Salud estructural

Más allá de la apariencia estética,  el valor emocional o los cambios psicológicos que puede llegar a brindar un hogar, es importante recordar que las estructuras así como los materiales que se implementan en la construcción de las mismas pueden sufrir de graves patologías que llegan a degradar la integridad estructural de un hogar. Un ejemplo claro está en el reciente colapso del edificio surfside en Miami, (Florida – Estados Unidos) dondé según menciona el presidente del departamento de ingeniería y ciencia de materiales (Universidad de Virginia) John R. Scully “se presentó una serie de eventos Cascada” (Walker K. 2021) que provocaron varios puntos de falla, que llevaron al colapso. Scully teoriza que la constante exposición al Cloruro logró la penetración de la cobertura de concreto hasta llegar al refuerzo de acero, provocando corrosión y posterior falla de refuerzo estructural, lo cual puede ser una de las razones que condujeron al colapso del edificio.

El anterior ejemplo sirve como un punto base para determinar que las condiciones ambientales así como las variaciones climáticas u otros factores dependientes del tipo de suelo de la construcción, pueden contribuir de forma negativa en la salud estructural de cualquier edificación, provocando posibles riesgos de falla.

Y aunque no es común ver colapsar las estructuras antes de cumplir su vida útil, gracias a las normativas de diseño y al buen desempeño profesional de los ingenieros, es importante verificar, inspeccionar y actuar (si es posible) para evitar que la patología pueda generar un riesgo de falla. Para poder realizar esta tarea, en este artículo se compartirán algunos de los problemas comunes en estructuras y consejos para actuar.

Grietas en las estructuras

Normalmente la presencia de grietas suele ser asociada a procesos de erosión, al impacto del tiempo, o la ocurrencia de sismos en las estructuras, y aunque estos fenómenos son capaces de provocar grietas que conducen a daños considerables, en este artículo se considerará otro tipo de fenómeno bastante común que puede promover la formación de grietas considerables a lo largo de la vida útil de la estructura.

Las grietas que se discutirán en este artículo son producidas por fenómenos conocidos con el nombre de asentamientos. Los asentamientos son movimientos o desplazamientos provocados por la carga de la estructura y los cambios volumétricos en el suelo, esto quiere decir que al aplicar una fuerza (el peso de la estructura) sobre un suelo, este tenderá a compactarse; al compactarse, la estructura irá descendiendo a razón del tiempo y de forma vertical por la acción de su propio peso, quedando en una posición distinta a la de la construcción inicial. Sin embargo, aunque parece un proceso sencillo, intervienen un gran número de factores y variables que hacen que los asentamientos provoquen daños en las estructuras. En la siguiente ilustración se ejemplifica de forma sencilla cómo los asentamientos pueden causar problemas en las edificaciones:

En la imagen de ejemplo se puede apreciar de forma simple cómo pueden llegar a actuar los asentamientos. El primer edificio a la izquierda se encuentra en un caso en el que los asentamientos se presentan de forma uniforme evitando causar problemas a la estructura, en el segundo caso (edificio de la mitad) los asentamientos provocan un giro en la estructura, sin ocasionar grietas en la misma. En el último caso se presentan asentamientos diferenciales, que aunque se ve de forma exagerada en la imagen actúa de forma similar promoviendo la formación de grietas.

Ahora que se ha definido el problema, se puede discutir de las posibles causas y soluciones. Dentro de las causas Viviescas J. (2004) hace una recopilación que puede ser de gran ayuda para mejorar la calidad de las construcciones:

  • Errores en los diseños geotécnicos
  • Cambios en las propiedades del suelo: filtraciones de agua subterránea pueden afectar las propiedades y el comportamiento del suelo
  • Desconfinamiento del suelo portante: generalmente ocasionado por intervenciones (obras civiles) aledañas.
  • Malos procesos constructivos
  • Sobrecargas: pueden darse por aumentos en el peso de la estructura y que van más allá del peso contemplado en el diseño.

Adicionalmente a estas causas, también se puede agregar la inestabilidad de algunos tipos de suelos. Y finalmente para concluir con el fenómeno de grietas por asentamientos, se brindarán algunas recomendaciones. Primero para poder tomar medidas contra las fisuras Toirac J. (2004) recomienda identificar la causa de la fisura. Para conocer la causa de la fisura, el autor, recomienda observar la progresión, esto se logra fácilmente mediante marcadores visuales o colocando elementos como puntillas en la fisura para saber si aumenta de tamaño. Observar la progresión, forma, dirección y orientación de la fisura es importante porque ayuda a los ingenieros a tener una pista sobre las causas de la fisura. En el caso de fisuras por asentamientos, si se presenta una fisura progresiva y de gran tamaño, rellenar la fisura no basta, son necesarios procesos de ingeniería para evitar que el problema siga avanzando. Por esta razón al observar una fisura, se deben identificar estos parámetros para poder realizar la intervención adecuada. Como recomendación se debe observar y medir la progresión de la fisura para acudir a un ingeniero estructural que pueda dar solución al problema.

“Las fisuras son importantes, no se deben pasar por alto”

¿Problemas de humedad?

Como ítem adicional en este artículo se va a mencionar el problema causado por la humedad en estructuras. Un exceso de humedad en las estructuras ocupadas por personas, puede conducir a la formación de hongos en la edificación y acarrear diversos problemas de salud. Nuevamente para poder dar solución a este tipo de problemas se debe identificar la causa que produce la acumulación de humedad en diferentes lugares de la edificación. Dentro de las posibles causas, se encuentran penetración de agua subterránea (ya sea por una mala práctica en el momento de la construcción, por rupturas de tuberías, o por otras causas), también por penetración de agua lluvia, por exceso o falta de ventilación o por acciones de limpieza que no permiten la deshumidificación de algunas partes de la edificación (Heisey S. 2020).

Aunque también es necesario verificar de donde proviene la humedad, actualmente existen varios materiales y métodos que ayudan a controlar la humedad en las estructuras. Se recomienda nuevamente que antes de aplicar una de estas alternativas se verifique la causa (por ejemplo si es una tubería rota,  una filtración de agua en la cubierta) y se de solución antes de aplicar estrategias de control de humedad, en la publicación de Shehadi (2018), se menciona una variedad de estrategias utilizadas en el control de humedad en las edificaciones:

  • Materiales desecantes
  • Sólidos: como la alúmina, las sales hidratadas, los polímeros, sílices, zeolitas y mezclas.
  • Líquidos: como el cloruro de calcio (CaCl), bromuro de litio (LtBr),cloruro de litio (LiCl), Cloruro de sodio (NaCl), trietilenglicol u otro tipo de mezclas.

El autor también especifica que los desecantes sólidos suelen estar incrustados en una rueda que permite que el desecante esté en contacto con dos corrientes de aire.

A diferencia de los desecantes sólidos, los desecantes líquidos tienen una gran ventaja, ya que son capaces de ahorrar tiempo y dinero (Shehadi, M. 2018), de forma similar a los desecantes sólidos, se puede adaptar un sistema de tipo desecante líquido, para lograr deshumidificar el ambiente. Otros autores como Abaza H. (2005) proponen la capacidad de utilizar la masa térmica latente del edificio para deshumidificar edificios, pero ese es tema para otro artículo.

Es importante recordar que existe una gran variedad de productos y formas de utilizarlos, así como estrategias para crear sistemas de deshumidificación en casas, apartamentos o oficinas. El modo de transporte o aplicación del agente desecante es un parámetro importante en la efectividad del proceso de deshumidificación, por lo que es importante tener en cuenta la técnica utilizada para deshumidificar, pero también es importante identificar la causa y buscar posibles soluciones.

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Referencias

  1. Abaza, H. F. (2005). Utilizing Latent Building Thermal Mass for Dehumidification. Journal of Building Physics, 29(1), 37–49. https://doi.org/10.1177/1744259105051799
  2. Heisey S. (2020) Building Humidity: Issues, Problems, & Causes. Entech engineering. Blog Online. Recuperado de: https://www.entecheng.com/blog/building-humidity-issues-problems-causes-bpid_427.aspx
  3. Shehadi, M. (2018). Review of humidity control technologies in buildings. Journal of Building Engineering, 19, 539–551. doi:10.1016/j.jobe.2018.06.009
  4. Toirac Corral, José (2004). Patología de la construcción grietas y fisuras en obras de hormigón ; origen y prevención . Ciencia y Sociedad, 29(1),72-114. ISSN: 0378-7680. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=87029104
  5. Viviescas J. (2010) GRIETAS EN CONSTRUCCIONES OCASIONADAS POR PROBLEMAS GEOTÉCNICOS. Tesis de pregrado, EAFIT. https://core.ac.uk/download/pdf/47251294.pdf
  6. Walker K. (2021) Q&A: ENGINEERING PROFESSOR DISCUSSES CATASTROPHIC SURFSIDE COLLAPSE. University of Virginia. Recuperado de: https://news.virginia.edu/content/qa-engineering-professor-discusses-catastrophic-surfside-collapse
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