31.8.12

PATOLOGIAS EN FORJADOS UNIDIRECCIONALES

1. INTRODUCCIÓN
Dada la reciente aparición de la instrucción EFHE y la proliferación de daños que tienen su origen en este tipo de elementos, es conveniente que analicemos detenidamente que factores son los que debemos tener en cuenta a la hora de diseñar un forjado así como las consecuencias que conlleva no sopesarlos con el rigor que merecen.
Se denomina forjado al elemento estructural generalmente horizontal y plano que tiene como función principal recoger y transmitir las cargas de las diferentes plantas a los elementos verticales.
Existen diferentes tipologías de forjados, dependiendo de su constitución en cuanto a reparto de cargas, puesta en obra, materiales constitutivos etc. A continuación definimos los empleados mas habitualmente:
- Forjado unidireccional: La transmisión de cargas se lleva a cabo mediante la disposición de viguetas (ya sean semirresistentes o autorresistentes) en una dirección. Entre estas es habitual disponer bovedillas ya sean cerámicas, de hormigón o de poliestireno para aligerar el peso del forjado. Dentro de estos hemos de destacar los definidos a partir de losas alveolares, cada día con mayor incidencia en el mercado y que vienen contempladas explicitamebnte en la nueva Instrucción EFHE.
- Forjado bidireccional: La transmisión de cargas se dispone en dos direcciones perpendiculares entre sí. Este método permite dos variantes en cuanto a la existencia de vigas que recojan las cargas o bien que estas vayan directamente a los pilares, en lo que se conoce como forjados reticulares, bien sean de losa maciza o aligerada.
- Forjado de chapa colaborante: Similar en cuanto al reparto de cargas a los unidireccionales, al flectar en una única dirección, con la salvedad de que estos están configurados por una chapa plegada de acero galvanizado, sustentada por una familia de viguetas metálicas y sobre la chapa, que hace las veces de encofrado perdido, se dispone una losa de hormigón armado. De esta manera definimos un forjado de estructura mixta.
Mención a parte merecen la amplia variedad que hoy en día existen de forjados prefabricados, entre los cuales ya adelantábamos las placas alveolares pero a las que se le pueden sumar tipologías tan comunes como las prelosas, las placas cerámicas pretensadas, los forjados de piezas TT así como todas sus variantes de forma y dimensiones que serán tratados más detenidamente en fichas posteriores.
2. DAÑOS MAS COMUNES EN FORJADOS. ORIGEN Y MANIFESTACIONES
En relación con recientes estadísticas sobre patologías, a la hora de determinar el origen de los daños que se manifiestan en todo elemento constructivo, se puede concluir que el porcentaje de errores que se manifiestan en las estructuras de hormigón armado sigue la siguiente proporción:
- Errores en fase de proyecto : 40-50%.
- Errores en fase de ejecución: 25-35%
- Errores debido a los materiales: 10-15%
- Errores en fase de uso y mantenimiento: 5-10%
Es destacable el hecho de que la mitad de los errores que se atribuyen a proyecto tengan su origen en la ausencia de detalles constructivos que definan la correcta solución de la puesta en obra del elemento estudiado.
2.1 PATOLOGÍAS DERIVADAS DE ERRORES EN FASE DE PROYECTO
Dentro de las patologías que derivan de una mala concepción del proyecto es la que presentan los forjados de cubiertas con bajas pendientes (menores a un 1%), los cuales sufren en épocas de lluvia el embalsamiento de agua en superficie, lo que hace que aumente la sobrecarga para el que se calculó, aumentando con ello a su vez la flecha y con ello el embalse, hasta que finalmente tras varios ciclos acaba por hundirse. Este caso es especialmente significativo en construcciones que se ejecutaron en el periodo comprendido de 1939 a 1963, en el que la estimación de cargas era la mitad que se estima actualmente a la hora de calcular un forjado, y en regiones con clima benigno (por ausencia de estimación de sobrecarga de nieve).
Otro caso típico de aparición de daños originados por errores en fase de proyecto es el que se debe a una mala previsión de del plan de cimbrado y descimbrado, especialmente agravado cuando la carga debida al peso propio es parte importante respecto de la carga total trasmitida, como es el caso de losas macizas o reticulares). En estos casos, el forjado en proceso de ejecución, debido a la transmisión de cargas de forjados superiores mediante la colocación de puntales, puede llegar a rebasar la carga total para el que se estimo, siendo esta causa de una deformación permanente que a la hora de la puesta en carga en situación real se manifieste en forma de agrietamientos longitudinales e incluso peligro de colapso.
Es frecuente encontrar losas con grietas en su cara superior coincidentes con el apoyo de los paños en el encuentro con las vigas. Esta patología tiene su origen en una errónea estimación del forjado basado en un modelo de cálculo isostático sin considerar los momentos negativos en el transito de un paño a otro y por tanto sin prever armado de negativos en estos puntos.
Algo similar ocurre con los apoyos de los forjados en vigas de borde, donde en ocasiones no se considera un cierto factor de empotramiento, con la consiguiente aparición de una grieta transversal en el paño afectado junto al apoyo originada por el giro no previsto en fase de cálculo.
Por último, dentro de esta casuística cabe destacar los daños producidos por una excesiva deformación de los forjados, pudiéndose estimar evaluando la flecha activa del mismo. Es este punto el que mayor numero de daños produce, no solo en el elemento estructural, sino en los vinculados de alguna manera a este, tales como la tabiquería y cerramientos de fachada. Este problema se viene acrecentando en los últimos años debido a la tendencia de ir a luces mayores y al uso sistemático de las vigas planas, unido muchas veces a la ausencia de tabiquería en las plantas mas bajas. La manifestación de un exceso de flexión los forjados, se puede traducir en tres tipos de fisuras:


Fisuras verticales: se dan cuando el forjado en el que apoya el paño de tabiquería es menos flexible que el superior, provocando grietas de compresión.


Fisuras horizontales: se dan cuando el forjado en el que apoya el paño de tabiquería es mas flexible que el superior, quedando el paño parcialmente colgado.


Fisuras inclinadas: se dan cuando el forjado en el que apoya el paño de tabiquería
afectado y el superior tienen rigideces similares.

2.2 DAÑOS DERIVADOS DE ERRORES EN FASE DE EJECUCIÓN
Como ya hemos visto, los errores en periodo de proyecto constituyen la fuente más importante de siniestralidad, aunque no debemos obviar los cometidos en fase de ejecución y recepción de materiales, entre los que destacamos los siguientes:
- Falta de compatibilidad entre vigueta y bovedilla, lo que lleva en muchas ocasiones a que el espacio entre el alma de la vigueta y los laterales de las bovedillas sea prácticamente inexistente, lo que conlleva a que en fase de hormigonado, el hormigón no pueda rodear a la vigueta, quedando estas sustentadas tan solo por la capa de compresión y no teniendo resistencia alguna frente a esfuerzo rasante, lo que puede llegar a ocasionar el colapso del forjado. (figura)

Figura 2:Obstrucción del hormigón por falta de holgura entre vigueta-bovedilla

- Falta de recubrimiento de negativos , originado por una incorrecta colocación de los mismos y que suele tener como consecuencia su corrosión y pérdida de capacidad resistente. Para ello es conveniente colocar separadores entre bovedillas y mallazo, situando los negativos por debajo del mismo.
- Excesiva concentración de barras de negativos puede originar un obstáculo para el paso del hormigón, con lo que las cabezas de las viguetas quedarían sin hormigonar reduciendo la capacidad a compresión del forjado. (figura)

Fisura 3: Carencia de hormigón en cabezas de compresión.

- Es necesario el vibrado de las cabezas de las viguetas semirresistentes para evitar un asentamiento plástico y consecuentemente la aparición de dos fisuras longitudinales a lo largo de toda la vigueta.

Figura 4: fenómeno de decantación del hormigón por falta de compactación.

- Otro punto de singular problemática es el que se presenta cuanto hay acumulación de armadura de positivos en los nervios, ya que dependiendo de la disposición de la misma puede llevar al desprendimiento del recubrimiento de las mismas y corrosión de las armaduras.
- Por último señalar uno de los problemas más frecuentes y que deriva de la recepción de materiales es el se presenta las bovedillas cuando sufren de dilatación potencial. Esto se traduce en un aumento de volumen de la bovedilla originando una rigidez torsional que conlleva a la caída de los fondos de las bovedillas.