Consideraciones sobre durabilidad de las estructuras y su vida útil

AUTORES: Julio Torres, Nuria Rebolledo, Javier Sánchez, Instituto Eduardo Torroja CSIC

En los últimos años se han producido colapsos de infraestructuras por todo el mundo. Uno de los que más repercusión ha tenido es el colapso del puente de Morandi en Génova (2018). En España recientemente hemos conocido el colapso de parte del viaducto de la A6 (2022) durante labores de reparación. Todos estos fallos tienen un factor común, la durabilidad de los materiales y, por tanto, de al menos parte de la estructura, es inferior a la proyectada, lo que supone en una disminución sensible de la vida útil para la que se había diseñada.

La durabilidad de los materiales que forman las estructuras de hormigón armado depende de la exposición ambiental en la que se encuentren durante su vida de servicio. Las normativas vigentes, como el Código Estructural Español o los Eurocódigos en sus articulados, permiten diseñar estructuras teniendo en cuenta la clase de exposición en la que se encuentran para alcanzar una vida útil determinada, normalmente, entre 50 y 100 años, dependiendo del tipo de estructura. La durabilidad y, por tanto, la vida útil de las estructuras de hormigón armado están estrechamente relacionadas con las degradaciones que pueden afectar tanto al hormigón, como al acero de refuerzo. Los deterioros más comunes que pueden afectar a ambos materiales se resumen en la Figura 1

Figura 1. Resumen de deterioros más importantes del hormigón armado.

Es en este punto es donde el mantenimiento de la estructura juega un papel relevante en la extensión de la vida útil de la misma. Tanto en el diseño de planes de mantenimiento, como en la evaluación o reparación de las estructuras existentes es necesario conocer los mecanismos y las causas de los deterioros que se han mencionado anteriormente, alcanzando en último caso un mantenimiento preventivo, tal y como, propone el actual Código Estructural.

El estudio de estas degradaciones lleva asociado ensayos de durabilidad como, por ejemplo, ensayos de profundidad de carbonatación, penetración de cloruros y resistividad en el hormigón y mapeos de potencial de corrosión y medidas de velocidad de corrosión en sus armaduras que permiten cuantificar la pérdida de sección de éstas. Los ensayos de durabilidad se pueden complementar con ensayos de resistencia mecánica y otros ensayos de caracterización microestructural, que permiten tener una visión completa del estado de deterioro de la estructura.

Figura 2. Resultados de ensayos de durabilidad en hormigón. Arriba izquierda: mapeo de potencial y resistividad en las armaduras; Arriba derecha: medidas electroquímicas de potencial y velocidad de corrosión de la armadura y resistividad del hormigón; Abajo izquierda: penetración de carbonatación y abajo derecha: penetración de cloruros (perfil).

Los ensayos en el laboratorio son especialmente útiles para poder detectar ciertas degradaciones como, por ejemplo, la reacción sulfática o la reacción árido-álcali. En estos casos, el empleo de técnicas como la difracción de rayos X (DRX) o la microscopía electrónica de barrido (MEB) permiten identificar la degradación incluso en etapas tempranas de su incubación (Figura

¿Cómo se puede realizar las inspecciones? La mayoría de los ensayos se pueden realizar con equipos comerciales que permiten obtener información de forma no destructiva sobre el estado de la estructura. Sin embargo, algunos equipos, sobre todo los correspondientes a los análisis de laboratorio, tienen un elevado coste y deben ser manipulados por personal especializado.

¿Cómo se puede calcular la vida útil de la estructura? El Anejo 12 del Código Estructural proporcionar una herramienta que facilita la estimación de la vida útil residual de las estructuras existentes frente a la corrosión. Sobre todo, en el caso de estructuras que se encuentran emplazadas en ambientes muy agresivos, donde el articulado no proporciona una estrategia de durabilidad totalmente definida, es necesario disponer de herramientas y conocimientos que permitan abordar el cálculo de la vida útil de forma más realista.

Dado que los procesos de deterioro implican conocimientos de varios campos, la estrategia para abordar la durabilidad de las estructuras de hormigón armado debe de ser multidisciplinar. Sólo de esta forma se puede llegar a un óptimo diseño, plantear un correcto plan de mantenimiento o realizar un proyecto de reparación durable.

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