Probabilismo explícito en la corrosión de armaduras en las estructuras de hormigón sometidas al ambiente marino de la costa gallega

Abstract

[Resumen] Si por durabilidad se entiende la capacidad de las estructuras, de comportarse satisfactoriamente frente a las agresiones ambientales, esta definición, es aplicable a casi todos los procesos que dependen del tiempo, es por esto, en analogía, por lo que se habla de vida útil de una estructura y al igual que en la vida, los factores que más influyen son: a) Iniciales, factores “de herencia-genéticos” y “de edades iniciales”, necesidad de ciertos cuidados y atenciones. En las estructuras de hormigón, podríamos hablar de factores conceptuales o proyecto y de ejecución material. Se dota de atributos intrínsecos, fundamentales para el cumplimiento de la función para la que se concibe. b) De medio, protección contra agresiones del medio y en cierta medida, lucha contra enfermedades. Estrategias de protección, factores de mantenimiento y pequeñas reparaciones. Estas analogías entre la vida del hombre y de las estructuras van casi parejas en el tiempo. Pensemos que, en general, la vida útil de las estructuras de hormigón para edificios, se proyecta entre 50 y 100 años. Los aspectos normativos y tecnológicos de la durabilidad en el hormigón son relativamente modernos. A finales de 1989 se reúne el Task Group 1 “Durabilidad” (TG1), teniendo como objetivo proponer al Technical Committee 104 “Hormigón”, una revisión de los tipos de ambientes y clases de exposición, en relación con la corrosión debida a cloruros marinos y no marinos, para la ENV 206. En aquel momento, el TG1 decide realizar una recopilación-encuesta entre los países europeos para conocer las soluciones que aportaban los distintos códigos nacionales a los problemas de la durabilidad del hormigón. El resultado proporciona una gran diversidad en las soluciones que se adoptan según las tradiciones de los distintos países, a pesar de que los problemas aparentemente eran similares. Parece clara la necesidad de armonización ante tales resultados, ya que estas diferencias no estaban basadas en discrepancias técnicas, sino que parecen debidas a las tradiciones locales. En cambio, la diferencia entre los climas sí representa un hecho incuestionable las discusiones más grandes. Se trata de definir cuáles son los requisitos mínimos para que las estructuras de hormigón resistan determinados ataques y, respecto a ello, existen dos tendencias estratégicas: A) Mantener la actual forma de definir los requisitos del hormigón a partir de sus parámetros constituyentes: resistencias características, relación a/c, contenido mínimo de cemento, condiciones de recubrimiento, etc. B) Proponer métodos modernos de cálculo del tiempo necesario para llegar a la corrosión de la armadura o a determinado grado de deterioro (estado límite) La primera tendencia define los llamados métodos tradicionales Standard y la segunda, los que inicialmente se denominaron métodos sofisticados o refinados y que después Carmen Andrade, representante española en el grupo de trabajo, denominó métodos modernos, en contraposición a los tradicionales, y que tratan de modelizar las agresiones físico-químicas mediante modelos cinéticos (velocidad de ataque), en lugar de restringirse solo a describir los procesos fenomenológicamente. En ese momento, la EH-91 y sus sucesivas revisiones, proponen el tratamiento de la durabilidad de las estructuras de hormigón mediante el método tradicional Standard, planteando una estrategia sobre requisitos esenciales mínimos que se deben de alcanzar para respetar la vida útil. La actual EHE-08 incorpora en el artículo 8, Bases de Cálculo, el Estado Límite de Durabilidad como método para comprobar la degradación del hormigón por corrosión de las armaduras, que desarrolla en anejo 9, Consideraciones adicionales sobre durabilidad. De esta manera la norma española se incorpora a la estrategia de los métodos de la fiabilidad (métodos modernos), aunque de forma alternativa al tradicional método Standard de diseño de estrategia de durabilidad, establecido en el artículo 37.2, Estrategia para la durabilidad, ya que deja al criterio del autor del proyecto la elección de uno u otro método para verificar la vida útil de las estructuras. Por otro, lado la propia norma, en el Capítulo II, establece los criterios de seguridad y bases de cálculo. “Las exigencias del requisito de seguridad y estabilidad, así como las correspondientes al requisito de aptitud al servicio pueden ser expresadas en términos de la probabilidad global de fallo, que está ligada al índice de fiabilidad, tal como se indica en 5.1…..”. Aunque la teoría de la fiabilidad estructural no se trata en la EHE-08, los principios de los métodos probabilísticos explícitos si están recogidos en el anejo C, del Documento Básico de Seguridad Estructural, (DB-SE). Pues bien, en base a estos dos planteamientos, (Estado Límite de Durabilidad y teoría de la fiabilidad estructural, probabilismo explícito), Esta tesis analizará, con métodos probabilistas, el Estado Límite de Durabilidad del hormigón armado respecto a la corrosión del acero producido por cloruros de origen marino, caracterizará las variables básicas y sus incertidumbres y propondrá un método de diseño en base al concepto de coeficiente de difusión, alternativo al propuesto por la EHE-08.[Resumo] Se por durabilidade enténdese a capacidade das estruturas de comportarse de maneira satisfactoria fronte ás agresións ambientais, esta definición é aplicable a case tódolos procesos relacionados co tempo, polo que, por analoxía, fálase da vida útil dunha estrutura e como na vida, os factores máis influentes son: a) Iniciais, factores "de herdanza-xenéticos" e "de idades iniciais", precisan certos coidados e atencións. Nas estruturas de formigón, poderíamos falar de factores conceptuais ou proxecto e de execución material. Dótase de atributos intrínsecos fundamentais para cumprir a función para a que está concibida. b) De medio, protección contra agresións ambientais e, en certa medida, loita contra enfermidades. Estratexias de protección, factores de mantemento e pequenas reparacións. Estas semellanzas entre a vida dos homes e das estruturas van case parellas no tempo. Pensemos que, en xeral, a duración das estruturas de formigón dos edificios proxéctase entre 50 e 100 anos. Os aspectos normativos e tecnolóxicos da durabilidade no formigón son relativamente modernos. A finais de 1989, reúnese o Task Group 1 “Durabilidad” (TG1), co obxectivo de propor ó Technical Committee 104 “Hormigón” unha revisión dos tipos de ambientes e clases de exposición con respecto á corrosión debida a cloruros mariños e non mariños, para a ENV 206. Naquel tempo, o TG1 decide facer unha recopilación-enquisa entre os países europeos para coñecer as solucións que daban os distintos códigos nacionais aos problemas de durabilidade do formigón. O resultado ofrece unha gran diversidade de solucións adoptadas polas tradicións dos diferentes países, aínda que os problemas eran aparentemente semellantes. Parece clara a necesidade de harmonización ante semellantes resultados, xa que estas diferenzas non estaban baseadas en discrepanzas técnicas, senón nas tradicións locais. En cambio, a diferenza entre os climas si representa un feito incuestionable. Como é lóxico, os requisitos necesarios para lograr unha durabilidade axeitada centran as discusión máis grandes. Trátase de definir cales son os requisitos mínimos para que as estruturas de formigón resistan certos ataques, e sobre isto, hai dúas tendencias estratéxicas: A) Manter a forma actual de definir os requisitos do formigón a partir dos seus parámetros constitutivos: resistencias características, relación a/c, contido mínimo de cemento, condicións de cuberta, etc. B) Propoñer métodos modernos de cálculo do tempo necesario para alcanzar a corrosión da armadura ou certo grao de deterioro (estado límite). A primeira tendencia define os chamados métodos tradicionais Standard e a segunda, os inicialmente chamados métodos sofisticados ou refinados e, que despois, Carmen Andrade, a representante española no grupo de traballo, denominou métodos modernos, en oposición aos tradicionais, e tratan de modelar as agresións físicas e químicas, utilizando modelos cinéticos (velocidade de ataque), no canto de restrinxirse só a describir os procesos de maneira fenomenolóxica. Naquela época, a EH-91 e as súas sucesivas revisións, propoñen o tratamento da durabilidade das estruturas de formigón mediante o método tradicional Standard, representando unha estratexia sobre requisitos esenciais mínimos que débense de alcanzar para respectar a vida útil. O EHE-08 actual inclúe no artigo 8, Bases de Cálculo, o Estado Límite de Durabilidade coma un método para comprobar a degradación do formigón debido á corrosión das armaduras, que desenvólvese no anexo 9, Consideraciones adicionales sobre durabilidad. Así, a norma española intégrase na estratexia dos métodos da fiabilidade (métodos modernos), aínda que de maneira alternativa ao método tradicional Standard de deseño de estratexia de durabilidade, establecido no artigo 37.2, Estrategia para la durabilidad, xa que deixa ao autor do proxecto escoller un ou outro método para comprobar a vida útil das estruturas. Por outra banda, a propia norma, no Capítulo II establece os criterios de seguridade e bases de cálculo: “Las exigencias del requisito de seguridad y estabilidad, así como las correspondientes al requisito de aptitud al servicio pueden ser expresadas en términos de la probabilidad global de fallo, que está ligada al índice de fiabilidad, tal como se indica en 5.1…..” Aínda que a teoría da fiabilidade estrutural non está recollida no EHE-08, os principios dos métodos probabilísticos explícitos si aparecen no Anexo C, do Documento Básico de Seguridad Estructural, (DB-SE). Ben, baseándose neses dous enfoques (Estado Límite de Durabilidade e teoría da fiabilidad estructural, probabilismo explícito), esta tese analizará, con métodos probabilísticos, o Estado Límite de Durabilidade do formigón armado respecto á corrosión do aceiro producida por cloruros de orixe mariña, caracterizará as variables básicas e as súas incertezas e propoñerá un método de deseño baseado no concepto de coeficiente de difusión, alternativo ao proposto pola EHE-08[Abstract] If sustainability means the ability of structures to perform satisfactorily against environmental insults, this definition is applicable to almost all time-dependent processes, which is why, by analogy, so that speaks of life cycle of a structure and as in life, the most important factors are: a) Initial, factors "genetic - inheritance" and "initial age” , need some care and attention. In concrete structures, factors could discuss conceptual and implementation or project material. Endowed with intrinsic attributes are fundamental to fulfilling the function for which it was designed. b) Means, protection against environmental aggressions and to some extent, the fight against disease. Protection strategies, maintenance factors and minor repairs. These similarities between the lives of men and structures are coupled almost in time, we think that in general, the useful life of concrete structures for buildings, is projected between 50 and 100 years. Regulatory and technological aspects of durability in concrete are relatively modern, in late 1989 meets the Task Group 1 "Durability" (TG1), aiming to propose to the Technical Committee 104 "Concrete ", a review of the types of environments and types of exposure, in relation to corrosion due to marine and non-marine chloride, for ENV 206. At that time, the TG1, decides to undertake a comprehensive-survey, between European countries, to find solutions to the various national codes contributed to the problems of durability of concrete. The result provides a wide range of solutions that are adopted, according to the traditions of different countries, although problems were apparently similar. It seems clear the need for harmonization with these results, since these differences were not based on technical differences, they appear due to local traditions, however, the difference in the weather if it represents an unquestionable diversity Obviously, the requirements necessary to achieve adequate durability, focus the further discussion, it is defined, what are the minimum requirements for concrete structures to resist certain attacks and there are two strategic trends

A) Maintain the current structure to define the requirements of concrete from its constituent parameters: resistance characteristics, w / c ratio, minimum cement content, coating conditions, etc. B) Propose modern methods of calculating the time needed to reach the corrosion of reinforcement or a certain degree of damage (limit state) The first trend defines the so-called traditional Standard and the second was initially called sophisticated or refined methods and then Carmen Andrade Spanish representative in the working group, called modern methods as opposed to the traditional model and trying to assault by physical-chemical kinetics models (attack speed) instead of restricted only to describe the processes phenomenologically. At that time, the EH-91 and subsequent revisions, proposed treatment of the durability of concrete structures using the traditional method of raising a standard strategy of minimum essential requirements that must be achieved to respect life. The current EHE-08, incorporated in Article 8, calculation methods, the limit state Durability as a method to check the degradation of concrete due to reinforcement corrosion, which develops in Annex 9, so the Spanish standard joins Strategy reliability methods (modern methods), albeit Standard alternative to the traditional method of design sustainability strategy, set out in Article 37.2, leaving the project in the author's choice of one or another method of verifying the life of structures On the other hand the rule itself, in Chapter 2 lays down the safety criteria and bases of calculation. "The demands of security and stability requirement and the requirement for the serviceability can be expressed in terms of the overall probability of failure, which is linked to the reliability index, as described in 5.1 ... .." . And although the theory of structural reliability is not in EHE-08, the principles of explicit probabilistic methods are listed in Annex C of Document for Structural Safety (DB-SE). Well, based on these two approaches, (State limit of durability and structural reliability theory, probability explicit), this Thesis, probabilistic methods, the limit state of concrete durability with respect to corrosion of steel produced Chlorides of marine origin, characterizing the basic variables and their uncertainties and propose a design method based on the concept of diffusion coefficient, an alternative to that proposed by EHE-08.