El factor térmico como origen de daños a la edificación

El factor térmico como origen de daños a la edificación

Introducción

La temperatura ambiente va a afectar tanto en el período de ejecución (proceso de fraguado y endurecimiento del hormigón, ya que un aumento de temperatura de 10º C puede llegar a duplicar la velocidad de cualquier reacción química) como durante la vida útil del edificio (incidiendo directamente en los elementos y materiales que conforman las edificaciones).

El efecto que la oscilación térmica provoca en los edificios es el del movimiento tanto de la estructura como del resto de elementos secundarios que lo componen, quedando estos sometidos a contracciones y dilataciones.

Para evitar esfuerzos que la estructura o elementos secundarios no puedan absorber se dispone de juntas de dilatación. En relación con los efectos de la temperatura en el proceso de hidratación del hormigón también se dan las juntas de contracción, cuya misión principal es evitar que se produzcan fisuras como consecuencia de la contracción del material debido al gradiente térmico durante el proceso de fraguado.

Descripción

En general, las características de los materiales y elementos constructivos frente a la variación de temperatura van a depender de los siguientes condicionantes:

  • Condiciones ambientales.
  • Tipología de edificación (luces, geometría y dimensiones, soluciones empleadas…).
  • Exposición del edificio o de los elementos constructivos a los agentes térmicos.
  • Tipología de los materiales (madera, acero, hormigón…).
  • Características de los materiales: la conductividad térmica, coeficiente de dilatación, calor específico, resistencia, retracción, etc.
  • Condiciones de aislamiento.

Los daños ocasionados por las variaciones térmicas, bien por los movimientos de dilatación o por la contracción del hormigón durante su fraguado pueden ser:

    1. Fisuras en

      • Zapatas pueden aparecer fisuras superficiales que pueden tener hasta 0,4 mm de anchura y llegando hasta el nivel de la armadura superior.
      • Muros de sótano, fisuras verticales.
      • Pavimentos losas y techos, aparecen espontáneamente, a intervalos regulares, en dirección normal al sentido de las tracciones y de un espesor regular.
      • Fachadas de ladrillo aparecen fisuras en esquinas (de 1/2 pie), en el tabique de cámara alrededor de marco de ventanas, de forma vertical en jambas de ventanas (cuando la fábrica vuelve formando la jamba), bajo cargaderos metálicos, de forma vertical en el centro del vano con grandes luces entre pilares.

Desprendimiento de canto de forjado y fisura vertical en esquina,debidos a cambios de temperatura.
Desprendimiento de canto de forjado (se han retirado algunas piezas para comprobar el apoyo en el forjado) y fisura vertical en esquina, situada a medio pie de la arista.

    1. Grietas de contracción, paralelas entre sí y entre aproximadamente 0,3 y 1 metro, bastante profundas (por retracción plástica del hormigón).
    2. Rotura de los muros que son atravesados por tuberías de agua caliente, en caso de no disponer de junta.
    3. Deterioro y rotura de elementos: solados, depósitos, orificios de anclaje de macizos de hormigón, canalones, bajantes, tableros cerámicos, etc. (por la acción del agua al congelarse).
      En cubiertas, se produce el deterioro de las láminas impermeabilizantes, provocando reblandecimiento, descomposición de asfaltos…
    4. Descamación
    5. Pandeo, abombamiento y desprendimientos de elementos. En los pavimentos y las fábricas de ladrillo. Por ejemplo, en las uniones de los forjados de cubierta con el peto, se pueden producir desprendimientos de las plaquetas de los frentes de forjado.

Abombamiento de fachada debido a cambios térmicos
Abombamiento de fachada
Abombamiento del peto de cubierta por cambios térmicos
Abombamiento del peto de cubierta

  1. Cizalladura en las sogas de los ladrillos, desconchándose.
  2. Fendas superficiales en la madera, por cambios bruscos de temperatura, lo que posibilita la acción de hongos y penetración de humedad, favoreciendo así el ataque de insectos xilófagos.

Origen

  • No consideración de dilataciones térmicas en proyecto y cálculo de la estructura.
  • Planteamientos incorrectos en proyecto y ejecución de los elementos constructivos en cuanto a encuentros, uniones y en cuanto a las juntas de dilatación y/o contracción, con incluso omisión de las mismas, produciéndose empujes perjudiciales.
  • Acción expansiva del agua al congelarse.
  • Ausencia de apoyos deslizantes en elementos de grandes luces que impiden la libre dilatación o absorción de los movimientos de dilatación y contracción.
  • La sucesiva y continuada contracción-dilatación de los materiales, provocada por su exposición a variaciones térmicas reiteradas y extremas.
  • Incumplimiento de condiciones de hormigonado en tiempo caluroso o frío.
  • Gradiente térmico existente entre el interior de piezas de hormigón debido a una mayor temperatura por el calor de fraguado y el exterior más frío.
  • Inadecuado curado del hormigón: curado con agua fría de las superficies calientes de una pieza o durante períodos insuficientes.
  • Efectos térmicos en construcciones industriales: pasos de tubería de agua caliente, chimeneas de hormigón (falta de cámara de aire entre el refractario y el hormigón), depósitos de agua, en los que pueden producirse choques térmicos, etc…

Prevención

Tanto en proyecto como en ejecución se deberá realizar el estudio adecuado y aplicar unas reglas de diseño para evitar los daños provocados por efecto de la temperatura. Algunas medidas serían:

    • Juntas de dilatación o de contracción que absorban los movimientos originados. Se deberá tener en cuenta su disposición según superficie, dimensionado, estudio de materiales de sellado y relleno, etc.
      • En la estructura, estas juntas afectarán al edificio en su totalidad (excepto en los cimientos enterrados que no necesitan juntas de dilatación), a las distancias adecuadas y duplicándose elementos estructurales tales como pilares o empleando ménsulas cortas.Según la NBE AE-88 suele estimarse que la distancia entre juntas de dilatación en estructuras ordinarias de edificación, de acero laminado, o de hormigón armado no debe sobrepasar 40 m. Esta distancia suele aumentarse a 50 m si los pilares son de rigidez pequeña, y reducirse a 30 m si los pilares son de rigidez grande. (Sin consideración de acciones térmicas).
      • En los cerramientos de ladrillo las juntas deberán fraccionar paños a distancias adecuadas (12-15 m), se situarán en las esquinas (si son paños de gran longitud), en quiebros, en encuentros con otro tipo de cerramientos u otros paños de ladrillo sin traba, en prolongaciones de ventanas alargadas… Se realizarán también juntas horizontales en el encuentro entre fábrica y forjado.
      • En los muros de sótano se realizarán cada cierta distancia (7 metros) y en puntos singulares como cambios de altura de muro, donde cambie la profundidad del plano de cimentación y en cambios de dirección de planta, teniendo en cuenta además la cuantía mínima de la armadura horizontal.
      • En solados, se realizarán subdividiendo la superficie en paños, disponiéndose además entre aquellos que no estén en un mismo plano: entre soporte, mortero y losetas, así como perimetralmente. Se dispondrán en el límite con los muros y alrededor de pilares (las juntas de contracción serán transversales y longitudinales) y se evitarán los puntos angulosos.
      • En las cubiertas se respetarán las juntas estructurales del forjado o del soporte abarcando todos los elementos de las mismas: impermeabilizantes, elementos de protección, tableros de soporte, canalones, albardillas, barandillas, etc. En las cubiertas planas se dispondrán en las limatesas (puntos altos). Se realizarán además juntas auxiliares y perimetrales.

Fisuras en albardilla de la parte superior del muro por cambios de temperatura
Fisuras en albardilla de la parte superior del muro

  • Correcta ejecución de las juntas, con materiales adecuados, limpieza y en su caso, colocación de piezas especiales, impermeabilización de la misma, etc
    • El sellado será compresible e irá sobre un fondo de junta que también será elástico. El ancho de las juntas dependerá del movimiento previsto y de la compresibilidad del sellante; el espesor o profundidad de este dependerá de las características del material y del ancho de junta
  • En el caso de pavimentos de hormigón, se dispondrán armaduras de retracción y temperatura capaces de controlar la fisuración.
  • En caso de fachadas de ladrillo, dotar a las mismas de la independencia suficiente de la estructura para permitir los movimientos de ambos elementos.
  • Mantenimiento adecuado: las juntas requieren una conservación e inspección periódica para evitar su degradación y la entrada de elementos extraños. Determinados materiales empleados poseen una durabilidad determinada (por ejemplo la silicona, tiene una durabilidad aproximada de 10 años), con lo que habrá que sustituirlo al cabo de ese tiempo.
  • Extremar las precauciones de protección y curado del hormigón.
  • Tender a soluciones de cubierta invertida, es decir, a disposiciones en las que el aislamiento térmico (envolvente térmica), esté situada lo más exterior posible.

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