repÀs de conceptes prÀctics: diagnosi,...

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

REPÀS DE CONCEPTES PRÀCTICS:DIAGNOSI, DEFICIÈNCIES I ACTUACIÓEN REHABILITACIÓ D’ESTRUCTURES.

3. Deficiències que afecten les estructures – II

Fosa i Acer

1

…DEFICIÈNCIES QUE AFECTEN LES ESTRUCTURES – II : FOSA i ACER

Ramon Freixes – Consultor d'Estructures

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

2



Índex

• Introducció

• Fosa– Reconeixement del sistema

– Comportament estructural

– Patologies i possibles causes

– Mesures correctores

• Acer– Reconeixement del sistema

– Comportament estructural

– Patologies i possibles causes

– Mesures correctores

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Introducció

3



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Aliatges Ferro-Carboni


4

• ACERS (%C<2%)

- Ferro dolç (%C≈0’012%)

- Ferro forjat (%C≈0’06%)

- Acers al Carboni (%C<2%)

• FOSA (2%<%C<6’67%)

- Fosa blanca (C comb.- Cementita)

- Fosa gris ( C sense combinar-grafit )


REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

5

Ordres de magnitud

resistència a tracció (𝑓𝑈):

- Acer al carbó: ~ 400 Mpa

- Acer alta resistència: ~ 760 Mpa

- Acer inoxidable: ~ 860 Mpa

- Cable pretesat: ~ 1800 Mpa

- Acer forjat: ~ 240-350 Mpa

- Fosa (4’5%C): ~ 200 Mpa

- Fusta (pi): ~ 40 Mpa

- Marbre: ~ 15 Mpa



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Fosa: Reconeixement del sistema

6



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

• La fosa gris (2’5-4% C i 1-3%Si)

• Material dur

• Resistent a compressió, fatiga, abrasió i a la corrosió.

• Baixa capacitat a tracció i trencament fràgil.

• El carboni apareix pur en forma de grafitdins una matriu ferrítica o perlítica. Lespropietats exactes depenen de la proporcióferrítica/perlítica.

• Molt fluides en estat líquid i de baixaretracció. Facilitat per modelar formescomplicades i canvis sobtats de secció.

• La presencia del carboni facilita elmecanitzat . Actua de lubricant per l’einade tall i forma discontinuïtats queafavoreixen el despreniment dels encenalls.

LA FOSA (ferro colat)

7



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

8

- Material molt emprat en els segles XVIII,

XIX i començaments del XX.

- Les tipologies més comuns van ser

edificis industrials, baixos comercials,

hivernacles, quioscs o galeries amb

balcons.

- Element comú de molts locals i façanes

de l’Eixample de Barcelona. Elements

protegits.

- Bon comportament a compressió però

regular a tracció i de ruptura fràgil.

L’element característic es el pilar.

- Sovint s’empraven recursos geomètrics

per centrar al màxim la càrrega per

evitar traccions.

- Considerat durant molt anys en

edificació com un material per elements

secundaris (elements de mobiliari urbà,

peces de maquinària i elements

decoratius) darrerament té utilització en

el cas d’unions (AESS).



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

9

Chatsworth – Paxton (1841)

Biblioteca de Sainte Geneviève (1850) -

Labrouste

Biblioteca Imperial (1855) -

LabrousteGerberette – Pompidour Musée

Peter Rice (1974)

Coalbrookdale Bridge (1779)



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

10



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

• Els elements de fosa es fabricaven vessant l’aliatge fos en motlles conformats d’arena o de fosa.

• Els pilars balmats (més de 10-15cm de diàmetre) es realitzaven normalmentintroduint un eix de directriu recta dins del motlle. Aquest es fixava només enels extrems i podia presentar deformacions o imprecisions per la qual cosa elgruix de les parets dels pilars pot presentar variacions importants.

Fabricació tradicional de la fosa

11



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

12



QRC West – Toronto

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

13



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Fosa: Comportament Estructural

14



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Consideracions Estructurals

15

• Els pilars arribaven a l’obra

completament acabats la qual cosa

demanava que les unions estiguessin

completament resoltes.

• Les unions eren fonamentalment de

dos tipus:

- Unions de caixa i espiga.

- Unions cargolades.

• Considerant tractats de construcció de

l’època s’observa que aquestes unions

sempre presentaven un cert joc fet

que motiva a considerar-les com

articulacions imperfectes.

• A efectes de càlcul aquests pilars es

consideren biarticulats.

• Donada l’esveltesa d’aquests

elements cal fer un èmfasis especial

en l’estudi del vinclament.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

16



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

17



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

• No hi ha cap normativa d’edificació actual que consideri la fosa com a element estructural.• La norma americana ASTM A48: Standard Specification for Gray Iron Castings. Considera la fosa des

d’un punt de vista de material d’enginyeria genèric. Allí trobem:

Una possible via de caracterització d’una fosa existent es per mitjà d’un assaig de duresa.

Norma SAE J431. Cal tenir en compte els factors de seguretat propis de la edificació.

• Es pot recórrer a normes de l’època. DIN 1051 de 1937 o taules de fabricants.

• Una pràctica habitual es emprar els criteris de càlcul d’autors reconeguts. (Saliger, Tetmajer, Rankine,…)

Marc Normatiu

18



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

• Comprovació de pilars de fosa: S’ha de verificar que

19

𝑬𝒅 ≤ 𝑹𝒅 → 𝜸𝟏 𝑵 ≤𝑹

𝜸𝟐

Resistència d’un pilar de fosa:

- Mètode de Rankine: La resistència considerant el vinclament és:

𝑹𝒅 =𝟓𝟎𝟎 .𝑨

𝟏+𝟎.𝟎𝟎𝟐.𝑨.𝒉𝟐

𝑰

si 𝟎.𝟎𝟎𝟐 .𝑨 .𝒉𝟐

𝑰≤ 𝟑

𝑹𝒅 =𝟐𝟓𝟎 .𝑨

𝟎.𝟎𝟎𝟐.𝑨.𝒉𝟐

𝑰−𝟏

si 𝟎.𝟎𝟎𝟐 .𝑨 .𝒉𝟐

𝑰> 𝟑

A= àrea de la secció menor del pilar.

I= Moment d’inèrcia menor de la secció.

h= Alçada total del pilar

Es considera que els valors de resistència 500 i 250 Kg/cm2 ja contenen

els coeficients de seguretat.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

20

- Mètode de Tetmajer:

si 𝝀 ≤ 𝟖𝟎 𝑵𝒌,𝒅 = 𝟗𝟎𝟎 − 𝟎′𝟏𝟎𝟎𝟓 𝝀𝟐

si 𝝀 > 𝟖𝟎 𝑵𝒌,𝒅 =𝟏′𝟔𝟒𝟓.𝟏𝟎𝟔

𝝀𝟐

𝝀 = esveltesa mecànica = long. de vinclament/radi de gir menor

𝜆 = ℎ/𝐼

𝐴En aquest cas cal considerar un coeficient de seguretat 𝜸 = 2

- Mètode del coeficient de vinclament ω:

En aquest mètode primer s’obté el coeficient de vinclament ω segons:

𝝀 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

ω 1’01 1’05 1’11 1’22 1’39 1’67 2’21 3’50 4’43 5’45

i després es comprova la flexocompressió:

𝝈𝒅 =𝝎 . 𝑵𝒅

𝑨+

𝑴𝒅,𝒙

𝒘𝒙+

𝑴𝒅,𝒚

𝒘𝒚< 𝟗𝟎 𝑵/𝒎𝒎𝟐

No es consideren esvelteses per damunt de 100.

Cal considerar un coeficient de seguretat 𝜸 = 2



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

21

Antics promptuaris de fabricants:



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

22



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

23



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

24



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Fosa: Patologies i possibles causes

25



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

• Cavitats:

Patologies

26

Pròpies del procés de fabricació es solien reparar

amb plom fos. Només representen pèrdues de

secció poc rellevants. Es poden detectar per

líquids penetrants o per ultrasons.

Poden ser degudes a la retracció durant la

fabricació o per la fallada davant de càrregues

excessives. Tenint en compte el comportament

fràgil del material cal adoptar mesures de caràcter

urgent. S’observen a simple vista o amb l’ajuda de

líquids penetrants.

No és un problema comú de la fosa gris però pot presentar-se en

determinats cassos i cal tenir cura de mirar especialment la cara interior

dels pilars balmats.

Degut a deficiències en la fabricació és un

problema molt comú dels pilars balmats. A l`hora

de verificar pilars de fosa cal prendre un mínim

de tres mesures equidistants. Aquestes mesures

poden fer-se mercès a petits taladres o per

ultrasons. La conseqüència habitual es una petita

baixada de la capacitat del pilar.

• Fissuració:

• Corrosió:

• Variació del gruix:



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Fosa: Mesures correctores

27



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS… • Nivells d’intervencions en pilars de fosa:

28

- Manteniment:

- Reparació:

- Reforç:

- Substitució:

Nivell més bàsic. Verificar el correcte estat del pilar i establir un

pla que asseguri que aquest segueixi així durant la seva vida

útil.

El pilar compleix amb la seva funció però es detecten

incidències que podrien malmetre el pilar i que cal corregir. Ens

referim a incidències en la geometria, el segellat o la protecció.

El pilar es insuficient per donar resposta als nous requeriments

i surt més a compte introduir un element nou. Retirant l’element

vell (substitució total) o preservant-lo per qüestions no

estructurals (substitució funcional).

Com a resultat del procés de verificació arribem a la conclusió

de que el pilar no es suficient per l’estat de càrregues que rebrà

ja sigui degut a un canvi d'ús, a l’adaptació a una nova

normativa o en general a un augment en els requeriments sobre

l’element.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Intervencions d’urgència

29


Ramón Freixes – Consultor d'Estructures

Si es detecta un alguna patologia o

mancança cal adoptar mesures

preventives de seguretat mentres no es

dugui a terme la solució definitiva.

Aquestes mesures pasen per una

substitució funcional.

Es aconsellable la utilització de suports

que apuntalin el capitell amb anell de

recalç.

Cal comprovar que els punts d’entrega

dels suports son capaços de suportar la

càrrega que els arriba.

En cas contrari pot ser necessari

apuntalar tota l’estructura.

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

30

• Reforç de pilars de fosa:

− Quan reforcem un pilar existent afegim un element nou a un de vell. Cal remarcar que les

cargues existents se les seguirà enduent l’element existent. Seran les noves càrregues les

que es repartiran entre els dos elements i de forma proporcional al seu mòdul elàstic.

− Aquest pilars acostumen a tenir un alt valor patrimonial i sovint tenen algun nivell de protecció

per tant qualsevol intervenció te que ser contrastada i negociada amb el responsables de

patrimoni de l’administració pertinent.

a) Reomplir l’interior del fust:

De fàcil aplicació, consisteix en practicar un forat a la part baixa del fust i

un altre a la part alta. Després s’injecta, a pressió i des de la part baixa, un

morter d’alta resistència o formigó en massa fins que vessa per la part

superior.

Es considera que l’increment de resistència és:

∆𝑵𝒅𝒓 = 𝟎′𝟐𝟐𝟓. 𝑨𝑯 𝒇𝒄𝒌

𝑨𝑯= Àrea interior que s’ha reomplert.

𝒇𝒄𝒌= Resistència característica del material introduït.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

31

b) Encamisat exterior del fust amb formigó:

Aquesta solució passa per embolcallar tot el pilar amb una

camisa de formigó armat. Cal resoldre bé la transmissió de

càrregues tant a la zona del capitell com a la base.

Tant l’armat com l’encofrat acostumen a ser complexes i per

assegurar quanties i recobriments els gruixos finals estaran

entre els 7 i els 15 cm.

La connexió entre el formigó i la fosa pot materialitzar-se

mitjançant barres encaixades en forats realitzats al pilar. No

es recomanable la soldadura, ja que si bé és possible,

demana de personal molt qualificat i amb coneixement del

material pel risc de fragilització.

Tot i no ser imprescindible es aconsellable reomplir l’interior del

pilar amb formigó.

El càlcul segueix l’EC4 al ser un pilar mixt:

𝑵𝒌𝒅 =𝑨𝒇𝒇𝒇

𝜸𝒇+ 𝟎′𝟖𝟓 .

𝑨𝒄𝒇𝒄𝒌𝜸𝒄

+𝑨𝒔𝒇𝒔𝒌𝜸𝒔

Aquesta solució, si no considerem l’aportació de la fosa,

permet una substitució funcional del pilar. Cal recordar que el

nou pilar només substituirà el vell després de la fallada

d’aquest a menys que s’activi amb gats hidràulics.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

32

c) Encamisat exterior del fust amb morters d’alta resistència :

Conceptualment idèntic a l’anterior es substitueix el formigó per morters

d’alta resistència sense retracció tipus GROUT o amb base epoxídica.

Aquests morters d’alta resistència permeten gruixos molt inferiors (4-

5cm) fet que porta a que les armadures s'hagin de protegir amb

imprimacions.

Es recomanable decapar el pilar, aplicar ponts d’unió i utilitzar connectors.

El mètode de càlcul es el mateix que en el cas anterior:

𝑵𝒌𝒅 =𝑨𝒇𝒇𝒇

𝜸𝒇+ 𝟎′𝟖𝟓 .

𝑨𝒄𝒇𝒄𝒌𝜸𝒄

+𝑨𝒔𝒇𝒔𝒌𝜸𝒔

El coeficient c fa referència al morter.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

33

d) Encamisat exterior amb acer:

El pilar es folra amb xapes d’acer laminat d’un gruix

d’uns 8-12mm .

L’espai entre la xapa i el pilar es reomple amb

morters d’alta resistència sense retracció.

L’encontre entre el reforç i el capitell i la base es

resol normalment reomplin els cantells del reforç

contra la fosa amb morter.

A nivell de càlcul la secció del reforç es considera

complementària a la de la fosa. Aquest criteri és

conservador ja que no te en compte un possible

efecte de cèrcol al menys en seccions circulars.

Un avantatge afegit és la possibilitat de considerar

la flexocompressió.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

34



e) Reforç / substitució amb acer:

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

35

f) Omplir el pilar amb formigó i acer:

g) Soldadura de pletines de fosa:

Es tracta desmuntar el pilar (amb el corresponent apuntalament) i després s’introdueix acer en

el seu interior ja sigui en forma de perfil laminat o en forma d’armadura.

Aquest procediment és costos i complicat i només es justifica en cassos d’intervenció en

edificis de gran valor patrimonial on la conservació dels elements originals i la seva aparença

es obligatòria.

El reforç del fust per soldadura de pletines de fosa, si bé es una operació possible, no es gaire

recomanable ya que demana de personal molt qualificat. La soldadura idònia es la

oxiacetilènica (OAW) fent anar fosa silicosa (3-5% Si) com a material d’aportació.

El problema està en que si el refredament no es prou suau apareix fosa blanca que pot

fragilitzar encara més el pilar.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Acer: Reconeixement del sistema

36



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

• Aliatge de ferro i carboni fins al 2%.

• Són acers dúctils, poc resistents a l’oxidació,

generalment soldables i laminables en calent.

• Denominació actual: (EN 10025-2)

S-XXX YY

XXX – Límit elàstic (235, 275, 355 N/mm2)

YY – Grau ( JR, J0, J2, K2, N, NL, M i ML)

• És el més utilitzat en construcció des de fa uns cent anys.

• Propietats insensibles als tractaments tèrmics i mecànics:

Mòdul d’elasticitat E = 210 000 N/mm2

Mòdul d’elasticitat transversal G = 81 000 N/mm2

Coeficient de Poisson ν = 0’3

Coeficient de dilatació tèrmica α = 1’2.105(ºC-1)

Densitat ρ = 7 850 Kg/m3

• La majoria de les característiques mecàniques ( resistència a tracció, ductilitat, tenacitat, ...) depenen dels

tractaments tèrmics, mecànics i de la composició exacta. La determinació de les propietats mecàniques es fa

mitjançant l’assaig normalitzat de tracció. (ISO 376:2006)

L’ACER

37



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

38

Seccions habituals en rehabilitació:

• Perfils reblonats

• Tècnica d’unió de xapes molt estesa

des del s.XVIII fins el primer quart del

s.XX.

• S’escalfava el reblo amb un cap

conformat, s’introduïa en el taladre de

les dos xapes i es conformava el

segon cap. El rebló al refredar-se es

contreia i pressionava les dues xapes

entre si de forma molt eficaç.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

39

• Perfils d’ala estreta

• Al començament de la laminació

cada fabricant tenia el seu catàleg

i es tendia, per facilitat, a fer perfils

relativament similars als IPN però

amb ales més estretes.

• Genèricament anomenem aquests

perfils com ‘d’ala estreta’.

• Cal buscar en catàlegs o fer

mesures directes. A la zona

catalana son freqüents els perfils

de TORRAS i Altos Hornos de

Vizcaya



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

40

• Perfils laminats

• Són els perfils emprats actualment. Les dimensions venen

normalitzades. (UNE-EN 10034:1994 per perfils I i H).

• Cada fabricant té publicat el seu catàleg on es troben totes

les propietats.

• Malgrat trobar múltiples perfils la seva disponibilitat pot

estar condicionada a la quantitat.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Acer: Comportament Estructural

41



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

42

Tipologies en rehabilitació:

• PILARS

• JÀSSERES

• SOSTRES



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

43



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

44

SOSTRES

Tipologies



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

45



Malgrat ja s’empraven abans en balcons, els perfils

metàl·lics es comencen a utilitzar en sostres a partir

del 1890 .

S’utilitzaven perfils IPN d’ala estreta, amb una lleu

protecció antioxidant (o no) i revoltons ceràmics de

rajola doblada i collada amb morter de calç. Es

pressuposava que el morter de calç protegia l’acer de

les zones cobertes i es protegien les ales inferiors

amb mini de plom.

Als anys 40 apareix el sistema Torras que ja fa

col·laborar el formigó aconseguint reduir els cantells

dels perfils laminats.

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

46

Jàsseres:



- Solució típica a l’hora d’alliberar espais en

baixos i soterranis.

- Elements que suporten estintolaments i

l’estructura interior de l’edifici a partir de la

primera planta.

- Molt emprat a partir de la primera meitat del

s.XX a l’Eixample.

Tipologies:

Jàsseres amb gelosia (3.60)

Jàsseres de palastre (3.61)

Jàsseres de palastre reforçades (3.62)

Jàsseres de caixó (3.63)

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

47

Pilars



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

48

MARC NORMATIU I GENERALITATS

• Normativa en vigor estructura metàl·lica: CTE, EAE, EC-3 i EC-4.

• Per estructures anteriors al CTE trobem l’EA-95.

• L’EA-95 era la mateixa (amb petits canvis) des de els anys 70. Agrupava les normes NBE

MV-102 a 111. Fins a uns 40 anys enrere podem prendre aquesta norma com a referència.

La diferència principal amb al codis moderns es que no acceptava el càlcul plàstic.

• Per estructures anteriors:

- Normalment no compliran a fletxa ja que aquest càlcul no es feia.

- El coeficient de seguretat era global i de l’ordre del 2.0

- Les càrregues d’ús que es consideraven eren molt inferiors podent arribar a

relacions de 1 a 5 respecte de les considerades actualment.

- No eren molt considerats els criteris d’estabilitat davant d’accions horitzontals.

• Si es coneix l'edat exacta de l’edifici podem caracteritzar el material segons la norma

seguida si no cal analitzar-lo i això implica:

- Un anàlisis químic que doni la proporció de cada mineral i molt especialment

la proporció de carboni.

- Un assaig de trencament que ens caracteritzi les propietats mecàniques (límit

elàstic, tensió de ruptura i mòdul d’elasticitat).



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

49

• Anàlisi Químic: • Assaig de Trencament:



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

50

• L’anàlisi químic ens permet:

- Caracteritzar l’aliatge Ferro-Carboni- Mesurar l'índex de carboni equivalent (CEV):

𝑪𝑬𝑽 = 𝑪 +𝑴𝒏

𝟔+

𝑪𝒓+𝑴𝒐+𝑽

𝟓+

𝑵𝒊+𝑪𝒖

𝟏𝟓(Valors expressats en %)

Si 𝑪𝑬𝑽 < 𝟎′𝟒 l’acer es soldable.



• Mètodes d’assaig no destructius:

- Líquids penetrants.

- Partícules magnètiques.

- Radiografies (Rajos X o mètodes electrònics).

- Ultrasons.

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Acer: Patologies i possibles causes

51



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

52



• Patologies:

- Oxidació : Els acers al carboni, si no estan convenientment protegits, tenen tendència

a la corrosió. Els òxids que es generen no son adherents i comporten un

increment de volum important. Aquests fets fan que els perfils metàl·lics es

consumeixin i que els materials que estan en contacte es trenquin.

Antigament, en el cas de perfils d’ala estreta, es pensava que el morter de

calç protegir el perfils. En ambients humits això no ha estat així i es

freqüent l'aparició de perfils oxidats i exfoliats. És una patologia greu que

sovint queda oculta. Cal fer una campanya exhaustiva de cales.

Cal mirar si s’ha produït alguna variació respecte del traçat

original. Pot donar-se el cas de bolcades de perfils o el

vinclament d’aquests.

- Alteracions geomètriques:

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

53



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Acer: Mesures correctores

54



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

55

Intervencions:• Per degradació dels perfils : Cal valorar la reparació o la substitució ja sigui funcional

o física de la part degradada

• Per variació dels requeriments normatius i/o per canvi d’ús : En aquest cas la

intervenció consistirà en el reforç o en l’alteració de les condicions de contorn (en el cas

de sostres) per, aprofitant l’element existent, millorar la capacitat portant.

• Càlcul previ incorrecte o per manipulació geomètrica de l’edifici.

Cal valorar la necessitat de mesures provisional d’estabilització.

Reparacions de sostres:

a) Després de deixar al descobert el perfil cal eliminar tot el rovell i les capes exfoliades

fins arribar a l’acer en bon estat mercès a un raspat energètic.

b) Cal valorar l’eficàcia mecànica de la secció romanent (geometria i paràmetres

mecànics).

c) Passivació de tota la superfície raspada, i ulterior imprimació antioxidant.

d) Aquestes operacions afecten a tot el perímetre, per tant, caldrà estintolar els perfils per

poder deixar a la vista els caps de les bigues rovellades.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

56



• Reparació de pilars

Es segueixen els passos indicats pels

sostres.

El problema principal és la corrosió

especialment en llocs propers al mar i

en zones humides.

En el cas de pilars cal tenir especial

cura amb els que arrenquen de

fonamentació i aquells que conviuen

amb baixants i desaigües.

Cal valorar la secció afectada i sempre

procedir a un sanejament eliminant tot

el material afectat per raspat amb

raspall de pues o per projecció d’arena

o granalla.

Després del sanejament cal valorar

l’aportació de nou material i la protecció

a disposar.

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

57

Reforç de sostres:

• Transformació biga mono-material en biga mixta

Ens plantegem el reforç quan, si bé el sostre es troba en bones condicions de

conservació, aquest no compleix amb els ELU o ELS als que està sotmès o

amb els resultants d’un canvi en l’exigència estructural d’aquest.

Hi ha diferents estratègies en funció del tipus de resposta a millorar.

Si posem una capa de formigó en la part superior del sostre i la

connectem eficaçment (connectors capaços d’absorbir el

tallant) obtenim un sostre mixt que millora molt la capacitat.

Mercès a aquest sistema s’obté un efecte de diafragma que

millora el comportament de l’edifici a les accions horitzontals. A

més, el formigó actua també com a capa regularitzadora.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

58

• Millora de la capacitat del perfil per addició de peces metàl·liques.

− Consisteix afegir peces metàl·liques per soldadura a les biguetes existents per

complementar-les estructuralment.

− És un sistema car per la demanda de mà d’obra.

− Ens permet actuar amb precisió sobre la mancança específica dels perfils.

Reforç a flexió

Per incrementar la capacitat a flexió

de les biguetes cal incrementar la

inèrcia dels perfils en les zones més

sol·licitades. Es a dir, en la meitat de

la llum.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

59

Hi ha diferents possibilitats per poder respondre a les diferents situacions que es donen en

rehabilitació.

Ara bé, cal valorar la diferent eficàcia de cada disposició. Cal no oblidar que es tracta de

millorar la inèrcia del perfil.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

60

Reforç a tallant

− Cal analitzar el diagrama de

tallants i complementar la

bigueta on aquesta es

insuficient.

− Tenint en compte que és l’ànima

del perfil la que dona resposta

als tallants cal augmentar la

secció d’aquesta.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

61

Reforç a torsió

− Malgrat no ser habitual la presència de

torsions en aquest tipus de sostres pot

donar-se el cas en balconades o

càrregues excèntriques.

− Els perfils de secció oberta tenen molt

mal comportament a torsió per tant la

intervenció a realitzar sempre passa per

tancar els perfils.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

62

Reforç a inestabilitats locals

− És una problemàtica infreqüent en aquest

tipus d’elements però cal comprovar-la.

− Cas d’haver de reforçar el perfil cal posar

rigiditzadors en les zones afectades per la

inestabilitat.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

63

• Alteració de la situació de contorn

Col·locació de trencallums

Es busca reduir la llum de les

biguetes. Amb això es redueixen el

esforços (amb un factor quadràtic) i

les deformacions (amb un factor

elevat a 4).

Hi ha diverses disposicions que

passen per disposar un nou perfil

cada 3 o 4m i paral·lel a les biguetes.

Aquest recollirà els perfils que actuen

de trencallum a una fracció de la llum.

(L/2, L/4-L/2-L/4, ...)



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

64

Rigidització de nusos

En aquest cas no es modifica el

perfil sinó la forma de treball

d’aquest mercès a l’encastament en

el suports formalitzant així un

sistema de biga contínua amb els

sostres contigus.

És una solució complexa ja que

constructivament és difícil assegurar

la continuïtat.

Una possibilitat és emprar platines

de reforç.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

65

• Postesat / Biga Fink



És una tècnica activa de reforç estructural.

La idea es introduir tensions sobre la biga

de signe contrari a les que es produiran

quan aquesta entri en càrrega.

El mecanisme de Fink introdueix forces

verticals i cap amunt en diferents punts de

la llum de la biga mitjançant uns tensors

que s’activen en els extrems d’aquesta.

La força que s’introdueix als tensors

acostuma a ser la necessària per introduir

forces verticals que contrarestin el pes

propi de l’estructura.

Cal tenir en compte que s’introdueix una

compressió sobre la biga existent que

caldrà comprovar.

Mecanisme molt eficaç ja que implica una

important millora amb la introducció de

molt poc material.

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

66



Reforç de pilars

Per addició de material

Es tracta d’afegir material de

característiques similars i de la forma

que doni millor rendiment estructural.

Cal comprovar la soldabilitat.

Una possibilitat és la formació de

perfils mixtes.

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

67

Substitucions de Sostres

• Substitució funcional total o parcial:

En aquesta intervenció un altre element farà la funció portant però la bigueta existent

quedarà embeguda dins del sostre per la qual cosa, i per evitar que aquest perfil sigui

origen de problemes futurs, s’ha de realitzar un sanejat exhaustiu i s’ha de procedir a la

seva passivació i protecció.

Doble perfil paral·lel a la bigueta existent:

− L’aprofitament de l’espai entre biguetes permet estalviar alçada i el fet de fer anar

dos perfils permet dimensions més petites.

− En l’execució dels suports no correm el risc de descalçar la bigueta vella en cas de

necessitar daus de repartiment.

− El sanejat de la bigueta existent pot fer-se després del suport.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

68

Perfil únic sota la bigueta existent:

− Es col·loca un perfil nou enrasat sota del vell. Per diferència de fletxa només podrà

enrasar-se per la part central, a la resta es posen unes falques que n’assegurin el

contacte.

− La unió amb les parets és per plaques d’ancoratge ja que qualsevol altra opció

descalçaria la bigueta antiga.

− L’impacte visual és menor que en el cas anterior però la pèrdua d’alçada útil major.

− Com en el cas anterior el sanejat de la bigueta existent cal fer-lo per trams i després

d’haver executat el reforç.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

69

Substitució del cap de la bigueta existent:

− Indicat quan la part afectada és el cap de les biguetes.

− Primer es realitzen els nous suports descobrint el vell perfil. D’aquesta manera podem

accedir a la part afectada d’aquest.

− Es saneja el cap de la bigueta i es solden dos perfils UPN a banda i banda que arriben

fins a la part sana.

− En aquest cas el sanejat és previ al reforç per la qual cosa és aconsellable actuar primer

en un costat i després en l’altre.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

70

• Substitució física:

− Mètode indicat quan la patologia afecta a un

nombre molt limitat de biguetes.

− Procés constructiu: S’han d’estudiar amb

detall els estintolaments i les fases de

construcció per evitar situacions d’inestabilitat

o de risc .

− Condicions d’enllaç: És important reconstruir

correctament les condicions d’enllaç amb la

resta d’elements del sostre.



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

71



La substitució integral d’un pilar és molt

més complexa que en el cas de bigues i

biguetes.

Aquesta complexitat va lligada a que

sovint les càrregues que suporten

afecten a àrees més extenses de

l’estructura.

Caldrà apuntalar total o parcialment

l’estructura amb tot el que això porta

implícit.

Aquesta actuació és més factible quan

tractem amb pilar d’última planta o bé

que no formen part de cap entramat.

En el cas de pilars d’entramats de

diverses plantes l’apuntalament haurà

d’anar molt més enllà de la pròpia planta

del pilar afectat.

Substitucions de Pilars

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

72



Reparació/ Substitució de reblons

Propietats habituals de l’acer dels reblons:

Tensió ruptura a tracció: 400-440 N/𝑚𝑚2

Tensió ruptura a tallant: 250-300 N/𝑚𝑚2

Límit elàstic: ≈ 215 N/𝑚𝑚2

Allargament: ≈ 25%

La resistència dels reblons es solia comprovar a

tall simple, a l’aixafament per compressió

excessiva i a l’esquinçada de les xapes.

Sovint molt reblons presenten d’anys importants.

Tenint en compte la seva importància estructural

cal substituir-los

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

73



Primer cal retirar el rebló existent. Amb

aquesta finalitat, primer s’elimina un cap, es

realitza un taladre de diàmetre inferior al fust

del rebló i finalment s’elimina la part restant

amb un punxo. Si el rebló és recalcat en

comptes de picar amb el punxó s’elimina tot

amb un taladre axil.

Un cop eliminat el rebló existent aquest pot

substituir-se mitjançant un nou rebló per un

cargol d’alta resistència o bé per cargols

d’injecció.

El cargols d’injecció presenten un orifici

excèntric que permet la injecció de resina

per reomplir l’espai existent entre el fust del

cargol i les xapes a unir.

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

74



REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

75



Bibliografia

• Robert Brufau - Rehabilitar con acero – Publicaciones APTA

• Antonio Paricio Casademunt – Secrets d’un sistema constructiu L’Eixample –

Edicions UPC

• Apunts Càlcul d’estructures en Rehabilitació – Escola Sert

• Apunts Postgrau Rehabilitar des de l’Estructura – Escola Sert

• Apunts Master en Rehabilitación – Zigurat. (www.e-zigurat.com)

• Domingo Sugrañes – Tratado completo de arquitectura y construcción –

Marcelino Bordoy.

• La Barcelona de ferro – A proposit de Joan Torras Guardiola – MUHBA

• Terri Meyer Boake - Architectural Exposed Structural Steel – Birkhauser

• Josep Baquer – Perfils d’ala estreta: Final de la seva vida útil- CAATEEB- 2012

REP

ÀS

DE

CO

NC

EPTE

S P

RÀ

CTI

CS…

Moltes mercès !

76



repÀs de conceptes prÀctics: diagnosi,...

Documents