22.11.11

PATOLOGÍAS EN CIMENTACIONES. ANÁLISIS DE GRIETAS (II)

INTRODUCCIÓN
Las grietas vienen a ser los síntomas de un daño más profundo en la edificación. Nuestro objetivo ha de ser la localización de la causa primera del daño, así podremos repararlo y si fuera posible incluso prevenir que pueda reproducirse.
Hemos visto ya cómo acometer un análisis completo del estado actual y la evolución de las grietas. Esta toma de datos, plasmada en fotos, gráficos y planos, constituye la herramienta fundamental para hacer una interpretación de las grietas.
Es decir, con el análisis morfológico de las grietas podremos comprender los movimientos que ha sufrido la estructura y así llegar a un diagnóstico sobre el origen del problema.
INTERPRETACIÓN DE LAS GRIETAS
A.- Análisis morfológico
La morfología de los agrietamientos es complicada y su interpretación suele ser difícil, debido a que pueden ser varias las causas que motivan el agrietamiento.
Los sistemas estructurales y los elementos de una construcción, se diseñan considerando una deformabilidad admisible. Es decir un cierto grado de adaptación a movimientos o distorsiones, sin superar el límite de resistencia de los materiales que lo componen. Si la suma de esfuerzos es tal que agota la resistencia de los materiales, éstos se fisuran o agrietan.
Dicho de otro modo, los elementos menos deformables (más rígidos) y los menos resistentes serán los primeros en manifestar patologías debidas a movimientos diferenciales. Por esto los tabiques suelen ser lo primero en agrietarse, ya que el elemento constructivo (el tabique) tiene una gran rigidez en su plano y absorbe todas las tensiones. El tabique es poco deformable y además la fábrica que lo forma tiene poca resistencia.
Cuando en las estructuras de hormigón armado aparecen las grietas, los daños en cerramientos y tabiques son importantes. Puesto que por su propio diseño, las estructuras reticulares son mucho más flexibles, y los materiales que las forman mucho más resistentes: acero y hormigón.
De todo, las zonas más susceptibles de presentar agrietamientos son las de apertura de huecos (dinteles de puertas, ventanas,...) o bien las zonas de contacto entre tabiques, o uniones de tabiques y pilares.
En un sentido general, los asientos en edificios de gran esbeltez suelen producir movimientos monolíticos, con pocos asientos diferenciales o puntuales. Mientras que las grietas por asientos diferenciales son más probables en edificios de poca esbeltez, que frecuentemente presentan daños en su tabiquería.
Los agrietamientos debidos a fallos de la cimentación son el resultado de la interacción terreno-estructura. Un asiento diferencial entre partes de la cimentación producirá esfuerzos superiores a los previstos en la estructura, normalmente son esfuerzos de tracción y tangenciales.
Estos agrietamientos suelen presentar un patrón característico. Así, si una misma familia de grietas se repite en plantas sucesivas, lo normal es que tengan su origen en un movimiento de la cimentación como puede ser el asiento puntual de una zapata o localizado de una parte de la cimentación.
B.- Grietas por movimientos del terreno
· Los movimientos por expansividad tienen un efecto diferente según se produzca el mayor hinchamiento en el centro o hacia los extremos del edificio.
Los hinchamientos perimetrales, o levantamiento de las esquinas conllevan mayores asientos en el centro del edificio. Es lo que se conoce como arrufo. Se producen grietas en los forjados, más acusadas en las plantas bajas (Fig. 8).
Fig. 2. Fenómeno de quebranto y grietas consecuentes.
(Tomadas de las publicaciones de Ángel Uriel Ortiz (2) y Francisco Serrano Alcudia (1))

· El efecto voladizo se da en la esquina de un edificio cuando se produce un asiento diferencial excesivo. Es un mecanismo característico de colapsos del terreno, aunque sin llegar a tanto, también se da cuando en ese punto, el terreno de apoyo es más deformable que en el resto o bien ha cedido por fenómenos de desecación u otros.
Se produce una grieta inclinada. Lo normal es que la fábrica se agriete en el sentido de su mayor resistencia, esto es en el sentido de la isostática de compresión. Por tanto, una grieta de asiento diferencial será inclinada apuntando hacia la zona de terreno menos deformable. En los casos más dramáticos, de colapso del terreno, se produce el descenso de la esquina. Y si se produce una combinación de esfuerzos de torsión, la esquina puede desplazarse hacia fuera.
Fig. 3. Redistribución de esfuerzos por asiento excesivo en la esquina de la edificación, provocando grietas inclinadas en forma de arcos.

Fig. 4. Grieta debida al asiento excesivo en la esquina de una edificación (vista int.)

C.- Grietas por esfuerzos de tracción inducidos
En el caso de los forjados sometidos a tracción, su comportamiento depende de su configuración. Los forjados reticulares o bidireccionales presentarían grietas perpendiculares a la dirección de máxima tracción.
Mientras que los forjados unidireccionales son anisótropos. Si las máximas tracciones son perpendiculares a la dirección del forjado, las grietas serán paralelas a las viguetas. Si la tracción mayor es oblicua, además de grietas paralelas a las viguetas, se producirán grietas perpendiculares a las tracciones que pueden afectar a las viguetas fisurándolas.
El mayor riesgo estructural ocurre cuando las tracciones son en la misma dirección del forjado, porque las grietas serán perpendiculares a ellas y por ende a las viguetas pudiendo llegar a quebrarlas.
Las grietas normalmente se producen por roturas a tracción de la fabrica. Se localizan en los puntos de máxima tracción y son oblicuas y perpendiculares a los esfuerzos principales de tracción. Es frecuente ver grietas inclinadas en los dinteles de puertas o ventanas en tabiques, debido a que en sus esquinas se concentran las máximas tracciones.
Fig. 5. Tensiones de tracción en un tabique debidas a asiento diferencial y Fig. 6. Concentración de tensiones en las esquinas de los huecos.

D.- Grietas por tensiones tangenciales inducidas
Debido a movimientos de asiento y distorsiones se pueden generar familias de grietas oblicuas o también grietas verticales debido al agotamiento de la resistencia a tensión tangencial.
Un movimiento diferencial de un pilar respecto al conjunto, inducirá una tensión tangencial entre el pilar y el elemento contiguo (normalmente un tabique). Esto es consecuencia del equilibrio de fuerzas ya que en el punto opuesto se produce exactamente lo contrario, ya que el otro pilar no asienta o no se mueve igual. El tabique se ve así sometido a esfuerzos tangenciales.
Si las tensiones en su plano superan la resistencia de la fábrica, se producirán grietas a 45 grados. Y en ocasiones se producen fracturas verticales y horizontales, debido a que las juntas de mortero entre ladrillos son menos resistentes que la propia fábrica, y la grieta siempre se produce en la zona más débil.
Menos frecuente es el fallo por deslizamiento relativo entre elementos, esto es el agotamiento de la resistencia tangencial del elemento en el perímetro. Ocurre en juntas verticales entre elementos con diferente resistencia tangencial (fachada-tabique, pilar-tabique, tabique-tabique). En estos casos, se produce una grieta vertical o familia de grietas oblicuas en el elemento más débil, y localizado junto a la zona de máximo esfuerzo (el encuentro). En un tabique puede darse en la parte superior produciendo una familia de grietas oblicuas.
Fig. 7.Tensiones tangenciales entre viga y tabique.

Fig. 8. Daños por tensiones tangenciales de los tabiques con vigas y pilar.

Fig. 9.Tensiones tangenciales entre pilar y tabique

a) Despegue debido al momento, formándose grietas con abertura decreciente
b) Deslizamiento
ESTUDIO DE LAS CAUSAS
Posteriormente a la etapa de toma de datos y estudio de la cinemática de las grietas, podremos estudiar las causas que han podido originar las grietas, estableciendo la causa o la confluencia de causas que han provocado la patología.
Por hacer una clasificación de posibles causas por separado, podríamos hablar de causas derivadas de la interrelación entre la cimentación y la estructura, o bien por causas estructurales o constructivas.
◦Las principales causas que pueden provocar la aparición de agrietamientos son debido a la interrelación entre la cimentación y estructura, debido a los movimientos diferenciales que pueden estar provocados por apoyos de la cimentación sobre materiales con distintas características geotécnicas, provocando distorsiones entre los elementos más sensibles a deformaciones.
◦También los agrietamientos pueden ser debidas a causas estructurales, en donde podrían estar relacionadas con voladizos, forjados, vigas, deformabilidades, sobrecargas, etc.
◦Otras causas podrían estar relacionadas con aspectos constructivos o arquitectónicos, por la incompatibilidad de materiales, por variaciones térmicas, por deficiencias en los materiales constructivos, etc.
CONSIDERACIONES FINALES
Una vez recopilada toda la información relacionada con los aspectos constructivos del edificio, deberemos de abstraernos para no preconcebir las causas de la patología.
Determinadas las causas, se podrá concluir cuál sea el mejor método de reparación del daño y en la medida de lo posible eliminar la causa. Esto es fundamental puesto que sin eliminar la causa, persistirá el daño, por mucho que reparemos los síntomas visibles.
La reparación puede hacerse por una amplia variedad de métodos que dependerán tanto de la causa como de la profundidad del daño y por tanto el alcance de la reparación. Caben por tanto gran variedad de reparaciones, como recalces (pilotes, micropilotes...), mejoras de terreno (inyecciones, jet-grouting....), recrecidos de elementos de cimentación, supresión de cargas, refuerzos estructurales (zunchados, resinas epoxi, ...), tratamientos superficiales de fisuras y grietas (mallas, rellenos, enlucidos...), etc.
La única prevención posible para patologías con origen en la cimentación es realizar el proyecto sobre la base de un estudio geotécnico adecuado, un proyecto acorde a éste y un buen control de ejecución. Con ello estaremos reduciendo la probabilidad de fallo.
Aún así, la posibilidad de fallo de la cimentación sigue existiendo. No sólo porque partimos de un muestreo del que extrapolamos conclusiones, sino porque además los elementos de cimentación son sensibles a variaciones físicas o climáticas, y a variaciones exógenas (intervenciones posteriores en el terreno colindante).