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ESTRUCTURAS III –TALLER DNC (DELALOYE-NICO CLIVIO)

ESTRUCTURAS PREFABRICADAS

Autor: Arq. Hugo A. Larotonda ANTECEDENTES En el año 1516, Leonardo Da Vinci trazo para el rey de Francia, Francisco I, planos de nuevas ciudades en la región del Loire. Proyecto un tipo básico de vivienda y propuso fabricar en talleres las partes componentes de estas, ejecutando en el terreno únicamente las fundaciones. La madera era el único material que antaño ofrecía la tipificación industrializada. La historia reciente de la prefabricación toma auge a principio del siglo XX con el empleo de los materiales de uso moderno como son el acero, el hormigón y el vidrio. 1.- ALCANCE A lo largo del presente curso hemos vistos distintos sistemas estructurales en donde el denominador común lo constituye el colado del hormigón “in situ” y la producción de los elementos de forma unitaria casi sin repetición en serie. Es decir que la manufactura de las mismas se realiza directamente en obra, vertiendo la masa en moldes llamados encofrados los cuales son a su vez armados y montados a pie de obra. El presente apunte se refiere a la industrialización de los elementos componentes de las estructuras; de forma repetitiva, ordenada, planificada y controlada dentro de una factoría. En el se detallan de forma somera los distintos elementos que conforman estos sistema. 2.- DEFINICIÓN DE PREFABRICACIÓN La prefabricación es un proceso de producción industrial, en el que elementos repetitivos se manufacturan en gran escala. Proceso este que se toma de los métodos de producción en masa de la fabricación llevado a la construcción. Esta metodología permite acabar con el nivel de incertidumbre asociados al hormigón in situ, al introducir al proceso de fabricación y colado mas control de calidad y de precisión propio de la fabricación controlada industrial, que hacen que el producto final tenga condiciones y características mejoradas con los obtenidos en obra. Este producto fabricado por moldeo y capaz de adoptar cualquier forma ( el limite lo establecemos nosotros al determinar la forma de amortización de los moldes), nos permite crear elementos desde estructurales a ornamentales en gran escala. El limite es nuestra imaginación. Se llaman prefabricados a los elementos que son colocados en obra, combinados entre si, una vez moldeados y endurecidos previamente. Al proceso de producción y ejecución con estas características se lo llama construcción industrializada prefabricada o premoldeada. La construcción se realiza en dos etapas:

la primera de producción ya sea esta en fabricas ( fijas o móviles) propiamente dichas o bien a pie de obra la segunda de montaje en obra, pudiendo ser con grandes grúas o de forma manual según las características de los elementos preconformados. 3.- CLASIFICACION Según peso y dimensiones los elementos prefabricados se pueden clasificar: LIVIANOS : son los pequeños elementos prefabricados o ligeros, de peso inferior a los 30 kg destinados a ser colocados por un solo hombre SEMIPESADOS: de peso inferior a los 500 kg los cuales para su colocación se utilizan medios mecánicos simples a base de poleas, malacates y barretas . PESADOS: de peso superior a 500 kg necesitándose para su colocación grúas de gran porte. Según su forma se pueden clasificar en: BLOQUES: elementos prefabricados de muros. Son auto estables sin necesidad de apoyo auxiliar para su colocación. Ejemplo Bloques de hormigón/ ladrillo hueco / Retak etc PANELES: constituyen placas donde la relación espesor /superficie lateral es significativa. Ejemplos muro de cierre, antepechos, placas de fachadas losas de entrepisos, etc. ELEMENTOS LINEALES: son esbelto su sección transversal es reducida respecto a su longitud. Ejemplos vigas, columnas

Las estructuras prefabricadas se pueden ejecutar con cualquier material estructural, como por ejemplo:

• Hormigón armado • Hormigón pretensado • Hormigón postensado • Acero • Aluminio • Madera • Plástico • la combinación entre ellos

4.- VENTAJAS Y DESVENTAJAS ENTRE TRADICIONAL /PREFABRICADO 4.1 VENTAJAS

• Buena calidad de los materiales La utilización de maquinarias en la producción permite una calidad constante de los materiales que pueden ser exactamente determinados, dosificados y controlados. Esto permite utilizar materiales de mayor resistencia ajustando métodos constructivos. También se logra la exactitud de las medidas de las piezas.

• Disminución de los tiempos de ejecución Los plazos de ejecución se logran mejorar dado que se eliminan los tiempos muertos entre las distintas tareas en obra. Todos los trabajos se efectúan en un orden concatenado. El ritmo de obra se ve mejorado por la producción industrial en serie.

• Disminución de equipos en obra Desaparecen los encofrados y los sistemas de andamios.

• Mejor aprovechamiento de las secciones resistentes El uso repetitivo de moldes amortiza el costo inicial de los mismos y permite definir secciones mas resistentes desde el punto de vista estructural.

• Permite jerarquizar la mano de obra

Dado que es un trabajo especifico se debe instruir a los empleados especializarlos y darles mayor estabilidad laboral.

• Economico-Constructivo Permite mejorar los tiempos de obra acortando los gastos fijos de la misma. Se controla eficientemente el consumo de horas/hombre

4.2 DESVENTAJAS

• Estructurales Presentan escasa o nula rigidez frente a esfuerzos horizontales, ( viento o sismo) por los problemas originados en las uniones.

• Movilidad y transporte

Se deben considerar para las distintas situaciones estados de cargas transitorios de transporte y colocación, izado y movimiento de ajuste que pueden llegar a definir desde el punto de vista resistente a la estructura. A su vez se deben respetar los galibos de transportes en rutas, siendo otra variable de diseño a tener en cuenta al dimensionar las piezas. También la forma de transportar incide en el diseño.

• Económico financiero Se requiere inversión inicial muy importante para poner el sistema en producción, justificable en obras importantes con plazos cortos de ejecución.

• De montaje

Se debe disponer de equipos pesados para el montaje de los elementos estructurales, y disponer el espacio suficiente de maniobra para poder moverlos.

• De fabricacion Dado que el sistema debe resolver la totalidad de la obra al momento de la fabricación se debe disponer de la ingeniería de proyecto de todas las instalaciones al inicio de la obra. La coordinación de dichas instalaciones es fundamental para evitar trabajos posteriores en obra. La mala resolución de estos problemas puede hacer fracasar el sistema.

5.- SOLUCIONES Y SISTEMAS EN HORMIGON PREFABRICADO Definiremos tres grupos :

1. Elementos Estructurales 2. Elementos de Cubiertas 3. Elementos de Fachadas 4. Elementos Ornamentales

5.1- Elementos Estructurales Pilotes Unión con vinculo metálico Zapatas aisladas Unión tintero o vinculo humedo Tablestacas Unión a vigas Columnas Unión a zapatas Unión entre columnas Vigas Principales de cubiertas Vigas Vigas Delta carrileras Otros tipos de vigas U - L - T viga apoyo Gradas Otros elementos Viguetas Losas Huecas Prelosas Alivianadas Paneles TT V Paneles Cerramiento Estructuras de paneles

Elementos de cimentación

Elementos lineales

Elementos planos

5.2- Elementos de cubiertas ( combinación de los elementos descriptos) Vigas delta + losas huecas

Vigas delta + Paneles TT Vigas sección constante + losas huecas Vigas seccion constante + Paneles TT Vigas seccion constante + Paneles V 5.3- Elementos de Fachadas Paneles macizos Paneles sándwich Paneles bicapa Paneles lisos Paneles rayados y/o nervados Paneles con relieve Paneles lavados Paneles verticales Paneles horizontales

Cubiertas Inclinadas

Cubiertas Planas

Por su aislamiento

Por su Terminacion superficial

Por su colocacion

5.4- Elementos Ornamentales Mobiliarios urbanos Piezas de terminación Rejas y rejillas Pantallas acústicas Tierra armada Pavimentos BIBLIOGRAFIA WALTER MEYER-BOHE - PREFABRICACION Manual de la construcción de piezas prefabricadas Editorial Blume – Barcelona (1967) BOHDAM LEWICKI – Edificios de viviendas prefabricadas con elementos de grandes dimensiones – Instituto Eduardo Torroja de la construcción y del cemento. – Madrid 1968 Ing. TIHAMER KONCZ. – Manual de la construccion prefabricada. Tomos I y II – Editorial Blume – Madrid Barcelona (1968) Revista TECTONICA Nº 5 PREFABRICADOS – Ing. JORGE MAIZTEGUI – Estructuras prefabricadas – Notas de clase – Materia Proyecto Estructural Facultad de Ingeniería de La Plata – ( 1994)

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HORMIGON PREFABRICADODEFINICION

ESTRUCTURAS III TALLER DNC

AUTOR: ARQ. HUGO A. LAROTONDA

CLASIFICACION

LIVIANOSPESO SEMIPESADOS

PESADOS

BLOQUESFORMA PANELES

ELEMENTOS LINEALES

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VENTAJAS

• Buena calidad de los materiales• Disminución de los tiempos de

ejecución• Disminución de equipos en obra• Mejor aprovechamiento de las

secciones resistentes• Permite jerarquizar la mano de obra• Económico-Constructivo

DESVENTAJAS

• Estructurales• Movilidad y transporte• Económico financiero• De montaje • De fabricacion

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Elementos Estructurales

Pilotes Unión con vinculo metálico

Zapatas aisladasUnión tintero o vinculo húmedo

Tablestacas

Unión a vigas Columnas Unión a zapatas

Unión entre columnas

Vigas Principales de cubiertasVigas Vigas Delta

carrilerasOtros tipos de vigas U - L - T

viga apoyo

Otros Gradaselementos Pasarelas

Elementos decimentación

Elementos lineales

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Viguetas

Losas Huecas

Prelosas Alivianadas (BOOBLES DECK)

Paneles TT V

Paneles Cerramiento

Estructuras de Paneles

Elementos planos

Elementos de cubiertas

Vigas delta + losas huecas

Vigas delta + Paneles TT

Vigas sección constante + losas huecas

Vigas seccion constante + Paneles TT

Vigas seccion constante + Paneles V


Cubiertas Planas

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Elementos de fachadas

Paneles bicapa

Paneles sándwich

Paneles macizos

Paneles lisosPaneles rayados y/o nervadosPaneles con relievePaneles lavados

Paneles verticales

Paneles horizontales

Por su aislamiento

Por su Terminaciónsuperficial

Por su colocación

Elementos ornamentales

• Mobiliarios urbanos• Piezas de terminación• Rejas y rejillas• Pantallas acústicas• Tierra armada• Pavimentos

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Elementos de cimentacion PILOTES

Elementos de cimentación BASES AISLADAS

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Elementos de cimentacion TABLESTACAS

Elementos lineales COLUMNAS

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Elementos lineales COLUMNAS

Elementos lineales COLUMNAS unión columna-zapata

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ARMADURA EN ESPERA BASE TINTERO



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Elementos lineales COLUMNAS unión viga-columna

Elementos lineales COLUMNAS unión viga-columna

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Elementos lineales COLUMNAS unión columna-columna

Union con manguitosUnion en 2º etapa

Elementos lineales VIGAS PRINCIPALES

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Elementos lineales VIGAS CABRIADAS ( DELTA )

Elementos lineales VIGAS U - L - T

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Elementos lineales VIGAS U - L - T

Elementos lineales VIGAS CARRILERAS

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Elementos lineales GRADAS PASARELAS

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Elementos planos VIGUETAS

Las gamas de combinaciones posibles entre diferentes series de viguetas, alturas de bovedillas y espesores de la capa de compresión, logran cubrir en términos económicos cualquier requerimiento de luces y de cargas dentro de las magnitudes usuales.

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• Conocida la sobrecarga total, es decir la ultima en función de su destino mas el peso del piso, contrapiso, cielorraso, se estima la carga total, la que surge de sumarle a la sobrecarga total, el peso propio de un forjado preseleccionado al solo efecto del calculo.Tomaremos como ejemplo una losa de luz libre L=5,30 m. de sobrecarga p=200 Kg/m2, peso propio g= 225 Kg/m2, correspondiente a un forjado de vigueta simple y bloque cerámico (conformación tipo a) altura h=(12,5 + 5) cm, y calcularemos el momento flector máximo considerando apoyo simple. Considerando 0,10 m. de apoyo en cada extremo, la vigueta tendrá una longitud de 5,50 m correspondiente a la serie 7, según detalle de tabla del fabricante que corresponde a la producción estándar tipificada según la norma lram 11633.En la planilla de momentos admisibles verificaremos que el forjado preseleccionado tiene un momento flector admisible: M adm= 1.560 Kg/m > M max= 1.521 Kg/m .Por lo tanto el forjado constituido con bloques cerámicos de 12,5x25x42 cm con viguetas serie 7 a 50 cm entre ejes, con la adición de una capa de compresión de 5 cm de espesor con un hormigón de bk mínimo de 130 Kg/cm2 en la que se debe incorporar la armadura de distribución transversal, cumple satisfactoriamente con los requisitos planteados.De la misma manera podría haberse seleccionado dicho forjado utilizando la planilla a la que se accede con la sobrecarga, la luz libre y la serie de vigueta, para directamente obtener el forjado mas adecuado a las necesidades del proyecto.

Elementos planos VIGUETAS procedimiento de calculo

Elementos planos LOSAS HUECAS

Espesores

9 cm

12 cm

16 cm

24 cm

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Elementos planos LOSAS HUECAS

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Elementos planos PRELOSAS ALIVIANADAS

BUBBLE-DECK

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Elementos planos PANELES TT

Elementos planos PANELES TT

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Elementos planos PANELES V


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Elementos planos PANELES DE CERRAMIENTOS

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FABRICACION PREPARADO DE ARMADURAS


FABRICACION ARMADO DE MOLDES

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FABRICACION COLOCACION DE ARMADURAS


FABRICACION COLOCACION DE INSTALACIONES

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FABRICACION 1º HORMIGON CARPINTERIAS Y AISLACION


FABRICACION LLANEADO DE TERMINACION

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Elementos de cubiertas

Vigas delta + losas huecas

Vigas delta + Paneles TT

Vigas sección constante + losas huecas

Vigas seccion constante + Paneles TT

Vigas seccion constante + Paneles V


Cubiertas Planas

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Elementos de fachadas PANELES MACIZOSAISLACION

Elementos de fachadas PANELES SANDWICH

AISLACION

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Elementos de fachadas PANELES BICAPAS

AISLACION

Elementos de fachadas PANELES LISOS

TERMINACION

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Elementos de fachadas PANELES RAYADOS

TERMINACION

Elementos de fachadas PANELES RAYADOS

TERMINACION

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Elementos de fachadas PANELES CON RELIEVE/ LAVADOS

TERMINACION

Elementos de fachadas PANELES VERTICALES

COLOCACION

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Elementos de fachadas PANELES HORIZONTALES

COLOCACION

Elementos Ornamentales y de terminación

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CONCLUSION

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