ANALISIS DE PATOLOGÍAS EN CONSTRUCCIÓN RURAL RECUPERACION DE SILO PARA ACOPIO DE GRANOS

Ing. Fabián Andrés Avid Ciudad de Concordia

Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional Concordia, GIICMA. academica@frcon.utn.edu.ar

Profesor Adjunto Ordinario con Dedicación Exclusiva en la cátedra de Tecnología del Hormigón (UTN FRConcordia). Jefe de Laboratorio Tecnología del Hormigón (UTN FRCon). Docente Investigador, Categoría IV del Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología (MECyT). Secretario Académico y Vicedecano (UTN FRCon). Como Profesional Independiente. Perito Judicial y Calculista Estructural. Director de Proyectos de I+D y CAFESG.

Prof. Jorge Daniel Sota Ciudad de La Plata

Universidad Tecnológica Nacional, Facultad Regional La Plata, LEMaC. lemac@frlp.utn.edu.ar

Investigador Tecnológico III. Ministerio de Educación de la Nación. Prof. Princ. LEMIT -CIC Provincia de Buenos Aires. Posgrado en Tecnología del Hormigón UNCPBA. Director Secretaría de Ciencia y Tecnología UTN - FRLP. Presidente de la Asociación Argentina de Tecnología del Hormigón AATH (2007/2009). Director de Proyectos de I+D. Autor de Capítulos de Libros y de Patentes con Propiedad Intelectual. Autor de mas de 160 Trabajos en publicaciones Nacionales e Internacionales con referato. Resumen La estructura estudiada es un depósito de granos (silo). Esta presenta dos partes claramente definidas, una superior realizada en chapas galvanizadas unidas mediante tornillos de fijación constituyendo un cilindro y una inferior constituida por una estructura de hormigón armado de sección troncocónica invertida, vinculada sobre una viga de anillo circular de hormigón armado. La estructura inferior presenta una superficie de contacto con el grano acopiado en toda su superficie. Los problemas planteados radican principalmente en la falta de estanqueidad del silo, por presencia de filtraciones sobre la estructura del cono. Ello ha generado, en las oportunidades que el mismo ha sido utilizado, el humedecimiento impropio del grano acopiado, provocando trastornos y pérdidas económicas. Se realiza un relevamiento de la estructura y se analizan las patologías encontradas, fisuras verticales, circulares y filtraciones de acuerdo a la observación in situ, no contando con una documentación técnica mínima de la obra ejecutada. Luego del análisis se indican recomendaciones que permiten decidir por una solución de máxima manteniendo la capacidad de almacenamiento total del silo, o por una pérdida parcial de esa capacidad. Palabras-clave: patologías, estructura, rehabilitación, hormigón, silo

Abstract The structure studied here is a silo, used in agriculture to store grain. It has two clearly defined parts, the upper made of galvanized iron linked by screws forming a cylinder, and the lower consisting of a reinforced concrete structure with inverted conical section, linked on a circular ring beam of reinforced concrete. The whole surface of the lower structure is in contact with the collected grain. The problems mainly lie in the lack of sealing in the silo, because of the presence of leaks on the cone structure. This has resulted when it has been used, improper wetting of the stockpiled grain, causing disruption and economic loss. We performed a survey of the structure and have analysed the existing pathologies, vertical and circular cracks, and leaks according to the in situ observation, without having a minimal technical documentation of the work performed. After the analysis, guidelines are given which allow to choose between a maximum solution maintaining the total storage capacity of the silo, or a partial loss of that capacity.

INTRODUCCION La estructura es un depósito de granos construido en el año 2007 y se s i túa al noreste de la provincia de Entre Ríos, en la mesopotamia argentina, sobre Ruta Provincial Nº 28, aproximadamente a unos 800 metros en dirección sur del casco de un establecimiento agrícola ganadero. Este depósito presenta dos estructuras claramente definidas, una superior realizada en chapas galvanizadas unidas mediante tornillos de fijación constituyendo un cilindro de 12 metros de diámetro por 12 metros de altura (Figura 1). Una inferior constituida por una estructura de hormigón armado de sección troncocónica invertida, de 12,60 metros de diámetro exterior con una profundidad de 4,00 metros, vinculada sobre una viga de anillo circular de hormigón armado con una sección transversal de 0,30 x 1,30 metros. Dicha estructura inferior presenta una superficie de contacto con el grano acopiado de 147 metros cuadrados.

FIGURA 1 CRONOLOGIA DE LA CONSTRUCCION Y METODOLOGIA DE TRAB AJO La construcción se inició en enero de 2007, para finalmente y luego de un período de reiteradas lluvias concluirse en abril de ese mismo año. La excavación para la estructura troncocónica se realizó con máquina retroexcavadora. Por la fecha de finalización no pudo ser utilizada en esa campaña del grano. Al año siguiente (2008) se procede a almacenar arroz en el silo, detectándose la presencia de agua después de una lluvia en la cuba troncocónica invertida, produciendo el humedecimiento del grano depositado. Se vació el silo y se

procede a la impermeabilización del mismo con un sellador químico de marca comercial reconocida (impermeabilizante cementíceo de alta perfomance). Se utiliza nuevamente la estructura, encontrándose después de una nueva lluvia, filtraciones con el consecuente humedecimiento del grano. Ante esta situación se realizan dos relevamientos de la estructura para analizar las patologías presentes en la obra a fin de proceder a la solución del problema con el análisis de las mismas; uno inicial en el estado en que se encuentra la estructura y otro luego de una lluvia de 85 mm. Relevamiento inicial: Se observan restos del grano en las tuberías de ventilación (Figura 2). Manchas que implicarían la presencia de posibles filtraciones de agua desde el terreno de asiento hacia el interior de la estructura. Fisuras de trayectoria circular en adyacencias de la unión viga anillo, losa de la cuba y estructura metálica superior (Figura 3). El ancho de las mismas es superior a los 4mm. Fisuras verticales en el perímetro exterior sobre el lateral de la viga circular en coincidencia con anclajes de fijación de la estructura metálica.

FIGURA 2

FIGURA 3 Relevamiento luego de la lluvia: Se pueden apreciar filtraciones en el sector medio de la losa de la cuba (Figura 4), con distintas intensidades. La coloración de las manchas obedece a la presencia de material pulverulento (como residuo del grano acopiado) en gran parte de la superficie del cono. En la Figura 5 se aprecian filtraciones menores, también sobre la losa del cono en su sector medio. También se aprecia agua contenida en el vértice del cono, provista por las sucesivas filtraciones observadas en la losa inclinada de la estructura de hormigón armado (cuba del silo).

FIGURA 4

FIGURA 5 En las Figuras 6 y 7 se evidencia la presencia de tres tipos de hormigones en la unión losa de fondo, viga de anillo y una capa superior que se habría realizado seguramente luego del montaje de la superestructura metálica del cilindro. Se observa armadura de vinculación entre losa de fondo y viga anillo.

FIGURA 6

Acero de

vinculación

viga - losa

Losa del

cono

Viga Circular

Acero refuerzo en losa

Carga hormigón en unión viga-silo

FIGURA 7 En Figura 8 se observan las zonas de anclaje de la estructura metálica, con la presencia de fisura vertical sobre el lateral de la viga circular. Estas fisuras, de abertura menor, se observan en varios nodos de fijación de la estructura.

FIGURA 8

ANALISIS DE LA PATOLOGIAS DETECTADAS De las visitas y las exposiciones efectuadas se pueden visualizar la presencia de tres tipos de patologías: 1) Fisuras de trayectoria circular en doble línea, en zona de unión viga anillo, losa de fondo de la cuba y asiento de la estructura metálica. 2) Filtraciones de distinto grado, ubicadas preferentemente en la zona media de la losa del tronco de cono invertido realizado en hormigón armado. 3) Fisuras verticales en zonas de anclaje de la estructura metálica del silo a la viga de eje circular o viga anillo. Las primeras pueden obedecer, individualmente o en conjunto, a tres factores: a) hundimiento de la estructura troncocónica; por falta de preparación y tratamiento del suelo de asiento antes del proceso de hormigonado. b) presencia de una unión defectuosa en la zona de vinculación de la cuba con la viga y la estructura metálica. Demuestra que el hormigonado de la viga circular y losa de cono se realizó en distintas etapas y edades, y la armadura de la losa no se ha arriostrado convenientemente en la viga anillo superior y de borde, por lo que no se logró una conformación monolítica del hormigón en ese nudo. Todo esto que sumado a las vibraciones naturales de la estructura superior debidas a la acción del viento, podrían haber llegado a ocasionar la aparición de éstas. c) movimientos propios del suelo; al tratarse de una zona con presencia sumamente probable de arcillas activas, material que debido a las condiciones de humedad presenta grandes variaciones de volumen originando tensiones de tracción importantes que el hormigón no es capaz de soportar sin una adecuada disposición de armaduras. En la aparición de estas fisuras juega un papel gravitante la falta de continuidad en la estructura monolítica de hormigón (unión viga anillo/losa de la cuba). Por otro lado la colocación de un tercer hormigón en su parte superior, descuidando tal vez la efectiva adherencia entre los mismos, ha generado la formación de una zona débil que ante las primeras acciones de las cargas (del silo por acopio del grano, las de viento y movimiento del suelo antes mencionadas) ha dado como resultado la aparición de estas fisuras. Cabe destacar que ésta unión presentaba anchos de fisuras considerables (mayor a 4mm) en algunos sectores. Las filtraciones se originan al presentar fallas en la impermeabilidad, tanto de la losa de hormigón como del recubrimiento posterior con el impermeabilizante. Dicha impermeabilidad evidentemente no se logró con la constitución del hormigón, que de hecho no es un material impermeable por sí solo. Tampoco se logró luego de la aplicación del recubrimiento cementíceo. Estas falencias son las principales originantes de la falta de estanqueidad del silo troncocónico y la presencia de agua en esa zona.

Las terceras no afectan por ahora el funcionamiento del silo, pero pueden obedecer a deficiencias en la constitución del anclaje. Por ejemplo, no haber dejado insertas las varillas roscadas de anclaje previamente en la estructura de la viga circular. Se observa la presencia de reparaciones con mortero en una etapa posterior. DOCUMENTOS CONSULTADOS No se cuenta con el legajo mínimo y necesario para la ejecución de la obra (memoria, planos, especificaciones, etc.). Solamente se puede inferir por las facturas de compra de los materiales que se ha usado un cemento pórtland CPC-40, agregados naturales de la zona de Chajarí y aceros del tipo ADN-420. No se dispone de estudios del suelo presente en el lugar ni tampoco se conocen las técnicas utilizadas en compactación del suelo para recibir en forma adecuada la estructura de hormigón. Tampoco hay información sobre el desarrollo de la obra ni del control de calidad sobre los hormigones realizados y colocados en el lugar. ANALISIS DE LAS OBSERVACIONES REALIZADAS En general, y teniendo en cuenta que no hay una documentación técnica mínima de la obra ejecutada y de acuerdo a lo observado in situ, se puede expresar que hay dos hechos bien definidos que han incidido en forma negativa sobre los resultados esperados de la obra concluida: las errores constructivos en la estructura que han originado las patologías observadas y la falta de estanqueidad de la cuba troncocónica, provocando el ingreso de agua a la misma; todo esto junto a una deficiente ejecución de obra originada seguramente por la falta de control in situ. La presencia de las fisuras de trayectoria circular obedece a un inadecuado proceso de unión de ambas estructuras (viga de anillo-cuba). En las exposiciones es sencillo apreciar la falta de unión monolítica entre la viga y la cuba, que se ha pretendido asegurar mediante la unión y disposición de armaduras en forma insuficiente e incorrecta. Las filtraciones en el cono se producen, en la primera etapa o sea hormigón solo sin impermeabilizante, por el hecho de que el hormigón, para ser adecuadamente impermeable se deberían tomar ciertos recaudos, como por ejemplo asegurar un adecuado contenido unitario de cemento, una baja relación agua- cemento, buena selección de los materiales constituyentes incluyendo el uso de un aditivo impermeabilizante, una correcta elaboración, colocación y compactación junto a un curado prolongado y efectivo. Eso no se ha logrado, tal como se aprecia en la actualidad de acuerdo a los resultados obtenidos. Luego con el uso del impermeabilizante cementíceo las fallas nuevamente visibles se deben seguramente a un proceso inadecuado en la colocación del mismo (limpieza efectiva de la zona, tres manos con una cantidad suficiente de material en superficie, buen proceso de curado, etc.). Las fisuras en los anclajes se deben seguramente a un inadecuado proceso de colocación de los elementos roscados en el hormigón de la viga circular, pero no intervienen en la falta de estanqueidad de la cuba de hormigón.

Es de destacar, con lo apreciado, que las obras deben poseer un adecuado legajo técnico, un manejo aceptable durante el proceso de selección de materiales, ejecución y terminación junto a un control de calidad absolutamente necesario e imprescindible. Que no es factible trasladar un proyecto de una región a otra, ya que las características de las mismas no son semejantes y eso repercute en los resultados finales. En la obra analizada se desprende que no hubo falta de materiales ni retaceo en el uso de los mismos, pero que el control de la ejecución fue a todas luces defectuoso, así como en algunas concepciones del proyecto particularmente en la estructura de hormigón armado. CONCLUSIONES Para la búsqueda de soluciones a las patologías observadas y relevadas en forma pormenorizada en este informe se recomienda, la posibilidad de implementar dos opciones en líneas generales: La primera opción implica la vinculación monolítica de la viga circular con la losa del cono, para evitar futuros movimientos, arriostrando la armadura de vinculación de la losa a la viga, por medio de los empalmes que sean necesarios, hormigonando en forma conjunta de una sola vez el nodo. Para ello sería necesario proceder a demoler la zona, recomponiendo y asegurando una correcta disposición de armaduras. Atender la estanqueidad del cono retirando la carpeta existente y reconstruyendo una nueva carpeta hidrófuga cementicia, pero con cuidados necesarios y suficientes en la ejecución del revestimiento. Colocar un revestimiento elástico (pinturas epoxi) sobre la superficie del cono, que resista las acciones abrasivas del grano. Una segunda opción sería la construcción de una losa plana (previo relleno y compactación adecuada de la parte cónica). Esto con su correspondiente vinculación a la viga circular y el aislamiento hidrófugo correspondiente. En este caso se perdería una importante capacidad del silo. Esta posibilidad, que tal vez es la más sencilla constructivamente, conlleva la pérdida de capacidad de almacenamiento del silo en un 15 %.

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