Reparación de viguetas de hormigón con solape y refuerzo con fibra de carbono

La aparición de grietas en el centro de una viga (flexión) o cerca de los apoyos (cortante) es el síntoma inequívoco de que la estructura ha agotado su capacidad. Esto ocurre frecuentemente por cambios de uso (gimnasios, archivos), degradación de materiales o errores de diseño.

Tradicionalmente, la solución era "mecano": traer vigas de acero pesadas, soldar in situ y perder 20 cm de altura libre. El refuerzo de vigas con fibra de carbono (CFRP) consigue el mismo objetivo -o mayor- adhiriendo laminados de apenas 1,2 mm en la cara traccionada, sin engordar la viga, sin soldaduras y sin escombros.

La ingeniería del composite

Nuestra metodología utiliza laminados Sika CarboDur, pletinas de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) pultrusionado. Este material tiene una resistencia a tracción unas 10 veces superior al acero, pero pesa 50 veces menos. Al adherirlo químicamente al hormigón, se crea una sección compuesta que trabaja de forma solidaria: el resultado es una viga capaz de soportar las nuevas cargas de diseño con total seguridad y respaldo normativo.

Cómo se refuerza una viga con fibra de carbono paso a paso

La intervención exige planificación técnica rigurosa y una ejecución impecable para garantizar la transferencia de tensiones entre el sustrato y el refuerzo:

1. Evaluación estructural e inspección: diagnóstico de la viga, cálculo de solicitaciones y determinación de la sección de laminado o tejido CFRP necesaria según normativa (Código Estructural, EC2, TR55, ACI 440).
2. Preparación del sustrato: retirada de recubrimientos (yeso, pintura) y desbastado mecánico hasta alcanzar el árido sano del hormigón, con una resistencia a tracción superficial (pull-off) idónea.
3. Saneado de patologías: si hay corrosión, se retira el hormigón carbonatado, se pasiva o repone la armadura y se reconstruye con mortero estructural.
4. Imprimación y nivelación: resinas epoxi para sellar la porosidad y masillas de nivelación para un lecho de apoyo continuo.
5. Aplicación del adhesivo estructural: dosificación milimétrica de resina epoxi de altas prestaciones (tipo Sikadur®-30), conformando un cordón que evita oclusiones de aire.
6. Colocación del laminado: adhesión de la banda Sika CarboDur sobre la cara traccionada con presión constante de rodillo, forzando la extrusión del adhesivo sobrante.
7. Curado y control de calidad: verificación de las condiciones ambientales durante el fraguado y ensayos de adherencia (pull-off) para certificar la intervención.

Refuerzo a flexión y refuerzo a cortante

No todas las vigas fallan igual, y el refuerzo se adapta al esfuerzo dominante:

• Flexión: las grietas verticales en el centro del vano indican agotamiento a flexión. Se resuelve adhiriendo laminados CFRP en la cara inferior (traccionada), que asumen el déficit de armadura.
• Cortante: las grietas diagonales cerca de los apoyos indican esfuerzo cortante. Se refuerza con tejidos SikaWrap en U o en forma de estribos que envuelven los laterales de la viga. Se detalla en la guía de refuerzo a cortante de vigas con fibra de carbono.
• En muchas intervenciones reales se combinan ambos, y el reparto lo fija el cálculo estructural.

Cuándo reforzar una viga

Conviene valorar el refuerzo cuando aparecen fisuras (verticales en el centro o diagonales junto a los apoyos), flechas o descuelgues visibles, desconchados con la armadura a la vista o manchas de óxido, ante un cambio de uso que aumente las cargas, o cuando una inspección técnica detecta un déficit de capacidad. El diagnóstico previo determina si basta el refuerzo con CFRP o si hace falta una intervención combinada.

Antes de decidir

Si está comparando soluciones, consulte la guía de refuerzo con fibra de carbono frente al acero y el desglose del precio de reforzar una viga. Para elegir el sistema adecuado, vea la comparativa laminado vs. tejido de fibra de carbono; y si el origen del daño es la humedad, qué hacer ante humedad y corrosión.

¿Tiene una viga fisurada o necesita aumentar su capacidad? Mallorca, debido a su humedad y sus kilómetros de costa, genera un ambiente agresivo para las estructuras de hormigón armado.

Modelos de refuerzo y consideraciones de instalación

El éxito de las estructuras de hormigón armado como sistema constructivo es incuestionable, así lo abala su uso durante más de un siglo. Hoy en día es el sistema constructivo para la fabricación de estructuras más utilizado en el territorio nacional. La combinación del hormigón y el acero tiene excelentes propiedades para conformar elementos estructurales como forjados, vigas, pilares, muros, y cimientos de distinta entidad, entre otros. El Ph alcalino del cemento, que pasiva y protege las armaduras, o el coeficiente de dilatación del hormigón y el acero, que están prácticamente a la par, son dos ejemplos del éxito de esta combinación. Pero, aún siendo un sistema con excelentes cualidades, no está exento de sufrir diferentes patologías, como la carbonatación o la aluminosis, entre otras.

Las patologías en la estructura de los edificios, si no se atienden a su debido tiempo, pueden alcanzar un carácter de gravedad, hasta el punto de comprometer la integridad del mismo, situación por la que precisan ser atendidas con carácter prioritario en el Informe de Evaluación del Edificio. El IEE es obligatorio en Mallorca en edificios que superen los 50 años de antigüedad, además estos edificios deberán renovar la IEE cada 10 años.

Las inestimables bandas de carbono, solución limpia y rápida a realizar donde no va falso techo. Reparación, picar la vigueta, descarnar su armadura y solparle barras de igual diámetro con el solape a ambos lados que indique la EHE. Nunca he suplementado por debajo ningún perfil, creo que esto es matar moscas a cañonazos, a parte que no siempre viable por el falso techo. Y por supuesto jamás he rellenado simplemente el agujero con microhormigón como me ha contado esta mañana mi encargado, dice que una DF se lo mando.

Las inestimables bandas de carbono, solución limpia y rápida a realizar donde no va falso techo. Reparación, picar la vigueta descarnar su armadura y solparle barras de igual diametro con el solape a ambos lados que indque la EHE. Nunca he suplementado por debajo ningún pérfil, creo que esto es matar moscas a cañonazos, a parte que no siempre viable por el falso techo. Y por supuesto jamás he rellenado simplemente el agujero con microhormigón como me ha contado esta mañana mi encargado, dice que una DF se lo mando. P.D.: Perfil y a correr, barato, sencillo y rápido, lo tu propones (fibra de carbono, microhormigón de alta resistencia sin retracción???) es ciencia ficción, por lo menos en mis obras... (esos productos los usan para la F1, no...???

Te lo digo desde la experiencia. Muchos problemillas de este tipo se solucionarían tan solo solapando los planos de arquitectura con los de estructura en la fase de elaboración del proyecto. Supongo que sabrás que el problema no es de resistencia, sino de aislamiento al fuego. Las condiciones en las que la protección evita la subida de temperatura son tales que casi nunca merece la pena ponerlo, y también te lo digo desde la experiencia. Que lo apruebe la DF no siempre vale (de hecho, casi nunca vale). Y ya te gustaría...

Y ahora en serio, edificio de 40 viviendas, 3 viguetas reparadas de esa forma, la consciente y sin ningún "pero", ahí está con su seguro decenal y sin más problemas. Un Colegio, ahí tenemos a la OCT solicitando los cálculos y los certificados de homologación del material. Y ahí lo tenemos lleno, llenito de niños.

Edificio emblemático donde los haya en Valencia, uno de sus anexos plagadito de bandas de carbono por fallo en el cálculo del armado de varias losas. Una estructura de hormigón puede requerir un refuerzo por distintos motivos:

• Deterioro y envejecimiento debidos al paso del tiempo.
• Sobrecargas superiores a las proyectadas inicialmente, debido a cambios de uso o reajustes de cargas.
• Errores de cálculo, proyecto y/o ejecución.
• Pérdida de fuerza de los elementos portantes.
• Apertura de huecos en muros y forjados.
• Actuación conjunta a reparaciones de durabilidad y oxidación de armado, impactos y variaciones de la geometría estructural para alojar instalaciones.
• Intervenciones por prevención al fuego y antisísmicos.

¿Cómo se refuerza con un postesado exterior? El postesado exterior es, junto con el refuerzo con fibra de carbono, el sistema de refuerzo más recomendado por los especialistas. A veces se utilizan estas tecnologías de forma conjunta para lograr mayores prestaciones. El postesado exterior introduce esfuerzos opuestos a las cargas para controlar la respuesta de vigas, losas, dinteles y pilares, logrando que soporten las cargas en servicio de manera más eficiente: se controlan las flechas y se cierra la fisuración, y se incrementa en varias veces la carga de servicio. Estas técnicas permiten modificaciones importantes del esquema estático, como duplicar o triplicar luces eliminando pilares y cambios de uso.

El formato a emplear depende de la geometría y carga, y en general se usan tendones y barras de acero de alta resistencia y, en los últimos años, tendones de materiales compuestos por su alta durabilidad. Se integra constructivamente en un recrecido de las secciones de hormigón armado, o externamente como tirantes vistos. Aunque es un método muy efectivo, presenta problemas en caso de incendio: el acero es más susceptible al fuego que el hormigón, por lo que los recubrimientos de hormigón protegen a las armaduras; pero el postesado exterior no se beneficia de dicha protección y la temperatura puede provocar pérdida de pretensado y reducción de capacidad.

El diseño y aplicación del postesado se rige por el Código Estructural y el Eurocódigo 2.

¿Cómo se refuerza con materiales compuestos de fibra de carbono? El refuerzo con materiales compuestos de fibras de carbono es una técnica cada vez más empleada y plenamente reconocida por el Código Estructural. Ofrece ventajas como mayor relación resistencia/peso, alta durabilidad en ambientes, resistencia a la corrosión, versatilidad para diferentes estructuras, escaso aumento de volumen de refuerzo, ligereza, facilidad de transporte e instalación, y bajo coste de instalación y mantenimiento. Sin embargo, el mayor inconveniente es la resistencia al fuego de la matriz epoxídica, por lo que se debe proteger con yeso o gunitado para cumplir requisitos de fuego.

El refuerzo estructural con fibra de carbono se compone de fibras y la matriz polimérica. Consiste en la adhesión monolítica, mediante resinas epoxídicas, de laminados conformados o tejidos adaptables, con grosores de 2 a 4 milímetros, o la inserción de barras de armadura interior de 6 a 16 milímetros. Se aplica para esfuerzos a flexión, cortante y confinamiento, en forjados unidireccionales y bidireccionales, vigas, etc. Se pueden colocar en forma de laminados o tejidos, que requieren una imprimación de resina epoxi para garantizar adhesión, y se presionan con rodillo para saturación de fibra.

Debido a su amplia aplicación, existen guías y normativas asociadas: ACI 440, TR55, TR57 y FIB, entre otras.

¿Cómo se hace un recrecido de la sección de hormigón?

Cuando una estructura de hormigón debe ajustarse para cumplir requisitos de seguridad o funcionalidad, o cuando ha sufrido deterioro significativo y es más conveniente incrementar secciones que reparar lo existente, será necesario incrementar la sección original. Los casos habituales son pilares y forjados/vigas; la necesidad de recrecido depende de las cargas, daños por corrosión, o acciones accidentales como incendios o sismos. El recrecido se realiza aportando hormigón vertido o mortero de reparación conforme al Código Estructural o UNE-EN 1504-3, y se endurecen y anclan monolíticamente a la estructura original para otorgar las prestaciones deseadas.

El éxito depende de verificar la causa del daño, evaluar el estado estructural mediante un estudio, redactar un proyecto técnico, contar con una empresa aplicadora acreditada y asegurarse del control de condiciones de aplicación, así como de la tipología de materiales adecuados y de garantías de resultado.

Las posibilidades de aplicación del mortero u hormigón incluyen:

• Proyectado: aplicación sin encofrado previo, rápido y con buena compactación; viable cuando el edificio está en uso sólo en ciertas ubicaciones.
• Inyectado: rellenar discontinuidades mediante morteros finos y fluidos a presión desde un encofrado.
• Vertido: vertido en encofrado por gravedad, con necesidad de estanqueidad adecuada.
• Aplicación manual: para reparaciones localizadas.

Notas finales

La reparación de viguetas mediante solape y refuerzo con CFRP, o bien mediante recrecidos de la sección, debe planificarse con criterios técnicos claros y con el respaldo de normativas vigentes para garantizar la seguridad y durabilidad de la estructura a largo plazo.

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