1 Línea de Investigación Geotecnia y Riesgos Geoambientales INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Sistemas estructurales y materiales para construcción

2 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN DESARROLLO DE UN MODELO DE OCURRENCIA DE LA REACCIÓN ÁLCALI – SÍLICE (RAS) EN ESTRUCTURAS DE CONCRETO Estudiante: Geol. NYDIA ROMERO BUITRAGO Esp. Patología de la Construcción Director: Ing. Ms. PhD. JUAN MANUEL LIZARAZO MARRIAGA Departamento de Ingeniería Civil y Agrícola Codirector: Lic. Msc. Est. PhD. RUBÉN DARÍO GUEVARA GONZÁLEZ Departamento de Estadística

3 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN EXPLORACIÓN MODELO: USO DE SIG DEVELOPMENT OF A PRELIMINARY GENERAL MODEL OF OCCURRENCE OF ALKALI SILICA AGGREGATE REACTION IN CONCRETE STRUCTURES Se desarrolló un modelo preliminar de ocurrencia de reacción álcali-sílice mediante el uso de herramientas de información geográfica (SIG), estableciendo para la zona cercana a Bogotá (Colombia) un mapa de susceptibilidad de ocurrencia.

4 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN LA REACCIÓN ÁLCALI – SÍLICE (RAS) Mecanismo de ocurrencia de la reacción álcali – sílice (Deschenes et.al. 2009, citado en Pan et. al. 2012)

5 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN RAS: VARIABLES Fuente propia

6 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN METODOLOGÍA La metodología utilizada en el presente análisis se fundamenta en la selección, manejo de criterios y en el uso de Sistemas de Información Geográfica (SIG). La evaluación de los componentes a ser incluidos dentro del análisis de susceptibilidad, se procesó en el software especializado en SIG “ILWIS”, el cual es de libre acceso. Información requerida Se adelantó una revisión de la literatura técnica sobre parámetros ambientales y geográficos tales como la humedad relativa y la temperatura, y ubicación de agregados potencialmente reactivos y cementos con un alto contenido de álcalis. Es de resaltar, en el análisis del factor del contenido de álcali (equivalente sodio) en los cementos, por estudios experimentales, se establece que en general los cementos comerciales presentan un contenido alto en álcalis, por lo que para el presente análisis se clasifica este factor como una constante, y por ende, no variando el valor estimado de susceptibilidad.

7 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN CAPAS DE INFORMACIÓN A) Mapa Geológico, B) Mapa de Humedad, C) Mapa de Temperatura

8 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN GEOLOGÍA A nivel geológico, la Sabana de Bogotá se encuentra conformada por una variedad de rocas. En general se encuentran depósitos de areniscas, con intercalaciones de rocas silíceas tipo chert, lodolitas, arcillolitas y en algunas ocasiones mantos de carbón. También se encuentran depósitos lagunares, fluviales y fluvio-glaciares depositados en el centro y en los bordes de la sabana. Las estructuras geológicas presentes en la zona están relacionadas con el levantamiento de la Cordillera Oriental y que afectan la mayoría de las rocas.

9 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN HUMEDAD Rangos de Humedad Relativa CategoríaHumedad Low90%

10 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN TEMPERATURA Rangos de Temperatura CategoríaTemperature Low15°C

11 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN A las unidades geológicas se les asignó un valor de ponderación, teniendo en cuenta la clasificación de RILEM: CLASE I (Poco probable la reactividad con los álcalis: no contienen una cantidad detectable de componentes reactivos descritos en la norma) CLASE II (No pueden ser clasificados de forma definitiva como clase I o clase III) CLASE III (Muestras de agregados que contienen componentes clasificados como reactivos en cantidad suficiente para producir daño en el concreto). Es de resaltar que bajo este esquema se considera que el lugar geográfico de donde se extraen o explotan los agregados se encuentra relativamente cercano al centro de consumo u obra civil. RILEM 2003. AAR-1 – Detection of potential alkali-reactivity of aggregates – petrographic method, Materials and Structures, Volume 36, pp. 480 – 496 MAPA DE AGREGADOS REACTIVOS

12 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN ASIGNACIÓN DE “PESOS” Valores de ponderación “Pesos” Atributo ClasificaciónWeight Agregados potencialmen te reactivos Class I1 Class II 2 Class III 3 Humedad Low1 Moderate2 High3 Very High3 Temperatura Low1 High3 Se considera que cada uno de las capas de información utilizadas tiene un nivel de importancia diferente para explicar la ocurrencia de la RAS. Se requiere asignar “pesos” a cada uno de los mapas utilizados, utilizando el método heurístico, el cual se basa en categorizar y ponderar los factores según la influencia esperada de éstos en la generación del fenómeno. Se crea una tabla con una columna weight, en la cual se editan los valores de ponderación para las diferentes clases

13 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN MAPAS DE PONDERACIÓN A) Agregados potencialmente reactivos, B) Humedad, C) Temperatura

14 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN CÁLCULO DEL ÍNDICE DE SUSCEPTIBILIDAD

15 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN MAPA DE SUSCEPTIBILIDAD Porcentaje de niveles de susceptibilidad de ocurrencia de RAS en la Sabana de Bogotá SusceptibilityArea (Km 2 )% Very Low150,53,5 Low202,24,8 Moderate Low751,417,7 Moderate718,116,9 Moderate High914,321,5 High1151,527,1 Very High366,38,6

16 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN RESULTADOS De acuerdo con el mapa obtenido el 35,68% del territorio de la Sabana de Bogotá presenta valores de susceptibilidad de ocurrencia de la reacción álcali – sílice muy alta a alta, el 38,37% susceptibilidad moderadamente alta a moderada, 22,41% susceptibilidad moderadamente baja a baja y 3,54% susceptibilidad muy baja o nula. El mapa final de susceptibilidad de ocurrencia de RAS para la Sabana de Bogotá permite diferenciar de manera clara la existencia de dos zonas: al centro predominan los valores de susceptibilidad muy alta a moderada; y en los extremos predominan los valores de susceptibilidad baja a nula. Esta división está influenciada por la distribución de las unidades litológicas.

17 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN CONCLUSIONES La investigación realizada, usando métodos heurísticos, corresponde a un primer acercamiento a la modelación de ocurrencia del fenómeno reacción álcali – sílice. La creación de un mapa de susceptiblidad no es el paso final, es una herramienta que tiene que ser usada para tomar decisiones en el proceso de planificación, y para el caso del presente proyecto de investigación, y con los resultados de este documento se evidencia que el 36% de la Sabana de Bogotá presenta un alto riesgo en que se presente el fenómeno expansivo reacción álcali – sílice (RAS) en las estructuras de concreto, principalmente en las zonas adyacentes a la Ciudad de Bogotá. Por otra parte, para refinar la información obtenida se hace necesario realizar experimentos de laboratorio con agregados colombianos potencialmente susceptibles a la RAS y con cementos colombianos, tales como el ensayo acelerado de barras de mortero (ASTM C 1260) y ensayo de prismas de hormigón (ASTM C 1293).

18 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN GRACIAS…..

19 INGENIERÍA CIVIL Programa de Doctorado en Ingeniería Línea de Investigación en Área Curricular de Ingeniería Civil y Agrícola SISTEMAS ESTRUCTURALES Y MATERIALES PARA CONSTRUCCIÓN