martes, 19 de enero de 2010

Instrucción Española de hormigón estructurado - DURABILIDAD



VII-1
CAPÍTULO VII
DURABILIDAD
Artículo 37º Durabilidad del hormigón y de las armaduras
37.1 Generalidades
La durabilidad de una estructura de hormigón es su capacidad para soportar, durante la
vida útil para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las que está
expuesta, y que podrían llegar a provocar su degradación como consecuencia de efectos
diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en el análisis estructural.
Una estructura durable debe conseguirse con una estrategia capaz de considerar todos
los posibles factores de degradación y actuar consecuentemente sobre cada una de las fases
de proyecto, ejecución y uso de la estructura.
Una estrategia correcta para la durabilidad debe tener en cuenta que en una estructura
puede haber diferentes elementos estructurales sometidos a distintos tipos de ambiente.
37.1.1 Consideración de la durabilidad en la fase de proyecto
El proyecto de una estructura de hormigón debe incluir las medidas necesarias para
que la estructura alcance la duración de la vida útil acordada, de acuerdo con las condiciones
de agresividad ambiental y con el tipo de estructura. Para ello, deberá incluir una estrategia de
durabilidad, acorde a los criterios establecidos en el Apartado 37.2.
La agresividad a la que está sometida la estructura se identificará por el tipo de
ambiente, de acuerdo con 8.2.1.
En la memoria, se justificará la selección de las clases de exposición consideradas para
la estructura. Así mismo, en los planos se reflejará el tipo de ambiente para el que se ha
proyectado cada elemento.
El proyecto deberá definir formas y detalles estructurales que faciliten la evacuación del
agua y sean eficaces frente a los posibles mecanismos de degradación del hormigón.
Los elementos de equipamiento, tales como apoyos, juntas, drenajes, etc., pueden
tener una vida más corta que la de la propia estructura por lo que, en su caso, se estudiará la
adopción de medidas de proyecto que faciliten el mantenimiento y sustitución de dichos
elementos durante la fase de uso.
37.1.2 Consideración de la durabilidad en la fase de ejecución
La buena calidad de la ejecución de la obra y, especialmente, del proceso de curado,
tiene una influencia decisiva para conseguir una estructura durable.
Las especificaciones relativas a la durabilidad deberán cumplirse en su totalidad
durante la fase de ejecución. No se permitirá compensar los efectos derivados por el
incumplimiento de alguna de ellas.
37.2 Estrategia para la durabilidad
37.2.1 Prescripciones generales
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Para satisfacer los requisitos establecidos en el Artículo 5º será necesario seguir una
estrategia que considere todos los posibles mecanismos de degradación, adoptando medidas
específicas en función de la agresividad a la que se encuentre sometido cada elemento.
La estrategia de durabilidad incluirá, al menos, los siguientes aspectos:
a) Selección de formas estructurales adecuadas, de acuerdo con lo indicado en
37.2.2.
b) Consecución de una calidad adecuada del hormigón y, en especial de su capa
exterior, de acuerdo con indicado en 37.2.3.
c) Adopción de un espesor de recubrimiento adecuado para la protección de las
armaduras, según 37.2.4 y 37.2.5.
d) Control del valor máximo de abertura de fisura, de acuerdo con 37.2.6.
e) Disposición de protecciones superficiales en el caso de ambientes muy agresivos,
según 37.2.7.
f) Adopción de medidas contra la corrosión de las armaduras, conforme a lo indicado
en 37.4.
37.2.2 Selección de la forma estructural
En el proyecto se definirán los esquemas estructurales, las formas geométricas y los
detalles que sean compatibles con la consecución de una adecuada durabilidad de la
estructura.
Se procurará evitar el empleo de diseños estructurales que sean especialmente
sensibles frente a la acción del agua.
Se tenderá a reducir al mínimo el contacto directo entre las superficies de hormigón y el
agua (por ejemplo, mediante la disposición de goterones).
Además, se diseñarán los detalles de proyecto necesarios para facilitar la rápida
evacuación del agua, previendo los sistemas adecuados para su conducción y drenaje
(imbornales, conducciones, etc.). En especial, se procurará evitar el paso de agua sobre las
zonas de juntas y sellados.
En la medida de lo posible, se evitará la existencia de superficies sometidas a
salpicaduras o encharcamiento de agua.
Cuando la estructura presente secciones con aligeramientos u oquedades internas, se
procurará disponer los sistemas necesarios para su ventilación y drenaje.
Salvo en obras de pequeña importancia, se deberá prever, en la medida de lo posible,
el acceso a todos los elementos de la estructura, estudiando la conveniencia de disponer
sistemas específicos que faciliten la inspección y el mantenimiento durante la fase de servicio.
37.2.3 Prescripciones respecto a la calidad del hormigón
Una estrategia enfocada a la durabilidad de una estructura debe conseguir una calidad
adecuada del hormigón, en especial en las zonas más superficiales donde se pueden producir
los procesos de deterioro.
Por un hormigón de calidad adecuada se entiende aquel que cumpla las siguientes
condiciones:
- Selección de materias primas acorde con lo indicado en los Artículos 26º al 36º.
- Dosificación adecuada, según lo indicado en el Apartado 37.3.1, así como en el Artículo
68º.
- Puesta en obra correcta, según lo indicado en el Artículo 70º.
- Curado del hormigón, según lo indicado en el Artículo 74º.
- Resistencia acorde con el comportamiento estructural esperado y congruente con los
requisitos de durabilidad.
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- Comportamiento conforme con los requisitos de 37.3.1.
37.2.4 Recubrimientos
El recubrimiento de hormigón es la distancia entre la superficie exterior de la armadura
(incluyendo cercos y estribos) y la superficie del hormigón más cercana.
En el caso de las armaduras pasivas o armaduras activas pretesas, se observarán los
siguientes recubrimientos:
a) Cuando se trata de armaduras principales, el recubrimiento deberá ser igual o superior
al diámetro de dicha barra (o diámetro equivalente si se trata de un grupo de barras) y a
0,80 veces el tamaño máximo del árido, salvo que la disposición de armaduras respecto
a los paramentos dificulte el paso del hormigón, en cuyo caso se tomará 1,25 veces el
tamaño máximo del árido (ver 28.2).
b) Para cualquier clase de armaduras pasivas (incluso estribos) o armaduras activas
pretesas, el recubrimiento no será, en ningún punto, inferior a los valores mínimos
recogidos en la tabla 37.2.4 en función de la clase de exposición ambiental (según lo
indicado en 8.2.1). Para garantizar estos valores mínimos, se prescribirá en el proyecto
un valor nominal del recubrimiento rnom, donde:
rnom = rmÍn+ r ?
donde:
rnom Recubrimiento nominal
rmín Recubrimiento mínimo
?r Margen de recubrimiento, en función del nivel de control de ejecución.
El recubrimiento nominal es el valor que debe prescribirse en el proyecto y reflejarse en
los planos, y que servirá para definir los separadores.
El recubrimiento mínimo es el valor a garantizar en cualquier punto del elemento; su
valor se recoge en la tabla 37.2.4.
El margen de recubrimiento es función del nivel de control de ejecución, y su valor es:
0 mm en elementos prefabricados con control intenso de ejecución
5 mm en el caso de elementos in situ con nivel intenso de control de
ejecución, y
10 mm en el resto de los casos
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Tabla 37.2.4 Recubrimientos mínimos
Resistencia
característica del
hormigón
[N/mm2]
Tipo de elemento RECUBRIMIENTO MÍNIMO [mm]
SEGÚN LA CLASE DE EXPOSICIÓN (**)
I IIa IIb IIIa IIIb IIIc IV Qa Qb Qc
25 ? fck <40 general 20 25 30 35 35 40 35 40 (*) (*)
elementos
prefabricados y
láminas
15 20 25 30 30 35 30 35 (*) (*)
fck ? 40 general 15 20 25 30 30 35 30 35 (*) (*)
elementos
prefabricados y
láminas
15 20 25 25 25 30 25 30 (*) (*)
(*) El proyectista fijará el recubrimiento al objeto de que se garantice adecuadamente la protección de las
armaduras frente a la acción agresiva ambiental.
(**) En el caso de clases de exposición H, F ó E, el espesor del recubrimiento no se verá afectado.
En el caso de elementos (viguetas o placas) prefabricados en instalación industrial fija,
para forjados unidireccionales de hormigón armado o pretensado, el proyectista podrá
contar, además del recubrimiento real del hormigón, con el espesor de los
revestimientos del forjado que sean compactos e impermeables y tengan carácter de
definitivos y permanentes, al objeto de cumplir los requisitos de la tabla 37.2.4. Sin
embargo, en estos casos, el recubrimiento real de hormigón no podrá ser nunca inferior
a 15 mm.
c) El recubrimiento de las barras dobladas no será inferior a dos diámetros, medido en
dirección perpendicular al plano de la curva.
d) Cuando por exigencias de cualquier tipo (durabilidad, protección frente a incendios o
utilización de grupos de barras), el recubrimiento sea superior a 50 mm, deberá
considerarse la posible conveniencia de colocar una malla de reparto en medio del
espesor del recubrimiento en la zona de tracción, con una cuantía geométrica del 5 por
mil del área del recubrimiento para barras o grupos de barras de diámetro (o diámetro
equivalente) igual o inferior a 32 mm, y del 10 por mil para diámetros (o diámetros
equivalentes) superiores a 32 mm.
e) En piezas hormigonadas contra el terreno el recubrimiento mínimo será 70 mm, salvo
que se haya preparado el terreno y dispuesto un hormigón de limpieza, en cuyo caso
será de aplicación la tabla 37.2.4. No rige en este caso lo previsto en el Apartado d).
En el caso de las armaduras postesas, los recubrimientos (figura 37.2.4.a) serán por lo
menos iguales al mayor de los límites siguientes:
- en dirección vertical:
- 4 cm;
- la dimensión horizontal de la vaina o grupos de vainas en contacto;
-
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- en dirección horizontal:
- 4 cm;
- la mitad de la dimensión vertical de la vaina o grupo de vainas en
contacto;
- la dimensión horizontal de la vaina o grupo de vainas en contacto.
En casos particulares de atmósfera fuertemente agresiva o especiales riesgos de
incendio, los recubrimientos indicados en el presente Artículo deberán ser aumentados.
Figura 37.2.4.a
37.2.5 Separadores
Los recubrimientos deberán garantizarse mediante la disposición de los
correspondientes elementos separadores colocados en obra.
Estos calzos o separadores deberán disponerse de acuerdo con lo dispuesto en 66.2.
Deberán estar constituidos por materiales resistentes a la alcalinidad del hormigón, y no inducir
corrosión de las armaduras. Deben ser al menos tan impermeables al agua como el hormigón,
y ser resistentes a los ataques químicos a que se puede ver sometido este.
Independientemente de que sean provisionales o definitivos, deberán ser de hormigón,
mortero, plástico rígido o material similar y haber sido específicamente diseñados para este fin.
Si los separadores son de hormigón, éste deberá ser, en cuanto a resistencia,
permeabilidad, higroscopicidad, dilatación térmica, etc., de una calidad comparable a la del
utilizado en la construcción de la pieza. Análogamente, si son de mortero, su calidad deberá
ser semejante a la del mortero contenido en el hormigón de la obra.
Cuando se utilicen separadores constituidos con material que no contenga cemento,
aquellos deberán, para asegurar su buen enlace con el hormigón de la pieza, presentar orificios
cuya sección total sea al menos equivalente al 25% de la superficie total del separador.
Se prohíbe el empleo de madera así como el de cualquier material residual de
construcción, aunque sea ladrillo u hormigón. En el caso de que puedan quedar vistos, se
prohíbe asimismo el empleo de materiales metálicos.
37.2.6 Valores máximos de la abertura de fisura
La durabilidad es, junto a consideraciones funcionales y de aspecto, uno de los criterios
en los que se basa la necesidad de limitar la abertura de fisura. Los valores máximos a
considerar, en función de la clase de exposición ambiental, serán los indicados en 49.2.4.
37.2.7 Medidas especiales de protección
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En casos de especial agresividad, cuando las medidas normales de protección no se
consideren suficientes, se podrá recurrir a la disposición de sistemas especiales de protección.
Las protecciones adicionales pueden ser susceptibles de tener una vida útil incluso más
pequeña que la del propio elemento estructural. En estos casos, el proyecto deberá contemplar
la planificación de un mantenimiento adecuado del sistema de protección.
37.3 Durabilidad del hormigón
La durabilidad del hormigón es la capacidad de comportarse satisfactoriamente frente a
las acciones físicas o químicas agresivas y proteger adecuadamente las armaduras y demás
elementos metálicos embebidos en el hormigón durante la vida de servicio de la estructura.
La selección de las materias primas y la dosificación del hormigón deberá hacerse
siempre a la vista de las características particulares de la obra o parte de la misma de que se
trate, así como de la naturaleza de las acciones o ataques que sean de prever en cada caso.
37.3.1 Requisitos de dosificación y comportamiento del hormigón
Para conseguir una durabilidad adecuada del hormigón se deben cumplir los requisitos
siguientes:
a) Requisitos generales:
- Máxima relación agua/cemento, según 37.3.2.
- Mínimo contenido de cemento, según 37.3.2.
b) Requisitos adicionales:
- Mínimo contenido de aire ocluido, en su caso, según 37.3.3.
- Utilización de un cemento resistente a los sulfatos, en su caso, según 37.3.4.
- Utilización de un cemento resistente al agua de mar, en su caso, según 37.3.5.
- Resistencia frente a la erosión, en su caso, según 37.3.6.
- Resistencia frente a las reacciones álcali-árido, en su caso, según 37.3.7.
37.3.2 Limitaciones a los contenidos de agua y de cemento
En función de las clases de exposición a las que vaya a estar sometido el hormigón,
definido de acuerdo con 8.2.2 y 8.2.3, se deberán cumplir las especificaciones recogidas en la
tabla 37.3.2.a.
En el caso de que el tipo de ambiente incluya una o más clases específicas de
exposición, se procederá fijando, para cada parámetro, el criterio más exigente de entre los
establecidos para las clases en cuestión.
En el caso particular de que se utilicen adiciones en la fabricación del hormigón, se
podrá tener en cuenta su empleo a los efectos del cálculo del contenido de cemento y de la
relación agua/cemento. A tales efectos, se sustituirá para entrar en la tabla 37.3.2.a el
contenido de cemento C (kg/m³) por C+KF, así como la relación A/C por A/(C+KF) siendo
F(kg/m³) el contenido de adición y K el coeficiente de eficacia de la misma.
En el caso de las cenizas volantes, se tomará un valor de K no superior a 0,30. El
Director de Obra, podrá admitir un valor de K superior al indicado, pero no mayor de 0,40 en el
caso de edificación o de 0,50 en el caso de obras públicas, y siempre que ello se deduzca de la
realización de un exhaustivo estudio experimental previo donde se consideren no sólo aspectos
resistentes, sino también de durabilidad.
En el caso del humo de sílice, se tomará un valor de K no superior a 2, excepto en el
caso de hormigones con relación agua/cemento mayor que 0,45 que vayan a estar sometidos
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a clases de exposición H ó F en cuyo caso para K se tomará un valor igual a 1.
En el caso de utilización de adiciones, los contenidos de cemento no podrán ser
inferiores a 200, 250 ó 275 kg/m3, según se trate de hormigón en masa, armado o pretensado.
Una constatación experimental, de carácter indirecto, del cumplimiento de los requisitos
de contenido mínimo de cemento y de relación máxima agua/cemento, se lleva a cabo
comprobando la impermeabilidad al agua del hormigón, mediante el método de determinación
de la profundidad de penetración de agua bajo presión, según la UNE 83309:90 EX. Su
objetivo es la validación de dosificaciones, de acuerdo con lo indicado en el Artículo 85º.
Esta comprobación se deberá realizar cuando, de acuerdo con 8.2.2, las clases
generales de exposición sean III ó IV, o cuando el ambiente presente cualquier clase específica
de exposición.
Un hormigón se considera suficientemente impermeable al agua si los resultados del
ensayo de penetración de agua cumplen simultáneamente que:
- La profundidad máxima de penetración de agua es menor o igual que 50 mm.
- La profundidad media de penetración de agua es menor o igual que 30 mm.
Tabla 37.3.2.a Máxima relación agua/cemento y mínimo contenido de cemento
CLASE DE EXPOSICIÓN
Parámetro
de
dosificación
Tipo de
hormigón I IIa IIb IIIa IIIb IIIc IV Qa Qb
Máxima masa 0,65 - - - - - - 0,50 0,50
Relación Armado 0,65 0,60 0,55 0,50 0,50 0,45 0,50 0,50 0,50
a/c Pretensado 0,60 0,60 0,55 0,50 0,45 0,45 0,45 0,50 0,45
Mínimo masa 200 - - - - - - 275 300
contenido Armado 250 275 300 300 325 350 325 325 350
de cemento
(kg/m3)
Pretensado 275 300 300 300 325 350 325 325 350
Tabla 37.3.2.b Resistencias mínimas compatibles con los requisitos de durabilidad
CLASE DE EXPOSICIÓN
Parámetro de
dosificación
Tipo de
hormigón I IIa IIb IIIa IIIb IIIc IV Qa Qb
resistencia masa 20 - - - - - - 30 30
Mínima Armado 25 25 30 30 30 35 30 30 30
(N/mm²) Pretensado 25 25 30 30 35 35 35 30 35
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37.3.3 Resistencia del hormigón frente a la helada
Cuando un hormigón esté sometido a una clase de exposición F, se deberá introducir
un contenido mínimo de aire ocluido del 4,5%, determinado de acuerdo con UNE 83.315:96.
37.3.4 Resistencia del hormigón frente al ataque por sulfatos
En el caso particular de existencia de sulfatos, el cemento deberá poseer la
característica adicional de resistencia a los sulfatos, según la UNE 80303:96, siempre que su
contenido sea igual o mayor que 600 mg/l en el caso de aguas, o igual o mayor que 3000
mg/kg, en el caso de suelos.
37.3.5 Resistencia del hormigón frente al ataque del agua de mar
En el caso de que un elemento estructural esté sometido a un ambiente que incluya
una clase general del tipo IIIb ó IIIc, el cemento a emplear deberá tener la característica
adicional de resistencia al agua de mar, según la UNE 80303:96.
37.3.6 Resistencia del hormigón frente a la erosión
Cuando un hormigón vaya a estar sometido a una clase de exposición E, deberá
procurarse la consecución de un hormigón resistente a la erosión. Para ello, se adoptarán las
siguientes medidas:
- Contenido mínimo de cemento y relación máxima agua/cemento, según la tabla
37.3.2.a.
- Resistencia mínima del hormigón de 30 N/mm².
- El árido fino deberá ser cuarzo u otro material de, al menos, la misma dureza.
- El árido grueso deberá tener un coeficiente de Los Ángeles inferior a 30.
- No superar los contenidos de cemento que se indican a continuación para cada
tamaño máximo del árido D:
D Contenido máximo de cemento
10 mm 400 kg/m³
20 mm 375 kg/m³
40 mm 350 kg/m³
- Curado prolongado, con duración, al menos, un 50% superior a la que se aplicará, a
igualdad del resto de condiciones, a un hormigón no sometido a erosión.
37.3.7 Resistencia frente a la reactividad álcali-árido
Las reacciones álcali-árido se pueden producir cuando concurren simultáneamente la
existencia de un ambiente húmedo, la presencia de un alto contenido de alcalinos en el
hormigón y la utilización de áridos que contengan componentes reactivos.
A los efectos del presente artículo, se consideran ambientes húmedos aquellos cuya
clase general de exposición, según 8.2.2, es diferente a I ó IIb.
Para prevenir las reacciones álcali-árido, se deben adoptar las siguientes medidas:
a) Empleo de áridos no reactivos, según 28.3.1.
b) Empleo de cementos con un contenido de alcalinos, expresados como óxido de sodio
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equivalente (0,658 K2O + Na2O) inferior al 0,60% del peso de cemento.
En el caso de no ser posible la utilización de materias primas que cumplan las
prescripciones anteriores, se deberá realizar un estudio experimental específico sobre la
conveniencia de adoptar una de las siguientes medidas:
a) Empleo de cementos con adiciones, salvo las de filler calizo, según la UNE 80301:96 y
la UNE 80307:96.
b) Empleo de adiciones al hormigón, según lo especificado en 29.2.
En estos casos, puede estudiarse también la conveniencia de adoptar un método de
protección adicional por impermeabilización superficial.
37.4 Corrosión de las armaduras
Las armaduras deberán permanecer exentas de corrosión durante todo el período de
vida útil de la estructura. La agresividad del ambiente en relación con la corrosión de las
armaduras, viene definida por las clases generales de exposición según 8.2.2.
Para prevenir la corrosión, se deberán tener en cuenta todas las consideraciones
relativas a los espesores de recubrimiento, indicadas en 37.2.4.
Con respecto a los materiales empleados, se prohíbe poner en contacto las armaduras
con otros metales de muy diferente potencial galvánico.
Asimismo, se recuerda la prohibición de emplear materiales componentes que
contengan iones despasivantes, como cloruros, sulfuros y sulfatos, en proporciones superiores
a las indicadas en los Artículos 27º, 28º y 29º.
37.4.1 Corrosión de las armaduras pasivas
Además de la limitación específica del contenido de iones cloruro para cada uno de los
materiales componentes, se deberá cumplir que el contenido total de cloruros en un hormigón
que contenga armaduras no activas, sea inferior a los siguientes límites:
- obras de hormigón armado u obras de
hormigón en masa que contenga
armaduras para reducir la fisuración: 0,4% del peso del cemento
37.4.2 Corrosión de las armaduras activas
En el caso de estructuras pretensadas, se prohíbe el uso de cualquier sustancia que
catalice la absorción del hidrógeno por el acero.
Además de la limitación específica del contenido de iones cloruro para cada uno de los
materiales componentes, el contenido total de cloruros en un hormigón pretensado no deberá
superar el 0,2% del peso del cemento.
Se prohíbe la utilización de empalmes o sujeciones con otros metales distintos del
acero, así como la protección catódica.
Con carácter general, no se permitirá el uso de aceros protegidos por recubrimientos
metálicos. El Director de Obra podrá permitir su uso cuando exista un estudio experimental que
avale su comportamiento como adecuado para el caso concreto de cada obra.
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37.4.3 Protección y conservación de las armaduras activas y de los anclajes
Se adoptarán las precauciones necesarias para evitar que las armaduras activas,
durante su almacenamiento, colocación, o después de colocadas en obra, experimenten
daños, especialmente entalladuras o calentamientos locales, que puedan modificar sus
características o dar lugar a que se inicie un proceso de corrosión.

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