, mancha de humedad. Fig. 32 Fig. 33 106 107 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Los registros que superaron el rango de las tablas codificadas fueron repetidos al menos 10 veces y en distintas posiciones evitando las barras de acero, empapando las sondas y recalibrando el equipo. “Sin embargo, estos valores continuaban siendo arrojados, por lo que se procedió a registrar en la memoria. Es complejo arrojar una hipótesis de este brusco cambio, sin embargo no quiere decir que sea un hormigón completamente impermeable ni resistente 100% a conducir la electricidad. Se le llama un “desbordamiento”. Según la bibliografía consultada se recomienda no considerar esta medición”. [13] La obtención de resultados arrojó que solo el 40% de la superficie no presentaba riesgo de corrosión, o que ese riesgo era despreciable. Igualmente se concluyó lo que antes ya se ha nombrado, existe una baja homogeneidad del hormigón y ello provoca que los resultados sean muy dispares en cuadrantes próximos. La interpretación de estos resultados nos lleva a concluir que existen zonas más vulnerables a los ataques de cloruros y que en muchas zonas ya existe un ataque de cloruros evidente que se demuestran mediante este ensayo y se corroboran con los obtenidos en la fase de detección visual. Todos los datos fueron clasificados según la tabla Polder en la que se clasifica la probabilidad de corrosión: 7.3.2. Resistividad eléctrica Los trabajos de campo se realizaron en dos días. Esta celeridad ha venido propiciada por el uso del equipo para medición de resistividad electrica, Resipod, del que se adjunta imagen al final de esta página. La propia memoria del equipo facilita el trabajo gracias a la capacidad de almacenar las propias mediciones. Para que el funcionamiento del aparato fuera óptimo se utilizó un recipiente con agua donde se mojaban las sondas del aparato y posteriormente se ejercía presión sobre la superficie de hormigón donde era recibido el impulso eléctrico. Es de suma importancia realizar el procedimiento antes descrito cada vez que se toma una muestra para garantizar la conductividad eléctrica entre el medidor y el propio elemento de hormigón, ya que si no se realizara las mediciones podrían no ser fiables. Para la prueba que se describe es necesario conocer la ubicación exacta de las armaduras, ya que estas al ser de acero puede producir variantes en los resultados. Este proceso se llevó a cabo previamente a la fase de detección visual. Las muestras se realizaron por filas, es decir, se tomaban las mediciones de los 15 cuadrantes primeros y se almacenaban los datos. También se tomaron datos de las condiciones climáticas; humedad y temperatura ambiente y superficial del elemento de hormigón, para comprobar que esas condiciones eran semejantes durante todo el ensayo. Conclusiones previas “Existen dudas sobre algunas mediciones que superan el rango de las tablas codificadas de diferentes autores que fueron estudiados en el capitulo precedente, superando los 200 kΩcm, llegando hasta cantidades de 500 o hasta 1000 kΩcm. El equipo Resipod asume como error los valores superiores a 1000 kΩcm”. [12] Fig. 40 Fig. 41 Fig. 42 108 109 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Conclusiones previas Gracias al aparato utilizado se pudo eliminar problemas causados por mala ejecución de la prueba. El aparato es capaz de detectar qué valores están fuera de los márgenes y solicitar una repetición de pruebas para realizar el cotejo de datos. Los resultados arrojados eran como se esperaban, los datos eran muy dispares, probablemente provocados por la falta de homogeneidad del paramento. “la más baja con 574 m/s medida en el cuadrante A5, donde encontramos un hormigón muy poroso y con reparaciones de mala calidad en su superficie, como también existen mediciones sobre los 5.000 m/s hasta alcanzar los 10.000 m/s en el cuadrante I9, que también presenta una elevada resistividad, por sobre los 100 kΩcm”. [15] Por lo general los resultados son bastantes irregulares, lo que nos hace ver que una correcta ejecución es fundamental para conseguir las prestaciones que se pretenden, de nada sirve una buena dosificación del material si su ejecución no se realiza adecuadamente. A continuación se muestra una tabla a partir de la cual se ha llevado a cabo la clasificación de los distintos cuadrantes, clasificando en total 390 mediciones, 2 por cada uno de los cuadrantes: 7.3.3. Ultrasonidos “Antes de comenzar las mediciones fue necesario considerar cual sería la mejor opción para realizarlas. Esto debido a que la posición de los transductores seria indirecta, es decir, la colocación de estos seria sobre el mismo plano, cabe señalar la cara exterior del muro. El equipo utilizado –PUNDITLAB- tiene variadas opciones de medición configuradas, la más óptima para este caso se consideró la llamada medición compuesta, para cálculo de la velocidad superficial del impulso, que, si bien continúa siendo indirecta, realiza un promedio de dos impulsos en distancias diferentes para luego indicar la velocidad de ese registro”. [14] Para la realización de este ensayo es necesario realizar una serie de precedentes que hagan que las muestras sean lo más fiables posible. El primer antecedente consiste en la calibración del equipo, para realizar dicha calibración se procedió a la utilización de la varilla de calibración que incluye en propio equipo, asegurando así un trabajo óptimo. Otro antecedente a realizar es el marcado de los puntos donde se ubicarán los transductores. Este marcado se realizó a una distancia entre ellos de 15 cm, realizando en cada cuadrante (45x30cm) dos tomas de datos como se muestra en la imagen del margen de esta página. Para la realización del ensayo es necesario impregnar de gel los transductores para que realicen su función, es importante retirar este gel una vez tomada la muestra con un poco de agua. Igualmente hubo que limpiar toda la superficie de hongos y microorganismos para la correcta toma de datos, esta limpieza se realizó con piedra abrasiva, con la que se pudo obtener una superficie limpia y lisa. De este modo tambien se eliminaba en parte la porosidad excesiva que presentaba la muestra y que podía provocar que los datos no fueran los deseados. Para la obtención de resultados resulta fundamental acoplar correctamente los transductores a la superficie antes de enviar el impulso. Cabe destacar que para facilitar la estabilidad de estos sensores se utilizó la ayuda de una segunda persona, con lo que se consiguió una mayor claridad de los resultados. Fig. 43 Fig. 44 Fig. 45 Fig. 47 Fig. 48 Fig. 49 110 111 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Conclusiones previas Para el análisis de los resultados obtenidos, se realiza una clasificación de los mismos en función al valor de rebote medio de cada uno de los cuadrantes, con lo que se obtiene un valor promedio de la resistencia a compresión de cada cuadrante. Para esta clasificación se utiliza la siguiente tabla: Como explicábamos en la descripción del espécimen, el muro fue diseñado para una resistencia de 25 N/mm². “Considerando este dato, podríamos decir que casi todos los cuadrantes se encuentran en un rango aceptable, ya que valores promedio de rebote de menos de 35 solamente encontramos en 3 cuadrantes”. [16] Cabe destacar que las zonas donde se han obtenido estos valores son en las reparaciones, incluso algunos de esos ensayos han sido suprimidos al no soportar el impacto del esclerómetro. 7.3.4. Esclerómetro Para la prueba que se describe se utilizó el aparato Martillo Schmidt, diseñado para conocer el valor de rebote sobre una superficie, dando como resultado la resistencia a compresión del mismo. Como antecedente cabe destacar que la superficie debe ser limpiada concienzudamente con una piedra abrasiva para no alterar los resultados. Reconociendo la composición no homogénea del material y para obtener una medición más exacta se decide realizar 6 pruebas en cada cuadrante y posteriormente promediarlos para obtener la resistencia media del cuadrante. Como en la prueba anterior ya se marcaron 6 puntos a una distancia entre ellos de 15cm, en este caso se aprovecharan esos puntos para realizar este ensayo. El ensayo se realizó con bastante celeridad debido a la fácil ejecución de las pruebas, como hemos dicho anteriormente, la única premisa es la correcta limpieza del espécimen a analizar. Cabe destacar que las pruebas sobre los cuadrantes se han realizado de forma perpendicular al muro, lo que será importante para la interpretación de los resultados finales. Reseñamos igualmente que en las zonas donde se han llevado a cabo algunas reparaciones defectuosas, se han aumentado el número de rebotes en cada uno de los 6 puntos evidenciando fallos en las reparaciones solo con el impacto del martillo. Fig. 50 Fig. 51 Fig. 52 Fig. 53 112 113 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua La imagen anterior muestra claramente la escasa homogeneidad que presenta la mecla, igualmente se aprecia a simple vista la gran cantidad de coqueras que presenta la muestra. A continuación se adjunta una cartografía con todos los daños analizados sobre la muestra. 7.4. Cartografía Con el fin de entender el muro completo en su conjunto, a continuación se adjuntarán diversas cartografías realizadas a partir de las pruebas del apartado anterior, tratando de encontrar ciertas relaciones entre las técnicas no destructivas utilizadas y ver el modo en que se complementan. Recordamos que el muro se dividió para su análisis en 195 cuadrantes, a los cuales se les realizó metódicamente las pruebas anteriormente descritas. 7.4.1. Cartografía detección visual Para analizar los resultados de esta campaña se realizaron fotografías de los distintos cuadrantes para posteriormente unirlas a través de herramientas informáticas y obtener una fotografía completa del elemento con la resolución suficiente para poder trabajar en ella. Las anomalías detectadas mediante la detección visual se clasificaron en: 1. Fisuras a. Producidas por retracción plástica o hidráulica. b. Producidas por la corrosión expansiva de las armaduras. 2. Coqueras a. Superficiales de pequeño tamaño. b. Superficiales de gran tamaño con árido a la vista. 3. Humedad a. Evidentes por manchas. b. Generación de microorganismos. 4. Acciones externas a. Desprendimiento. b. Reparaciones defectuosas. Fig. 54 126 127 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Fig. 72 128 129 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua Al superponer la imagen general del muro analizado, se puede apreciar la distribución de aquellos cuadrantes que presentan coincidencias, ubicándose mayoritariamente en el borde derecho aquellos que presentan 3 coincidencias, salvo el cuadrante I1, como también se puede ver que aquellos cuadrantes que tienen 2 coincidencias (color naranja) marcan aquellas zonas que presentan mayores coexistencias de defectos. Fig. 73. Tabla de número de coincidencias de datos con comparación sobre imagen del espécimen “En esta cartografía de detección visual, al sobreponerla con la ubicación de los cuadrantes que presentan coincidencias se puede apreciar que la mayoría de estos con 2 coincidencias se ubican en cuadrantes que presentan defectos simultáneas como humedades, coqueras, áridos vistos, microorganismos como es el caso del borde superior o reparaciones como en el borde inferior del muro. Son menos los cuadrantes señalados que se ubiquen en zonas regulares, o con solo 1 defecto, como las comprendidas entre las columnas 5 – 7 y las filas I – L, por ejemplo”. [21] Fig. 74 131 Bermudo González, Josua 130 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Los cuadrantes de dos coincidencias tienen la siguiente distribución: Finalmente, comparando la tabla anterior, podemos deducir que existe una mayor relación entre los ensayos de esclerometría y ultrasonidos, con un total de 49 coincidencias frente a las 111 casillas que presentan 2 coincidencias, lo que representa una relación de los ensayos del 44,14%. Si seguimos analizando la tabla, podemos ver que por debajo de la relación anterior, está la relación entre el ultrasonido y la resistividad eléctrica, lo que representa una relación total del 32,44%. Por último, la menor relación entre los ensayos con un 23,42% de coincidencias se encuentra la relación entre la esclerometría y la resistividad eléctrica. Fig. 75 8. Conclusiones Fig. 76 134 135 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua 8.1. Conclusiones generales En líneas generales, este trabajo de fin de grado me ha llevado a distintas conclusiones. En primer lugar, hay que destacar que las técnicas no destructivas son un medio rápido y económico para la detección de lesiones en hormigón armado; rápido porque los datos son adquiridos instantáneamente en el campo de análisis y económicos porque la única inversión es la adquisición de esas herramientas, una vez obtenidas no es necesario invertir nuevamente para realizar más pruebas. Otro de los aspectos a destacar, y que me ha llamado la atención, es la cantidad de estudios que se han generado en los últimos años acerca de estas técnicas, estudios que están clarificando la aplicación de estás técnicas y avalando sus resultados. Es cierto que la construcción en hormigón ha sufrido un gran desarrollo desde sus inicios hasta ahora, pero nunca, o en pocas ocasiones, nos habíamos preocupado tanto por su mantenimiento. Actualmente vivimos en una sociedad en la que poco a poco nos damos cuenta que los recursos con los que contamos son limitados, y que debemos mantener lo construido el mayor tiempo posible para agotar el ciclo de vida de estos materiales, por ello, estas técnicas favorecen el uso eficiente de los recursos y permite agotarlos hasta su final. Igualmente cabe destacar, que a pesar de no haber podido experimentar las probetas fabricadas debido a la situación de pandemia que afecta al mundo entero, he adquirido una serie de conocimientos en la fabricación de las mismas que valoro positivamente, ya que esos conocimientos no los hubiera adquirido si no hubiera decidido realizar este Trabajo Fin de Grado. Para finalizar este apartado de conclusiones generales, añadir que, gracias a la redacción e investigación llevada a cabo para este TFG he podido conocer en profundidad acerca de las técnicas que se utilizan para la detección de lesiones en hormigón armado, y no solo eso, sino que he aprendido a conocer mejor este material de construcción, analizando las evoluciones que ha sufrido este material a lo largo de la historia. Material que se usa frecuentemente y que esconde grandes complejidades aún por analizar. 8.2. Conclusiones específicas Respecto a las conclusiones específicas, estas se centran en las conclusiones obtenidas principalmente del apartado de revisión de la literatura y del análisis del caso de estudio: • En primer lugar, cabe decir que la búsqueda de artículos para la revisión de la literatura científica ha arrojado muchos más resultados de los esperados, son muchos los artículos que se han añadido recientemente y que aclaran muchos conceptos sobre estas técnicas. • Cabe destacar igualmente que las técnicas estudiadas me han clarificado el uso de distintos aparatos de medida y he podido conocer, gracias a esa revisión, las principales lesiones que se producen en hormigón y sus principales causas. • En cuanto a la revisión de la literatura, después de analizar las diferentes técnicas, me he dado cuenta que son técnicas económicas y rápidas, y que favorecen el agotamiento de su vida útil, facilitando una eficiencia de estos materiales muy por encima de otras técnicas destructivas. • Referente al análisis del caso de estudio cabe destacar que ha sido, para mí, uno de los puntos mas importantes de este trabajo, ya que me ha servido para conocer como interactúan todas las técnicas conjuntamente, y además, he podido comprobar su rigor a través de la comparación de los resultados obtenidos. • Por último, decir que el análisis del caso de estudio me ha servido para conocer que las principales causas del deterioro de los elementos de hormigón armado son los fallos producidos en su ejecución. Los operarios que se dedican a esas labores no conocen las propiedades físicas al 100% de este material, algo que se podría solucionar con una intensa dirección de obra para solventar problemas y evitar futuras lesiones. 137 Bermudo González, Josua 136 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno 8.3. Futuras líneas de investigación Pese al gran contenido que abarca este Trabajo Fin de Grado, no se ha podido llegar un nivel de desarrollo avanzado debido a la escasez de tiempo y a las contingencias que nos hemos encontrado en este semestre tan especial, es por ello que se proponen las siguientes futuras líneas de investigación: • En primer lugar, concluir con la fase experimental inicialmente prevista y la obtención de resultados de los ensayos que se tenían planteados y que no se han realizado debido a la pandemia Covid-19 que estamos viviendo. • En segundo lugar, se propone realizar nuevos ensayos sobre probetas, pero con la utilización de diferentes espesores y diferentes tipos de cementos. Igualmente, con la posibilidad de aplicar otra serie de técnicas no destructivas que complementen a las anteriores. • Por último, como última línea de investigación, propongo la realización de una revisión de la literatura mucho mas pormenorizada que estudie los avances de las diferentes técnicas de forma particular y su aplicabilidad en cooperación. 9. Bibliografía Fig. 77 140 141 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua 9.1. Referencias bibliográficas [1] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 23). [2] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 24). [3] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 25). [4] Francisco Hostalet Alba (1994) “Situación actual de las técnicas de ensayo no destructivo del hormigón” ETSICCP-Barcelona (pag. 2). [5] Shuhei Hiasa, Recep Birgul y F. Necati Catbas (2016) “A data processing methodology for infrared thermography images of concrete bridges” University of Central Florida (pag. 2). [6] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 22). [7] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 43). [8] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 50). [9] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 38). [10] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 62). [11] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 66). [12] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 67). [13] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 67). [14] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 68). [15] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 70). [16] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 72). [17] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 76). 142 143 Análisis de la durabilidad del Hormigón Visto. Ejemplos del Movimiento Moderno Bermudo González, Josua D.G. Aggelis, E.Z. Kordatos, E.Z. Kordatos y T.E. Matikas (2009). “Combined use of thermography and ultrasound for the characterization of subsurface cracks in concrete” University of Ioannina, Greece. C. Lerma, Á. Mas, E. Gil, J. Vercher y M.J. Peñalver (2012). “Pathology of building materials in historic buildings. Relationship between laboratory testing and infrared thermography” Universitat Politècnica de València. 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[19] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 82). [20] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 87). [21] Cely Natali Guerrero Mena (2013). “Evaluación de la Aplicabilidad de la Técnica de la Termografía Infrarroja al Reconocimiento del Estado de Elementos de Hormigón” Universitat Politècnica de Catalunya (pag. 89). 9.2. Bibliografía Francisco Hostalet Alba (1994). “Situación actual de las técnicas de ensayo no destructivo del hormigón” INTEMAC - Barcelona. Eva Barreira y Vasco P. de Freitas (2004) “Evaluation of building materials using infrared thermography” Universidade do Porto. 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Imagen propia. Fig. 13. Fase de ensamblaje. Imagen propia. Fig. 14. Fase de ensamblaje. Imagen propia. Fig. 15. Fase de ensamblaje. Imagen propia. Fig. 16. Fase de ensamblaje. Imagen propia. Fig. 17. Fase de hormigonado. Imagen propia. Fig. 18. Fase de hormigonado. Imagen propia. Fig. 19. Fase de vibrado. Imagen propia. Fig. 20. Fase de hormigonado. Imagen propia. Fig. 21. Fase de hormigonado. Imagen propia. Fig. 22. Fase de desencofrado. Imagen propia. Matthew Fox, Steve Goodhew y Pieter De Wilde (2016). “Building defect detection: External versus internal thermography” Universidad de plymouth, England. B. Craeye, H. van de Laar, J. van der Eijk, W. Gijbels y L. Lauriks (2017). “On-site strength assessment of limestone based concrete slabs by combining non-destructive techniques” Universidad de Amberes, Bélgica. 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Vista exterior edificio Parlamento de Chandigarh (www.plataformaarquitectura.cl). Fig. 5. Tabla resumen de revisión de la literatura. Elaboración propia. Fig. 6. Tabla resumen de revisión de la literatura. Elaboración propia.