Refuerzos mediante Chapas Pegadas
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Descripción General
En el presente apartado se hace una descripción de los trabajos de reparación y refuerzo mediante elementos metálicos destinados a incrementar la resistencia de la obra existente, para compensar los esfuerzos suplementarios de flexión, tracción, de cizallamiento o de una combinación de cualquiera de ellos.
Campo de Aplicación
Los sistemas que seguidamente se van a desarrollar pueden ser utilizados como solución mixta con otros sistemas en reparación y refuerzo de estructuras.
Los elementos reforzados podrán ser pilares, jácenas y cimientos.
Las estructuras a añadir pueden ser de diferente naturaleza:
- Hormigón armado o no, pegado a la sección existente y puesta en obra por hormigonado «in situ» o por proyección.
- Estructuras metálicas portantes unidas únicamente a la estructura existente.
- Armaduras activas aplicando a la estructura un pretensado destinado a aportar esfuerzos exteriores reforzando su capacidad resistente.
Los dos primeros tipos de estructura adicional requieren en obra dispositivos especiales adaptados a cada caso particular y no pueden ser objeto de especificaciones detalladas.
A continuación se desarrolla la técnica de angulares, platabandas y chapas pegadas.
Objetivo
El presente Pliego tiene por objeto determinar las condiciones en que se deben realizar los trabajos de refuerzo mediante chapas metálicas.
Análisis Previos/ Precripciones Generales/ Materiales
Prescripciones generales
El principio de refuerzo mediante chapas pegadas consiste en la aportación de armaduras en las piezas de hormigón que lo precisen.
El objeto de esta técnica consiste generalmente en:
- Modificar o mejorar la capacidad portante de la estructura.
- Consolidar una pieza cuando las degradaciones ponen en peligro su estabilidad.
- Reemplazar los aceros doblados o mal colocados.
El resultado final depende de dos factores:
• La calidad de los productos empleados. • La calidad de la ejecución.
Es preciso pues, que las resinas utilizadas vengan en lotes predosificados listos para su uso y que el personal esté especializado en este tipo de trabajos.
Materiales empleados
Productos base:
Adhesivo tixotrópico de dos componentes, a base de resinas epoxi. No contiene disolventes y se fabrica en dos tipos:
Normal y Rápido.
El producto una vez endurecido posee altas resistencias mecánicas, excelente adherencia y muy buen comportamiento frente a ataques químicos.
Es un producto de alta calidad, destinado a la unión o reparación de elementos de mortero, hormigón, metálicos, madera, etc., o para la realización de anclajes.
Productos complementarios:
- Mortero tixotrópico, a base de resinas epoxi, exento de disolventes.
Se utiliza como mortero de reparación de estructuras de hormigón, tanto en superficieshorizontales, como verticales y techos. Para la regularización de superficies antes de reforzar mediante pegado con chapas metálicas.
- Producto para inyecciones de dos componentes, a base de resinas epoxi, muy fluido y exento de disolventes.
Especialmente indicado para el relleno por inyección o vertido, de grietas y fisuras sin movimiento, con una anchura máxima de 5 mm. No tiene retracción ni ejerce acción nociva sobre los elementos a unir.
- Imprimación anticorrosiva:
Imprimación anticorrosiva de dos componentes, a base de resinas epoxi.
Para la aplicación, homogeneizar por separado los dos componentes. A continuación verter el componente B en el recipiente del componente A y batir durante 2-3 minutos hasta conseguir una masa homogénea.
Se puede aplicar con brocha, rodillo de pelo corto, pistola convencional o air less.
- Imprimación a base de resinas epoxi:
Imprimación a base de resinas epoxi, de dos componentes, de baja viscosidad, con alta capacidad humectante y de penetración, especialmente formulado para aplicar sobre la mayor parte de los soportes de hormigón.
Para la aplicación se mezclarán los dos componentes A y B íntimamente hasta obtener una masa homogénea, procurando introducir la menor cantidad de aire, para lo que se emplear· preferiblemente una batidora eléctrica de baja velocidad (600 r.p.m.).
La aplicación puede efectuarse con brocha o rodillo.
- Mortero de altas resistencias mecanicas para anclajes:
Es un mortero de altas resistencias mecánicas, de tres componentes, a base de resinas epoxi sin disolventes y cargas de granulometría especial, para colocar por vertido, dada su fluidez y facilidad de colocación.
Es un producto de altas resistencias mecánicas y sin retracción. Es idóneo principalmente para:
- Fijación de pernos y anclajes.
- Relleno bajo placas de apoyo en puentes o bancadas de máquinas.
- Relleno de grandes grietas y oquedades en el hormigón.
Procedimiento de Ejecución
Requerimientos generales
Requerimientos exigibles al soporte:
Las inspecciones preliminares del soporte deben ir encaminadas a determinar:
- La resistencia al arrancamiento realizada mediante ensayo SATTEC compatible con una tensión de cizallamiento de 1,5 Mpa (15 kg/cm2 ).
- La planeidad de las superficies:
- Bajo regla de 2 m: <5 mm.
- Bajo regla de 0,20 m: <2 mm.
- Estado de la superficie:
Se comprobarán los siguientes aspectos:
- Alcalinidad: grado de carbonatación.
- Manchas:
- de aceites, grasas, productos de curado para obra reciente - de moho, vegetación, etc., en obras viejas.
- Defectos: humedad, fisuras, cavidades, desconchados, etc.
Requerimientos exigibles a las chapas metálicas
Las chapas de acero son en general de una calidad corriente. Su espesor se ve limitado a 3 mm, de manera que se puedan seguir las curvaturas del soporte.
Si fueran necesarios espesores mayores es preferible superponer chapas antes que incrementar el espesor. La utilización de chapas de mayor espesor (4 mm) o varias chapas pegadas una sobre la otra, es delicada, necesita un soporte muy plano y bien preparado.
Trabajos preliminares
Preparación del soporte.
Saneado:
Las superficies a tratar se presentarán de tal manera que en el momento de ejecutar los trabajos de refuerzo estén en perfectas condiciones, para lo cual se eliminarán las lechadas superficiales, manchas, suciedad, partes mal adheridas o carbonatadas, restos de otros oficios, etc, mediante repicado o cualquier otro procedimiento manual o preferiblemente mecánico, hasta conseguir un soporte que reúna las condiciones idóneas, en cuanto a cohesión y rugosidad, que garanticen la buena adherencia físico-química del producto de pegado.
Limpieza:
Realizadas las operaciones de saneado y con el fin de obtener superficies totalmente limpias, éstas se someterán a cualquiera de los sistemas que a continuaciòn se indican:
a. Chorro de arena.
Es la más indicada para este tipo de trabajos. Consiste en proyectar sobre el soporte un chorro de arena de sÌlice mediante un compresor de caudal variable en fun ción de la distancia al soporte, con una presión de 7 atm. aproximadamente. La granulometría de la arena estará comprendida entre 1 y 2 mm y el operario que realice el trabajo actuará provisto de una escafandra protectora ventilada con aire fresco.
b. Agua a alta presión.
Consiste en proyectar sobre el soporte agua con una presión mínima de 150 atm, mediante un equipo especial, a través de una lanzadera provista de una boquilla adecuada y con una presión en bomba controlada con un manómetro.
c. Chorro de agua-arena:
Sistema combinación de los otros mencionados, en el que se utiliza básicamente el equipo de chorro de agua a alta presión y una lanza de proyección con un dispositivo que permite incorporar la arena de sílice en la boquilla. (Efecto Venturi).
d. Otros tipos:
- Pistola de aire comprimido, con agujas
- Limpieza con chorro de vapor
Pasivación de armaduras
Esta unidad de obra será aplicable en el caso de que al sanear y chorrear el soporte aparecieran armaduras al aire. Sobre las zonas con armaduras al descubierto se realizará una limpieza manual según normas.
A continuación se procederá a la protección de los mismos frente a la corrosión mediante la aplicación de dos capas de imprimación anticorrosiva de dos componentes, a base de resinas epoxi curadas con poliamidas y fosfato de zinc, con un consumo aproximado de 250 - 300 g/m2 para un espesor de película seca de 80 - 100 micras. Se debe dejar transcurrir al menos 24 horas desde la aplicación de la imprimación hasta la regeneración.
Sobre la segunda capa, aún fresca, se puede espolvorear arena de cuarzo de granulometría 0,4 a 0,7 mm con objeto de garantizar la adherencia del mortero de regeneración.
Regeneración
Sobre las superficies que hayan perdido espesor de recubrimiento se realizará una regeneración cuyas funciones son por un lado, restituir el perfil original al elemento y por otro, regularizar las superficies con el fin de que el espesor de resina epoxi sea mínimo.
Asimismo, se prestará especial atención a las superficies que vayan a recibir los perfiles metálicos de refuerzo.
- La planeidad de las superficies:
- Bajo regla de 2 m: <5 mm.
- Bajo regla de 0,20 m: <2 mm.
Sobre las zonas en las que se haya perdido espesor de recubrimiento será preciso regenerar las mediante morteros a base de resinas epoxi. Previamente se realizará la imprimación del soporte con el fin de garantizar la adherencia.
La elección del producto a utilizar viene condicionada por el espesor a aplicar.
Espesor Superior a 5 mm:
Como capa de adherencia e imprimación sobre el soporte se aplicará mediante brocha o rodillo, una mano de imprimación a base de resinas epoxi.
El consumo varía en función del soporte, pero como valor medio puede estimarse en 250 g/m2. La regeneración de las zonas que hayan perdido espesor podrá realizarse mediante la aplicación de, mortero tixotrópico de tres componentes, predosificado, a base de resinas epoxi y cargas, exento de solventes.
La colocación del producto puede realizarse mediante paleta, paletín o espátula.
El consumo aproximado es de 1,9 Kg/m2 y mm de espesor
Espesor Inferior a 5 mm:
Si el espesor fuera inferior a 5 mm la regeneración, regularización y pegado se realizará mediante producto de dos componentes, a base de resinas epoxi exento de disolventes.
Preparación de las chapas metálicas
Limpieza
Las chapas metálicas deben estar cortadas a la medida. Con el fin de eliminar los restos de grasas, calamina, etc. se realizará su limpieza mediante chorro de arena grado SA 2.5 según Norma SIS 05 59 00.
Una vez chorreadas se soplarán con aire a presión limpio y seco para eliminar la arena y el polvo depositados.
Pasivación
Las chapas deben estar cortadas a la medida, desengrasadas, secas y se protegerán frente a la corrosión mediante, producto de dos componentes, a base de resinas epoxi, una vez que hayan sido chorreadas con arena.
Una vez aplicado el producto mencionado y antes de que haya endurecido se recomienda es polvorear arena de cuarzo de granulometría 0,4 a 0,7 mm con objeto de garantizar el anclaje de la capa de Protección.
Fases de ejecución
Aplicación del adhesivo
Es un producto de dos componentes a base de resinas epoxi y cargas especiales, que no contiene disolventes. Para su aplicación mezclar completamente los dos componentes con una batidora eléctrica de baja velocidad (máx. 600 r.p.m.), al menos durante dos minutos, hasta conseguir una pasta totalmente homogénea y de color gris.
Una vez limpias las superficies mediante chorro de arena y regularizadas se procederá a la Aplicación tanto sobre la chapa metálica, como sobre el soporte, de una película de 1,5 a 2 mm de espesor de adhesivo. Se mantendrán estas espesores de capa para reducir los efectos debidos a diferencias en coeficientes de dilatación térmica, retracción y fluencia.
Ajuste de chapas metálicas
Las chapas se colocarán de modo que se produzca el aplastamiento del adhesivo y que permita la adaptación de la chapa al perfil del soporte.
La presión será función de la viscosidad del adhesivo epoxi, de la temperatura del soporte y de la anchura de la chapa. En general para chapas de menos de 30 cm de anchura y 3 mm de espesor, la presión de ajuste debe estar comprendida entre 150 y 400 g/cm2 .
Para anchuras superiores a 30 cm se utilizan chapas perforadas para permitir el escape de la resina en el momento del ajuste de la chapa.
La presión sobre las chapas se realizará mediante gatos, puntales telescópicos, barras tornilladas o ancladas a la estructura a reparar, cuñas u otros dispositivos especiales en función de las dimensiones de los elementos a unir y en función del reparto de esfuerzos.
La presión sobre las chapas deberá mantenerse un mínimo de 3 días y un máximo de 7, en función de las condiciones atmosféricas.
Inyección
Una vez que se hayan retirado los elementos de presión se comprobará mediante martillo la posible existencia de huecos.
En caso de que hayan quedado zonas huecas o mal adheridas se inyectarán mediante productos para inyecciones de dos componentes
Protección de las chapas metálicas
Protección frente a la corrosión
Las chapas metálicas deberán haber sido protegidas frente ataques por corrosión. Se tendrá en cuenta la agresividad del medio ambiente y el aspecto exterior buscado.
Protección contra incendios
En los casos donde la estructura deba mantener una estabilidad frente al fuego, es necesario la protección de las chapas metálicas mediante protecciones ignúfugas, cuyo proyecto y ejecución queda fuera de las especificaciones de este Pliego de Condiciones.
Puntos singulares
Zonas soldadas
En las zonas de soldadura entre dos elementos metálicos (presilla-angular, chapa-chapa, etc..), con el fin de evitar la degradación de la resina epoxi durante la soldadura, se procederá de la siguiente manera:
- Se dejarán aproximadamente 5 cm a cada lado de la zona a soldar sin la aplicación
- Se procederá a la soldadura de los elementos metálicos.
Una vez que la temperatura de la zona de soldadura se haya estabilizado, se realizará la inyección. Para evitar el escape hacia el exterior de la resina epoxi durante el proceso de inyección, es necesario en todos los casos realizar un sellado externo superficial en los márgenes de seguridad mediante la aplicación de masilla epoxi tixotrópica (espatulable). La colocación y fijación del inyector se hará simultáneamente a la operación de sellado externo.
Bases
La base del pilar se rellenará con como consolidación de la fijación y para conferirle una perfecta distribución de cargas. A continuación se sellará perimetralmente (Fig. n.º 7).
Capiteles
Para conseguir un correcta transmisión de esfuerzos entre la cara inferior del forjado y la parte superior del capitel, se sellará perimetralmente, inyectando en la posibles zonas huecas.
Ensayos de Control de Ejecución
Durante los trabajos de ejecución
Se deberán hacer controles tales como:
-Ensayos de resistencias mecánicas del hormigón.
-Ensayos de estabilidad y polimerización correcta del adhesivo.
-Relación resina-endurecedor correcta.
-Temperatura de aplicación (como regla general se puede admitir que una elevación de temperatura de 10ºC duplica aproximadamente la velocidad de reacción).
-Finalizados los trabajos y ejecución se pueden hacer controles como:
- Ensayos de adherencia por tracción directa.
- Verificación de una buena unión mediante martillo.
Recomendaciones Especiales
Útiles y herramientas
Los útiles y herrmientas se limpiarán inmediantamente después de su empleo con limpiador especial, pues los productos citados en este pliego de condiciones una vez endurecidos sólo podrán eliminarse por medios mecánicos.
Condiciones atmosféricas
La velocidad de polimerización de las resinas epoxi está relacionada con la temperatura de aplicación. Cuando las temperaturas sean superiores a las recomendadas, la vida de la mezclas e acorta, sucediendo lo contrario cuando son inferiores.
A veces las necesidades de trabajo obligan a utilizar varios lotes uno detrás de otro. Se recomienda no mezclar el siguiente lote hasta no acabar el anterior para no reducir el tiempo de manejabilidad.
Medidas de precaución
Las resinas epoxi pueden afectar a la piel y a las mucosas, por lo que se aconseja utilizar guantes de goma y gafas protectoras durante su manipulación. En caso de contacto con los ojos, lavarlos con abundante agua limpia y acudir rápiamente a un médico. Lavarse las manos con agua y jabón.
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