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Pisos industriales de concreto (3ra Parte)

Hasta este punto, muchas de las variables que

influyen en el desempeño del piso industrial ya han

sido desveladas: la importancia de conocer las

necesidades del uso, las condiciones de carga, la

tipología del piso necesario, las condiciones de la

capa de soporte y las condiciones mínimas

necesarias que debe cumplir la mezcla de concreto

para el correcto desempeño del piso, entre otras.

Sin embargo, aún faltan por describir al menos tres

factores fundamentales que condicionan el

comportamiento del piso, estos son el espesor, las

juntas y la construcción (ver Ilustración 1).

La importancia del espesor adecuado

El espesor de la losa de concreto determina en gran medida que tan eficiente es el piso, dado que

tiene incidencia directa tanto en la resistencia a flexión como en el costo del mismo. Esto ocurre

debido a que la resistencia a flexión del piso es directamente proporcional al cuadrado del espesor

del mismo, de tal manera que un piso de 1.5 unidades de espesor comparado con un piso de una

unidad de espesor posee 2.25 veces (225%) la resistencia a flexión de este último (Farny, 2007).

De hecho, Farny (2007) ejemplifica esta situación de la siguiente manera: Supónganse dos pisos

de concreto sin refuerzo sobre terreno, un piso de 100 mm (4 in) y otro de 125 mm (5 in) de

espesor. El costo relativo del primero es del 100% y por facilidad de cálculo, también supóngase

que el costo del piso más grueso es del 125% (en la realidad el incremento en el costo del piso de

mayor espesor sería menor a 25%, dado que muchos costos no dependen del espesor de la losa y

son iguales entre sí).

Consecuentemente, la relación de las resistencias a flexión de ambos pisos quedaría establecida

como 1252/100

2, o lo que es lo mismo 25/16 o 1.56. Por tanto, para este caso, un incremento en el

25% del costo significa un incremento del 56% de la resistencia a flexión. “Por cada dólar que se

-Pisos industriales de concreto (3ra Parte) -Pavimentos de concreto: Cuidado con el uso de las formaletas -¿Sabía usted?

MAR 2014 NRO 48

Ilustración 1. Piso de concreto en construcción, nótese el espesor y las juntas

con dovelas de diamante.

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gasta para producir un piso de mayor espesor, corresponde un valor de más del doble en la

capacidad real para soportar carga” (Farny, 2007).

Dadas estas premisas, el diseño estructural del piso debe brindar un espesor de concreto que

equilibre las necesidades estructurales ocasionadas por las cargas y las limitantes económicas del

dueño del proyecto.

Diferentes metodologías, un solo objetivo

En cuanto a los métodos de diseños, existen tres métodos ampliamente utilizados para el diseño

de losas de concreto sin refuerzo sobre terreno. Estos son el método de la Portland Cement

Association (PCA), el método del Wire Reinforcement Institute (WRI) y el método del Corps of

Engineers (COE).

Asimismo, existen otras metodologías enfocadas a otro tipo de losas de concreto sobre terreno,

por ejemplo: losas de concreto reforzado para el control del ancho de grietas, losas de concreto de

contracción compensada, losas post-tensadas, losas de concreto reforzado con fibras, losas

estructurales sobre terreno soportando cargas de los códigos de diseño y losas para cuartos fríos.

Independientemente del método, el propósito principal es minimizar los esfuerzos en el concreto a

niveles aceptables según las condiciones de cargas en análisis: cargas de llantas, cargas

concentradas (postes de raks, estructuras, etc.) y cargas uniformes.

Las juntas en los pisos de concreto

Las juntas en los pisos de concreto son utilizadas para limitar la aparición aleatoria de grietas

causadas por cambios de volumen en el concreto. En otras palabras, son grietas controladas que

permiten al concreto liberar esfuerzos sin los problemas de mantenimiento a los que están sujetas

las grietas aleatorias.

Las juntas en los pisos de concreto pueden clasificarse en tres grupos: juntas de contracción o de

control, juntas de construcción y juntas de aislamiento.

Ilustración 2. Juntas en un piso industrial de concreto

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Juntas de contracción

Son las juntas más abundantes en un piso, su función principal es limitar el agrietamiento aleatorio

en el concreto ocasionado por los cambios volumétricos inherentes al material, tanto por cambios

en su contenido de humedad como por los cambios en la temperatura.

Este tipo de junta debe diseñarse de tal manera que las losas de concreto resulten lo más

cuadradas posibles, la PCA recomienda relaciones largo/ancho en el tamaño de losa entre 0.71 y

1.4, por otro lado la AASHTO recomienda separaciones máximas entre juntas de 20 a 24 veces el

espesor, 20 para bases estabilizadas y 24 cuando se tienen bases granulares. Se debe prestar

especial cuidado con estos espaciamientos máximos, dado que para las condiciones específicas

del proyecto puede que se requieran juntas más cercanas.

Asimismo, para definirse el espaciamiento máximo, también debe considerarse la transferencia de

carga entre una losa y la otra, la práctica recomienda que cuando las losas no posean dovelas

para la transferencia de carga, el espaciamiento máximo permitido no debe superar los 4.5 m.

Para la elaboración de estas juntas, la experiencia señala que el corte con sierra de disco ofrece

los mejores resultados, máxime en el caso de pisos con tránsito de montacargas. El corte con

sierra produce una junta más delgada relativamente fácil de rellenar o sellar, con bordes más

fuertes y resistentes al despostillamiento.

Juntas de construcción

En el caso de las juntas de construcción, estas se forman para dar continuidad estructural al piso.

Forman la unión entre una colada de concreto anterior y una posterior. Estas ocurren entre coladas

de días distintos o cuando el concreto anterior ha fraguado.

Dado que este tipo de juntas son juntas a tope, para proporcionar transferencia de cargas entre las

losas separadas por una junta de construcción, es necesario incluir el uso de dovelas para la

transferencia de carga.

Las dovelas deben tener una superficie lisa y estar colocadas en el centro del espesor de la losa.

Pueden ser de forma redonda, cuadrada, rectangular, diamante, entre otras. Su función principal

es transferir carga de una losa a la otra mientras que permiten el movimiento horizontal entre ellas.

El relleno o sello de este tipo de junta sigue los mismos principios que el relleno o sello de juntas

de contracción.

Juntas de aislamiento

Las juntas de aislamiento, tienen la función de permitir el movimiento relativo entre los bordes de la

losa de concreto y las partes fijas del resto de la estructura (paredes, columnas, soportes de

equipos o maquinarias, entre otros), de tal manera que forman una separación física que permite el

movimiento independiente del piso y del resto de la estructura.

En estas juntas debe utilizarse un material aislante que debe extenderse en toda la profundidad de

la losa, este material debe ser capaz de absorber los movimientos que se generen en la losa o en

el elemento aislado. En la parte superior, puede colocarse material de sello o material de relleno,

en función de las condiciones de carga a la que estará expuesta dicha junta.

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Para el caso de las columnas, se deben proveer juntas de aislamiento circulares o en forma de

diamante, en estas últimas los vértices del diamante deben coincidir con las juntas de contracción.

Luego de colocar el material aislante en el concreto ya colado, el círculo o el diamante debe ser

rellenado con concreto de la misma calidad y la junta debe ser sellada.

Construcción de pisos de concreto

La construcción del piso es un factor tan o más importante que la elección misma del espesor

adecuado, errores en el proceso constructivo pueden afectar el desempeño del piso casi de

manera inmediata. Por ejemplo, errores en el proceso de acabado pueden ocasionar una superficie

débil, con problemas de producción de polvos o delaminaciones.

Para que la construcción se lleve de la mejor manera posible, en el proceso de planeación del

proyecto deben plasmarse las especificaciones técnicas, los requerimientos de acabado, la

planicidad, las características de la mezcla, los plazos constructivos y la puesta en obra del

proyecto, los mecanismos de control, las tolerancias y las responsabilidades de los involucrados

durante la ejecución del proyecto, por mencionar algunos.

Esa planificación previa es fundamental, las improvisaciones durante la ejecución resultan en

problemas graves tanto para el constructor como para el dueño de la obra. Estos problemas al final

resultan en pérdida de dinero de la parte responsable.

Aunque la construcción de un piso puede variar de un proyecto a otro, las actividades necesarias

para ejecutarlo pueden agruparse en los procesos siguientes: Trabajos preliminares, colocación y

extendido, enrasado y compactación, nivelación, canteado, aplanado, allanado, curado, corte y

sello o relleno juntas.

Trabajos preliminares

En esta etapa se encuentran actividades como la

preparación de las terracerías, la colocación de la

sub-base, barreras o retardador de vapor,

colocación de formaletas, definición de las juntas

de aislamiento junto con la colocación del material

aislante alrededor de las estructuras existentes,

colocación de canastillas con dovelas en el caso

que sean requeridas en la junta.

Aunque todas las actividades deben desarrollarse

con especial atención, es fundamental que las

formaletas, las cuales definirán el espesor y la

planicidad del piso, tengan la rigidez, nivelación y rectitud requeridas.

Además, deben estar colocadas, fijadas y revisadas antes de cualquier trabajo de colocación del

concreto. Las formaletas deben colocarse de tal manera que formen franjas de colocación (ver

Ilustración 3), ya sean continuas o alternas, por ningún motivo se deben colocar formando coladas

tipo tablero de ajedrez.

Ilustración 3. Formaleta de borde para la colocación del concreto por franja

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En esta etapa es fundamental asegurarse que todos los equipos de colocación, vibración, corte,

curado, además de los equipos de seguridad ocupacional de los operadores se encuentren dentro

del proyecto y en buenas condiciones, siempre con una unidad de respaldo.

Colocación y extendido

Antes de colocar y extender el concreto, cualquier imperfección en la base debe nivelarse, bases

bien niveladas facilitan la obtención de pisos planos. Una vez completadas las nivelaciones

necesarias, puede empezar el vaciado del concreto.

El vaciado puede realizarse directamente desde la

canaleta del camión (ver Ilustración 4) o mediante

bombeo, bandas transportadoras, etc. Lo

importante es que el medio de colocación asegure

la homogeneidad de la mezcla.

El vaciado debe comenzar desde las esquinas

hasta alejarse de ellas, procurando que el concreto

quede lo más cerca de la posición final. El nivel del

concreto debe estar ligeramente encima de la

formaleta para procurar un buen enrasado. El

concreto debe ser movido con palas y rastrillos especiales para concreto, dado que estos no

segregan la mezcla, nunca se debe utilizar el vibrador para mover el concreto. La colocación debe

ser continua y sin interrupciones para evitar la producción de juntas frías.

Enrasado y compactación

El enrasado debe realizarse con un equipo recto que provea compactación o vibración superficial

al concreto, las reglas vibratorias tipo perfil o tipo cercha son comúnmente utilizadas. Sin embargo,

cuando los volúmenes de colocación son altos o cuando se requieren pisos planos, es necesaria la

utilización de equipos con nivel laser como el mostrado en la Ilustración 4.

Para alcanzar una buena planicidad, el enrasado debe dejar la superficie del concreto lo más a

nivel posible, esto facilitará las labores de nivelación, aplanado y allanado.

Independientemente de la vibración superficial, antes del enrasado, el concreto debe ser vibrado

internamente mediante vibradores de inmersión. El vibrador debe sumergirse de forma vertical

procurando que los radios de acción de las inmersiones se traslapen entre sí, la vibración debe

continuar hasta que el color del concreto en la superficie cambie de gris mate a brillante.

Nivelación

Inmediatamente después del enrasado, la superficie debe nivelarse mediante una flota canal o un

check rod, esto permitirá alcanzar una buena planicidad. Cuando no se aplicará un endurecedor en

polvo, esta actividad puede realizarse antes del ascenso del agua de sangrado, en el caso de

aplicar endurecedor, lo mejor es esperar a que el agua de sangrado se evapore o se retire

mediante la flota, posterior a esto aplicar el endurecedor y luego flotar el concreto.

Ilustración 4. Descarga del concreto mediante canaleta del camión

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Canteado

El canteado es un proceso mediante el cual se densifican los bordes de las juntas de construcción

y aislamiento para protegerlas del despostillamiento. Esto se logra pasando una llana manual de

borde (en forma de L) sobre la junta. Esta actividad debe completarse antes del ascenso del agua

de sangrado.

En el caso que sobre estas juntas exista tráfico de llantas sólidas, no se realiza canteo. En lugar de

esto se debe realizar un corte con sierra y luego rellenarse con un material epóxico semirrígido.

Aplanado

El aplanado del concreto se realiza una vez que el

concreto ha endurecido lo suficiente como para

soportar el movimiento del plato o de las aspas de la

llana mecánica (ver Ilustración 5). Sus objetivos

consisten en hundir las partículas de agregado

grueso por debajo de la superficie, remover

pequeñas imperfecciones, nivelar, dejar una

superficie lisa, traer mortero a la superficie para los

procesos de acabado posteriores, entre otros.

Esta actividad debe acompañarse con el uso de una

regla recta de carretera (bump cutter) que ayude a

mejorar la planicidad final (ver Ilustración 5). El aplanado debe empezar con el plato, cuidando el

orden de aplicación, primero en una dirección y luego en la dirección perpendicular, seguidamente

se debe pasar el bump cutter de la misma manera, esta última herramienta también debe pasarse

en diagonal.

Allanado

El allanado tiene como propósito mejorar la lisura de la superficie y la resistencia a la abrasión. Se

realiza con las aspas de la llana mecánica, las cuales se van inclinando poco a poco para reducir el

área de contacto e incrementar la presión sobre la superficie del concreto, lo que permite reducir la

relación agua/cemento de esa parte del piso (ver Ilustración 5).

Esta actividad debe realizarse hasta estar seguros que el agua en la superficie ha sido retirada, si

esta actividad se realiza antes que eso pase, se pueden generar ampollas y delaminaciones en la

superficie.

Al igual que el aplanado, debe realizarse en orden primero en una dirección y luego en la dirección

perpendicular, debe repetirse las veces que sea necesario según las requisitos de planicidad del

piso.

Curado

El curado del piso debe evitar la pérdida de humedad en la superficie libre, procurando evitar

cambios bruscos de temperatura en del piso. Esto evita que el concreto recién colado se agriete

prematuramente debido a la contracción por secado y/o por temperatura. En el concreto

Ilustración 5. Aplanado del concreto con el plato y corrección con el bump cutter. Nótese

el allanado con las aspas al fondo

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endurecido permite que se complete a niveles deseados la hidratación del cemento lo que facilita

conseguir la resistencia deseada.

El curado debe empezar tan pronto como sea posible y debe aplicarse en todas las superficies

expuestas de la losa de concreto. En la práctica, existen al menos tres procedimientos de curado

de pisos, entre las cuales debe elegirse uno según las particularidades del proyecto: Curado

húmedo por siete días, curado con compuesto formador de membrana y curado mediante cubiertas

plásticas.

Los dos primeros métodos deben evitarse cuando se colocarán recubrimientos, dado que estos

métodos pueden interferir con la adherencia entre la superficie del concreto y el recubrimiento. El

curado mediante cubiertas plásticas en cambio, puede producir manchas en la superficie, por lo

que no es recomendable para losas expuestas a la vista del público.

Corte y sello o relleno de juntas

Tal y como se dijo anteriormente, para la elaboración de las juntas de contracción se utiliza el corte

con sierra. El objetivo de este corte es reducir la sección del piso en ese punto para inducir la

generación de la grita por debajo de la junta. Esto permite eliminar grietas aleatorias que son más

difíciles de mantener y reparar.

Es fundamental que el corte de las juntas se realice dentro de la ventana de corte del concreto,

esta ventana puede variar entre las 4 a las 12 horas después de colocado el concreto para un corte

convencional (corte en duro). Si el corte es en verde, la ventana puede reducirse más, lo

importante, independientemente del tipo de corte, es que el concreto tenga la resistencia suficiente

para no despostillarse y que los esfuerzos no sean tan grandes como para agrietar el concreto.

La profundidad del corte debe alcanzar al menos ¼ del espesor de la losa; sin embargo, por lo

general se realiza un corte con una profundidad igual a 1/3 del espesor. En ninguno de los casos,

la profundidad del corte debe ser menor a 25 mm (1 in).

En el caso de tránsito peatonal o de llantas neumáticas de cargas livianas, las juntas requieren

únicamente un sello con material elastomérico, a fin de prevenir la inserción de material extraño

dentro de las juntas. En el caso de pisos con tránsito de llantas duras o cargas pesadas

(montacargas), las juntas requieren ser rellenadas con un material epóxico semirrígido que brinde

soporte adicional a los bordes de la junta para evitar el despostillamiento.

El sello o el relleno deben realizarse de preferencia después de los primeros 90 días después del

colado del concreto, en algunos casos puede reducirse a 28 días teniendo claro que dicho material

se dañará prematuramente por efecto de las contracciones que siguen presentándose en el

concreto. En caso de sellar o rellenar antes de los 28 días, es necesario considerar dentro de los

costos un resello o relleno adicional. En el caso de llantas duras, no se puede permitir su paso

sobre las juntas que no estén rellenadas.

Conclusiones

Los pisos de concreto son estructuras de marcada importancia en el quehacer diario de las

sociedades, por tanto, el desarrollo de este tipo de proyectos no debe tomarse a la ligera.

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El buen desempeño de los pisos nace desde el momento que el diseñador junto con el dueño de la

obra definen los requisitos del proyecto en cuanto a uso. A partir de este punto, es más fácil

determinar los lineamientos a seguir para completar el diseño.

El diseño debe incluir los estudios de suelo pertinentes, el diseño del espesor y de las juntas, a la

vez de proveer una guía clara sobre los requerimientos específicos de la mezcla de concreto. Al

igual que el diseño, la correcta ejecución de los trabajos constructivos es fundamental para

alcanzar un buen desempeño del piso.

Finalmente, la planificación previa de todas las actividades facilitará la consecución de los objetivos

del proyecto del piso industrial.

Bibliografía

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Farmington Hills : American Concrete Institute, 2012. - Vol. Index.

ACI 212.3R Admixtures for Concrete [Sección de libro] // Manual of concrete practice. - Farmington

Hills : American Concrete Institute, 2009. - Vol. 1 : 6.

ACI 302.1R Guía para la construcción de losas y pisos de concreto, ACI 302.1R-04, [Libro]. -

México, D.F. : Instituto Mexicano del Cemento y del Concreto, A.C., 2006. - 968-464-153-2.

Farny James A. Pisos industriales de concreto [Libro]. - México, D.F. : Instituto Mexicano del

Cemento y del Concreto, A.C., 2007.

Kosmatka Steven H. [y otros] Diseño y Control de Mezclas de Concreto [Libro]. - México, D.F. :

Portland Cement Association, 2004. - 0-89312-233-5.

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Pavimentos de concreto: Cuidado con el uso de las formaletas

Las formaletas en los pavimentos de concreto son

utilizadas cuando los equipos de colocación del

concreto no cuentan con formaletas deslizantes, tal

es el caso de codales, cerchas y rodillos

vibratorios. En tal caso, las formaletas deben tener

una altura igual al espesor de la losa a construir y

poseer la suficiente rigidez para no deformarse

durante la colocación del concreto, ya sea que se

utilicen como rieles para los equipos o no (ver

Ilustración 1).

Las formaletas deben ser metálicas, rígidas, rectas

y sin torceduras, con bordes formando ángulos rectos, con secciones no mayores a 3 m de largo,

con la altura igual al espesor de la losa, capaz de resistir la presión del concreto, la vibración de los

equipos y la deformación por temperatura. Siempre que se hagan ajustes en el espesor, estos se

deben realizar con elementos de similares características a la formaleta original.

Las Ilustraciones 2 y 3 muestran una propuesta ampliamente utilizada como formaleta fija en

Nicaragua, la cual consiste en perlines de acero de 3 m de longitud, rematados con un angular en

la parte superior para formar esquinas rectas en las losas, los perlines se anclan a la sub-base con

pines de acero (barra corrugada) colocados cada 1 m. Además de los pines, también pueden

utilizarse arriostres diagonales de madera para dar mayor soporte lateral a la formaleta.

Ilustración 2. Propuesta de formaleta fija con perlines y angulares en la parte superior para un borde

recto, fijados con tubos y pines de acero, vista de perfil.

Ilustración 3. Propuesta de formaleta fija con perlines y angulares en la parte superior para un borde

recto, fijados con tubos y pines de acero, vista lateral.

Ilustración 1. Colocación de formaletas fijas para rodillo vibratorio

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¿Sabía usted?

Que el módulo de finura de la arena utilizada para

fabricar concreto es un indicativo del tamaño de las

partículas que la componen. El módulo de finura es

un número adimensional que resulta de la suma de

los porcentajes retenidos acumulados hasta la

malla No 100, obtenidos de un análisis

granulométrico de los agregados (ver Ilustración 1),

dividido entre 100.

Según la norma ASTM C 33, el módulo de finura de

la arena para fabricar concreto debe estar en el

rango de 2.0 a 3.1. Entre más bajo el número, las

arenas son más finas, por el contrario, valores altos

son característicos de arenas más gruesas.

Conocer este parámetro es fundamental para el proporcionamiento del concreto, de hecho, es uno

de los datos de entrada del método de dosificación de mezclas de concreto del ACI 211. Es tal su

importancia, que según ASTTM C 33, cualquier cambio mayor a 0.2 en los resultados de las

pruebas de control de la arena de un proyecto en específico, requiere la reformulación de la

mezcla.

Ilustración 1. Análisis granulométrico de la arena