IECA - FYM

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IECA - FYM

IECA
Málaga, 24 de septiembre de 2009
IECA
Durabilidad
IECA
Capí
Capítulo 7 Artí
Artículo 37º
37º
Es la capacidad para soportar durante la vida útil las condiciones fí
físicas
y quí
químicas a las que está
está expuesta, y que podrí
podrían llegar a provocar su
Durabilidad
degradació
degradación como consecuencia de efectos diferentes a las cargas
Rafael Rueda Arriete
Ingeniero de Caminos
Director de IECA Zona Levante
1
IECA
IECA
Durabilidad
IECA
IECA
Respuesta histó
histórica a las demandas de la Sociedad
•
sentido comú
común: esperanza de vida
•
estructuras de hormigó
hormigón: sosté
sostén de infraestructuras o edificios

seguridad (añ
(años 60)
•
elevado valor patrimonial (pú
(público o privado)

control de calidad (añ
(años 70)
•
elevado perjuicio social

Tecnologí
Tecnología (pretensado) (añ
(años 80)
estructuras durables: elevada vida útil

•
durabilidad (añ
(años 90)
estrategia de durabilidad:
durabilidad: proyecto, materiales, ejecució
ejecución

sostenibilidad (siglo XXI)
•
Catedral de Málaga S XVI al XVIII
IECA
¿Qué sería de nuestro patrimonio cultural si en la Edad Media las catedrales
y las construcciones emblemáticas no se hubieran realizado con el objetivo
de que se perpetuaran a lo largo de la historia?
Panteón de Adriano (120 d.c.)
IECA
1.888 años
IECA
Vida útil
Capí
Capítulo 1 Artí
Artículo 5º
5º. Requisitos
Vida útil: perí
período de tiempo desde que finaliza la ejecució
ejecución, durante

el que deben mantenerse las exigencias, con una conservació
conservación
Para garantizar la seguridad de las personas,
personas, el bienestar de la sociedad y
normal, que no implique operaciones de rehabilitació
rehabilitación.
la protecció
protección del medio ambiente,
ambiente, las estructuras de hormigó
hormigón deberá
deberán
ser idó
idóneas para su uso, durante la totalidad del perí
período de vida útil

Seguridad y funcionalidad estructural: construcció
construcción y uso

Seguridad en caso de incendio: minimizar riesgo usuario

Higiene, salud y protecció
protección al medioambiente
IECA
Vida útil

Vida útil = Periodo de servicio CTE

Estructura constituida por diferentes partes,
partes, podrá
podrá adoptarse diferentes
valores de vida útil, segú
según de su tipologí
tipología y caracterí
características.

La Propiedad: fijará
fijará previo al inicio del proyecto la vida útil nominal
que no será
será inferior a la de reglamentaciones especí
específicas o a la tabla 5
IECA
Vida útil
Tipo de estructura
Estrategia de durabilidad
Vida útil nominal

Estructuras de carácter temporal (2)
Entre 3 y 10 años
Elementos reemplazables que no forman parte de la estructura principal (por
ejemplo, barandillas, apoyos de tuberías)
Entre 10 y 25 años
Edificios (o instalaciones) agrícolas o industriales y obras marítimas
Entre 15 y 50 años
Edificios de viviendas u oficinas, puentes u obras de paso de longitud total
inferior a 10 metros y estructuras de ingeniería civil (excepto obras marítimas)
de repercusión económica baja o media
50 años
Edificios de carácter monumental o de importancia especial
100 años
Puentes de longitud total igual o superior a 10 metros y otras estructuras de
ingeniería civil de repercusión económica alta
100 años
Edificios públicos, hospitales, colegios, recomienda 75 años
IECA
El Autor del proyecto define ESTRATEGIA DE DURABILIDAD que
considere todos los factores de degradació
degradación

Deberá
Deberá actuar en fase de proyecto, ejecució
ejecución y uso

Incorpora la vida útil a la estrategia de durabilidad

Anejo 9: Consideraciones adicionales sobre durabilidad
¾
E.L.Durabilidad procesos de corrosió
corrosión. Estimació
Estimación vida útil
IECA
Consideraciones en fase de proyecto
1. Decisión sobre el valor nominal de la vida útil
2.
Método simplificado
IECA
Propiedad
Identificar el ambiente
MÉTODO SIMPLIFICADO
COMPROBACIÓN ESTADO LÍMITE DE DURABILIDAD
3.
Estrategia de durabilidad
3.
Identificar mecanismos preferentes de degradación
4.
Definición, en su caso de medidas
4.
Identificación del estado límite de durabilidad
5.
Selección del método de comprobación
especiales de mantenimiento
6.
Selección de los modelos de comportamiento
7.
Comprobación del estado límite
8.
Establecimiento de las prescripciones de proyecto
9.
Definición, en su caso, de medidas especiales de
mantenimiento
IECA

Memoria: justificar las clases de exposició
exposición

Planos: tipificació
tipificación del hormigó
hormigón y recubrimientos HAHA-25/B/20/IIa
25/B/20/IIa

Pliego: materiales, dosificaciones y procedimientos de puesta en obra

Formas estructurales que faciliten evacuació
evacuación del agua

Apoyos, juntas, drenajes: medidas para su mantenimiento y sustitució
sustitución

IECA
En una misma estructura diferentes tipos de ambiente o microclimas
Pilares interiores, muros de contenció
contención, depó
depósitos, piscinas, etc.
Selecció
Selección formas estructurales adecuadas
IECA
Selecció
IECA

Evitar diseñ
diseños especialmente sensibles al agua

Evitar superficies sometidas a salpicaduras o encharcamientos

Reducir al mí
mínimo el contacto del agua - hormigó
hormigón

Evitar paso de agua sobre juntas y sellados

Facilitar rá
rápida evacuació
evacuación del agua: imbornales, drenajes…
drenajes…

Prever acceso a todos los elementos para inspecció
inspección y mantenimiento
Selecció
IECA
IECA
Agua: “enemiga”
enemiga” relacionada con
la mayorí
mayoría de ataques. AISLAR
IECA
Consideraciones en fase de ejecución

Clasificación de ambientes: clases de exposición
Buena calidad de la ejecució
ejecución

Proceso de Curado: influencia decisiva en durabilidad

Cumplir especificaciones de durabilidad en fase de ejecució
ejecución

No se permite compensar salvo comprobació
comprobación ANEJO 9
IECA
Clases generales de exposición
Durabilidad de la armadura:
Durabilidad: porosidad permeable
Protecció
Protección fí
física (recubrimiento)
¾
Protecció
Protección quí
química (capa pasiva cará
carácter alcalino hormigó
hormigón)
¾
Degradació
Degradación fí
física (E, H y F)
9
Se puede perder por:
Pérdida de alcalinidad del hormigó
ón) (IIa
hormigón (carbonataci
(carbonatació
(IIa y IIb)
IIb)
Ca(OH)
Ca(OH)2 (PORTLANDITA) + CO2
pH < 9
9
¾
IECA
Clases específicas de exposición
Durabilidad del hormigó
hormigón:
¾
9
IECA
CO3Ca + H2O
pé
pérdida capa pasiva
Difusió
Difusión de cloruros de agua de mar o sales (IIIa
(IIIa,, IIIb,
IIIb, IIIc y IV)
Corrosió
Corrosión: oxí
oxígeno y agua hacen el resto. Reducció
Reducción secció
sección y expansividad
¾
Erosió
Erosión: abrasió
abrasión o cavitació
cavitación (E)
9
Ataque por heladas (H y F)
9
Fisuració
Fisuración: retracció
retracción plá
plástica
Degradació
Degradación quí
química (Qa
(Qa,, Qb y Qc)
Qc)
9
Acció
Acción de aguas puras: disuelve la portlandita
9
Acció
Acción ió
ión sulfato: AC3 + sulfatos
9
Acció
Acción del agua de mar: ataque ió
ión sulfato e ió
ión cloro
ettringita secundaria (expansiva)
IECA
Clasificación de ambientes: clases de exposición
IECA
Tabla 8.2.2 Clases generales de exposición relativas a la
corrosión de las armaduras
CLASE GENERAL DE EXPOSICIÓN

DESCRIPCIÓN
Clases generales de exposició
exposición: ataque a la armadura
Clase
Subclase
Tipo de proceso
I
Ninguno
- interiores de edificios, no sometidos a condensaciones
- elementos de hormigón en masa
- interiores de edificios, protegidos de la intemperie
humedad
alta
IIa
Corrosión de
origen diferente
de los cloruros
- interiores sometidos a humedades relativas medias
altas (>65%) o a condensaciones
- exteriores en ausencia de cloruros, y expuestos a lluvia
en zonas con precipitación media anual superior a 600
mm.
- elementos enterrados o sumergidos.
- sótanos no ventilados
- cimentaciones
- tableros y pilas de puentes en zonas con precipitación media
anual superior a 600 mm
- elementos de hormigón en cubiertas de edificios
humedad
media
IIb
Corrosión de
origen diferente
de los cloruros
- exteriores en ausencia de cloruros, sometidos a la
acción del agua de lluvia, en zonas con precipitación
media anual inferior a 600 mm
- construcciones exteriores protegidas de la lluvia
- tableros y pilas de puentes, en zonas de precipitación media
anual inferior a 600 mm
IIIa
Corrosión por
cloruros
- elementos de estructuras marinas, por encima del
nivel de pleamar
- elemento exteriores de estructuras situadas en las
proximidades de la línea costera (a menos de 5 km)
- edificaciones en las proximidades de la costa
- puentes en las proximidades de la costa
- zonas aéreas de diques, pantalanes y otras obras de defensa
litoral
- instalaciones portuarias
IIIb
Corrosión por
cloruros
- elementos de estructuras marinas sumergidas
permanentemente, por debajo del nivel mínimo de
bajamar
en zona de
mareas y
salpicaduras
IIIc
Corrosión por
cloruros
- elementos de estructuras marinas situadas en la zona
de carrera de mareas
- zonas situadas en el recorrido de marea de diques, pantalanes y
otras obras de defensa litoral
- zonas de pilas de puentes sobre el mar, situadas en el recorrido
de marea
Con cloruros de origen diferente
del medio marino
IV
Corrosión por
cloruros
- instalaciones no impermeabilizadas en contacto con
agua que presente un contenido elevado de cloruros,
no relacionados con el ambiente marino
- superficies expuestas a sales de deshielo no
impermeabilizadas.
- piscinas
- pilas de pasos superiores o pasarelas en zonas de nieve
- estaciones de tratamiento de agua.
No agresiva
I
interiores
interiores
II
corrosión
corrosión por
por
carbonatación
carbonatación
III
corrosión
corrosión por
por
cloruros
cloruros marinos
marinos
IV
corrosión
corrosión por
por
cloruros
cloruros no
no marinos
marinos
Normal
aérea

Clases especí
específicas de exposició
exposición: ataque al hormigó
hormigón
Marina
Q
químico
químico
H
heladas
heladas

F
heladas
heladas
con
con fundentes
fundentes
E
erosión
erosión
IECA
Se admite modificar la clase IIIa cuando la distancia es mayor de
sumergida
500 m

La clase IIIc incluye la zona de salpicaduras
500m y hay datos
O2
500m
EJEMPLOS
Designación
Cl H
20
- zonas sumergidas de diques, pantalanes y otras obras de defensa
litoral
- cimentaciones y zonas sumergidas de pilas de puentes en el mar
IECA
Tabla 8.2.3a Clases específicas de exposición relativas a otros
procesos de deterioro distintos de la corrosión
IECA
Clases específicas de exposición
IECA
CLASE ESPECÍFICA DE EXPOSICIÓN
DESCRIPCIÓN
Clase
Química
agresiva
EJEMPLOS
Subclase
Designación
Tipo de proceso
débil
Qa
ataque químico
- elementos situados en ambientes con contenidos de
sustancias químicas capaces de provocar la alteración del
hormigón con velocidad lenta (ver Tabla 8.2.3.b)
- instalaciones industriales, con sustancias débilmente agresivas
según tabla 8.2.3.b.
- construcciones en proximidades de áreas industriales, con
agresividad débil según tabla 8.2.3.b.
ataque químico
- elementos en contacto con agua de mar
hormigón con velocidad media (ver Tabla 8.2.3.b)
- dolos, bloques y otros elementos para diques
- estructuras marinas, en general
- instalaciones industriales con sustancias de agresividad media
según tabla 8.2.3.b.
- construcciones en proximidades de áreas industriales, con
agresividad media según tabla 8.2.3b.
- instalaciones de conducción y tratamiento de aguas residuales
con sustancias de agresividad media según tabla 8.2.3.b.
ataque químico
hormigón con velocidad rápida (ver Tabla 8.2.3.b)
- instalaciones industriales, con sustancias de agresividad alta de
acuerdo con tabla 8.2.3.b.
- instalaciones de conducción y tratamiento de aguas residuales,
con sustancias de agresividad alta de acuerdo con tabla 8.2.3.b.
- construcciones en zonas de alta montaña
- estaciones invernales
media
fuerte
Qb
Qc
Sin sales
fundentes
H
ataque hielodeshielo
- elementos situados en contacto frecuente con agua, o zonas
con humedad relativa media ambiental en invierno superior al
75%, y que tengan una probabilidad anual superior al 50% de
alcanzar al menos una vez temperaturas por debajo de -5ºC
Con sales
fundentes
F
ataque por
sales fundentes
- elementos destinados al tráfico de vehículos o peatones en
zonas con más de 5 nevadas anuales o con valor medio de la
temperatura mínima en los meses de invierno inferior a 0ºC
E
abrasión
cavitación
Con heladas
Erosión
- elementos sometidos a desgaste superficial
- elementos de estructuras hidráulicas en los que la cota
piezométrica pueda descender por debajo de la presión de
vapor del agua
Elección del tipo de cemento
- tableros de puentes o pasarelas en zonas de alta montaña
- pilas de puente en cauces muy torrenciales
- elementos de diques, pantalanes y otras obras de defensa litoral
que se encuentren sometidos a fuertes oleajes
- pavimentos de hormigón
- tuberías de alta presión
IECA
Calidad del hormigó
hormigón
IECA
EHEEHE-08 art. 37.3.6
¾
“Una forma de garantizar la durabilidad del hormigó
hormigón, así
así como su
Ataque por agua de mar: elemento de
- HM sumergido o en carrera de mareas (I + Qb)
Qb)
Cemento MR
- HA o HP sometido a ambiente tipo IIIb ó IIIc
¾
hormigó
hormigón con una permeabilidad reducida. Para obtenerla son decisivas
la elecció
elección de una relació
relación agua/cemento suficientemente baja, la
En presencia de sulfatos: (clase especí
específica Qb y Qc)
Qc)
- SO42-≥ 600 mg/l en aguas
- SO42-≥ 3.000 mg/kg en el caso de suelos.
colaboració
colaboración a la protecció
protección de las armaduras consiste en obtener un
Cemento SR
Sulfatos en suelos: Cimentaciones
El ataque por sulfatos únicamente es má
más nocivo que el de agua de mar: ClCl- y sulfatos
compactació
compactación idó
idónea del hormigó
hormigón, un contenido adecuado de cemento
y la hidratació
hidratación suficiente de éste, conseguida por un cuidadoso curado”
curado”
IECA
hormigón

Selecció
Selección de materias primas: cemento ANEJO 4

Dosificació
Dosificación adecuada
Parámetro
de
dosificación
Máxima
Relación
a/c
Mínimo
contenido
de
cemento
(kg/m3)

¾
Máxima relació
relación A/C
¾
Mínimo contenido de cemento
Dos o má
más clases especí
específicas de exposició
exposición: el má
más restrictivo
Tabla 37.3.2.a
Tabla 37.3.2.b Resistencias mí
mínimas recomendadas
CLASE DE EXPOSICION
Tipo de
hormigón
I
IIa
IIb
IIIa
IIIb
IIIc
IV
Qa
Qb
Qc
H
F
E
En masa
0,65
-
-
-
-
-
-
0,50
0,50
0,45
0,55
0,50
0,50
Armado
0,65
0,60
0,55
0,50
0,50
0,45
0,50
0,50
0,50
0,45
0,55
0,50
0,50
Pretensado
0,60
0,60
0,55
0,45
0,45
0,45
0,45
0,50
0,45
0,45
0,55
0,50
0,50
En masa
200
-
-
-
-
-
-
275
300
325
275
300
275
Armado
250
275
300
300
325
350
325
325
350
350
300
325
300
Pretensado
275
300
300
300
325
350
325
325
350
350
300
325
300
hormigón

IECA
hormigón
IECA
Impermeabilidad del hormigó
hormigón:
¾
¾
¾
comprobació
comprobación experimental
determinació
determinación de la profundidad de penetració
penetración de agua
bajo presió
presión UNEUNE-EN 1239012390-8
clases generales III ó IV y cualquier clase especí
específica
CLASE DE EXPOSICION
Parámetro
de
dosificación
Tipo de
hormigón
Resistencia
mínima
(N/mm²)
Masa
20
--
--
--
--
Armado
25
25
30
30
30
Pretensado
25
25
30
30
35
35
I
IIa
IIb
IIIa
IIIb
IIIc
IV
Qa
Qb
Qc
H
F
E
--
--
30
30
35
30
30
30
35
30
30
30
35
30
30
30
35
30
35
35
30
30
30
HA-25/B/20/IIIA ?
Ensayo de penetració
penetración al agua bajo presió
presión
IECA
IECA
hormigón
hormigón: Mínimo contenido aire ocluido
IECA
Aireantes:
Aireantes: red de capilares en el hormigó
hormigón

Dosificació
Dosificación adecuada:
Sin aire ocluido
¾
Mínimo contenido aire ocluido 4,5 % (F)
¾
Utilizació
Utilización cemento SR (obligatorio Qb y Qc)
Qc)
¾
Utilizació
Utilización cemento MR (obligatorio IIIb y IIIc)
IIIc)
¾
Resistencia a la erosió
erosión fck ≥ 30 MPa
¾
Resistencia reacciones áridorido-álcali
hormigón
IECA
Aireantes:
Aireantes: aire ocluido 4,5 a 6%
Pavimentos de hormigó
hormigón
afectados por la helada
Con aire ocluido
hormigón: Utilizació
Utilización cemento SR y MR
IECA

Ataque por sulfatos: formació
formación de ettringita

Compuestos expansivos

Utilizació
Utilización cemento SR (obligatorio Qb y Qc)
Qc)

Sulfatos en suelos: Cimentaciones

El ataque por sulfatos únicamente es má
más
nocivo que el de agua de mar: Cl- y sulfatos
hormigón: Resistencia a la erosió
erosión

Por abrasió
abrasión (desgaste superficial) o cavitació
cavitación (succió
(succión)

Resistencia mí
mínima fck ≥ 30 MPa

Árido fino cuarzo o de similar dureza

LA < 30

Contenidos de cemento máximos segú
según TM del árido

Curado prolongado

Pavimentos, presas, pilas de puente, tuberí
tuberías a presió
presión, diques
Erosió
Erosión por cavitació
cavitación. Cuenco amortiguador
IECA
IECA
Erosió
Erosión por cavitació
cavitación
hormigón
IECA
IECA

Puesta en obra correcta Art.71º
Art.71º

Curado del hormigó
hormigón

Resistencia acorde con comportamiento estructural cumpliendo
durabilidad
IECA
Recubrimientos
IECA
Separadores
El recubrimiento es la distancia entre la superficie exterior de la armadura
(incluyendo cercos y estribos) y la superficie del hormigó
hormigón má
más cercana.
Planos. Define separadores
En cualquier punto. Control
Separadores
IECA
IECA
Recubrimientos
En las armaduras pasivas o activas pretesas,
pretesas, los recubrimientos mí
mínimos deberá
deberán
cumplir las siguientes condiciones:
•
armaduras principales:
•
rmin ≥ ø barra (o ø equivalente grupo de barras)
•
rmin ≥ 0,80 TM,
TM, salvo disposició
disposición de armaduras
dificulte el paso del hormigó
hormigón, en cuyo caso se
tomará
tomará 1,25 TM
IECA
Recubrimientos

IECA
Recubrimientos EHEEHE-08
Cualquier armadura pasiva (incluso estribos) o activa pretesa el rmin no será
será
inferior, en ningú
ningún punto, a los valores recogidos en las tablas 37.2.4.1.a, b y c

Tabla EHEEHE-98:
ESTADO LÍ
LÍMITE DURABILIDAD
IECA
ANEJO 9
ESTADO LÍ
LÍMITE DURABILIDAD
ANEJO 9
IECA
EL de durabilidad: cuantificar vida útil
Fallo producido al no alcanzarse la vida útil de proyecto de la estructura, debido a
que los procesos de degradació
degradación del hormigó
hormigón o armaduras alcancen el grado

corrosió
corrosión de las armaduras por carbonatació
carbonatación

corrosió
corrosión de las armaduras por cloruros

ataque quí
químico al hormigó
hormigón

ataque por ciclos hielohielo-deshielo en el hormigó
hormigón

ataque por sales fundentes en el hormigó
hormigón

abrasió
abrasión o cavitació
cavitación
Modelos ANEJO 9
suficiente para impedir que la estructura cumpla requisitos bá
básicos
t L > t d = γt ⋅ t g

tL valor estimado de la vida útil

γt coeficiente de seguridad (1,10)

td valor de cálculo de la vida útil

tg vida útil de proyecto
Bibliografía
espacializada
ESTADO LÍ
LÍMITE DURABILIDAD

ANEJO 9
ESTADO LÍ
LÍMITE DURABILIDAD
corrosió
corrosión de las armaduras por carbonatació
carbonatación
⎛ d
t L = ti + t p = ⎜⎜
⎝ KC

IECA
2
⎞ 80 d
⎟⎟ + ⋅
⎠ Φ Vcorr
corrosió
corrosión de las armaduras por cloruros
⎛ d
t L = ti + t p = ⎜⎜
⎝ K Cl
2
⎞ 80 d
⎟⎟ + ⋅
⎠ Φ Vcorr
IECA
Recubrimientos
Trecubrimiento
ANEJO 9

Elecció
Elección del valor nominal de la vida útil o vida útil de proyecto tg

Elecció
Elección coeficiente de seguridad de vida útil γt

Identificar clases exposició
exposición y proceso predominante de degradació
degradación

Selecció
Selección del modelo de durabilidad de cada proceso de degradació
degradación

Aplicar modelo y estimar vida útil de servicio de la estructura tL

Comprobació
Comprobación del EL para cada proceso de degradació
degradación tL > γt * tg
Medidas especiales de protecció
protección

IECA
IECA
Casos de especial agresividad, cuando las medidas normales de protecció
protección no
se consideren suficientes, se podrá
podrá recurrir a sistemas especiales de protecció
protección:
Tiempo en que el hormigó
hormigón del recubrimiento protege a la armadura
Trecubrimiento = ƒ (rmin2)

¾
revestimientos superficiales: productos especí
específicos segú
según serie UNEUNE-EN 150
¾
protecció
protección armaduras mediante revestimientos (armaduras galvanizadas)
¾
protecció
protección cató
catódica de las armaduras,
¾
armaduras de acero inoxidable, segú
según UNE 36067
¾
aditivos inhibidores de la corrosió
corrosión
Las protecciones pueden tener una vida útil menor que estructura: mantenimiento
Valores má
máximos abertura de fisura

IECA
Valores má
máximos abertura de fisura
IECA
Limitar abertura de fisura:
¾
consideraciones funcionales
¾
de aspecto y
¾
durabilidad

Influencia corrosió
corrosión de armaduras: abertura y orientació
orientación

Valores má
máximos funció
función de la clase de exposició
exposición ambiental (tabla 5.1.1.2)
Conclusiones

Durabilidad: continuidad planteamiento EHEEHE-98

Métodos simplificados “recetas”
recetas”

IECA
Conclusiones

IECA
Debe estar presente en fases de:
¾
Proyecto: ambientes, buen diseñ
diseño…
¾
Hormigó
Hormigón: contenido de cemento, relació
relación a/c
¾
Ejecució
Ejecución: puesta en obra y curado
¾
Uso
Cuantificar la Vida Útil
Nuevo Estado Lí
Límite de Durabilidad

El control de la dosificació
dosificación se hace indirectamente mediante el
ensayo de penetració
penetración de agua bajo presió
presión (certificado dosif.)
dosif.)
IECA
Resistencia ≠ Buen hormigó
hormigón
Conclusiones
1º: Una dosificación adecuada:
• Compacidad
• Baja porosidad permeable
2º: Puesta en obra adecuada:
• Compactación
• Curado
IECA
Málaga, 24 de septiembre de 2009
IECA
Gracias por su atención
Rafael Rueda Arriete
Ingeniero de Caminos
Director de IECA Zona Levante
IECA