Investigacion Segundo Parcial

INTRODUCCIÓN

El presente documento tiene como objetivo realizar un análisis global de la evolución de los sistemas de construcción industrializada, también conocida por prefabricación, a lo largo de la historia, así como una visión actual de esta tecnología aplicada a elementos de hormigón y los retos que plantea para un futuro inmediato.Por otro lado, dado el contexto actual de crisis económica que afecta principalmente al sector de la edificación, se ha creído conveniente realizar un diagnóstico crítico de los aspectos positivos y negativos que ofrece la prefabricación respecto la construcción convencional. Por último, el autor ha querido mostrar tresejemplos singulares de la aplicación de esta tecnología de construcción en el ámbito de la edificación residencial. Estos ejemplos representan los primeros pasos hacia una construcción más eficiente, rápida y menos agresiva para el medio

CONSTRUCCIONES DE MEGAPROYECTOSPágina 1

PREFABRICACION INDUSTRIALIZADAPANORAMA GENERAL

Industrialización

Blachère, da la siguiente definición de industrialización: “la industrialización es la utilización de tecnologías que sustituyen la habilidad del artesano por el uso de la máquina”. Veamos el alcance de esta definición aplicada a la construcción. Actualmente la enorme mayoría de los materiales que se aplican en la obra, son elaborados por la industria, o sufren algún tipo de proceso industrial.

Sin embargo, por este solo aspecto, no podemos categorizar a una construcción como industrializada. En la llamada construcción tradicional, se utilizan gran número de materiales producidos por la industria: mampuestos, hierros, diversos tipos de cañerías y accesorios para las instalaciones, carpinterías, revestimientos, pisos, elementos de cubierta, etc, son elementos producidos por la industria, sin embargo su proceso de incorporación a obra se hace a partir de métodos mayormente artesanales. Los encofrados se continúan realizando en madera, sin ninguna sistematización y con un alto desperdicio, ladrillos y cerámicos son partidos o cortados cuando es se llega a un límite, los caños se doblan y se cortan en obra, hay un alto porcentaje de la llamada obra húmeda, que implica la realización de distintas mezclas en obra, su aplicación y su curado, no siempre en las mejores circunstancias. En definitiva lo que cualifica a una obra como industrializada o artesanal no son los materiales en sí, sino las técnicas y los procesos que se utilizan para su incorporación en obra.

Estos procesos artesanales derivan en un muy elevado uso de mano de obra en el sitio de construcción, en procesos con un cierto grado de aleatoriedad, siendo la programación de obra una previsión que solo tiene un carácter general y que no comprende la enorme cantidad de pequeñas tareas cotidianas.Los procesos de agregación de materiales implican frecuentemente una serie de trabajos de preparación del material mismo así como una serie de tareas relacionadas con su incorporación a obra. Por ejemplo, la colocación de una ventana conlleva verificar su posición de acuerdo a los seis grados de libertad que posee el objeto, para luego instrumentar las fijaciones temporarias que permitirán posteriormente la correcta fijación de la carpintería al muro.

Estos procesos, además del importante consumo de mano de obra que implican, producen un uso poco racionalizado del material. Es frecuente que se saquen de la obra contenedores llenos de material que se compró nuevo y que se convirtió en escombro durante el proceso de adaptación de las piezas a las condiciones de obra.Frente a estas formas constructivas que denominamos artesanales, encontramos otros procesos ligados a distintas formas de industrialización.Cuando en la construcción se alude a procedimientos de industrialización, se refiere a procesos que tienden a derivar a fábrica gran parte de las tareas de una obra. Los elementos producidos de esta manera, presentan altos niveles de terminación y es frecuente que hablemos de elementos prefabricados.

La producción de componentes y subsistemas transforma el proceso de obra, ya que estos elementos, generalmente de tamaños importantes y con altos niveles de


terminación, se integran a obra mediante procesos de montaje. El alto grado de terminación que presentan estos elementos prefabricados impide que se puedan efectuar en obra ajusten que lleven a una transformación de sus medidas. Esto implica que, desde el comienzo del proceso de proyecto, se deba asumir una conducta dimensional explícita que se traduce, en general, en la adopción decriterios de modulación. Desde la realización de los planos, hasta su correlato en obra mediante el replanteo, las medidas deben tener una concordancia total con los componentes o subsistemas con que se realiza la obra.

Otro de los procesos que cambia de manera radical cuando se trabaja con elementos industrializados es el método de agregación de materiales. Por agregación de materiales definimos el proceso en que estos son unidos y agregados a obra. En el caso de los mampuestos esta operación se realiza mediante distintas mezclas calcáreas o cementíceas. El ladrillo, de ser necesario es cortado de acuerdo al lugar que ocupará, y la mezcla de asiento, dentro de determinados límites, puede adelgazarse o engrosarse. Esta forma de agregar los materiales, que en general se repite en el conjunto de la obra húmeda, da una gran flexibilidad al proceso, permitiendo continuos ajustes en obra.

En el caso de los elementos producidos en taller no puede haber ajuste o Modificación en obra. Los componentes deben ser montados de manera ya definida. Esta fijación se realiza generalmente mediante procesos en seco tales como abulonado, tornillado, soldado o pegado.En la construcción con grandes elementos prefabricados, uno de los aspectos que se debe resolver con gran cuidado es el de las fijaciones y las juntas. Las primeras son las responsables de materializar la fijación del elemento y trasmitir los esfuerzos a que el elemento es sometido. Un panel de fachada sometido a unfuerte viento traslada esa presión, mediante distintos sistemas de fijaciones a la estructura del edificio. Pero estas fijaciones deben permitir otros movimientos, por ejemplo las dilataciones térmicas del panel. Con lo que la fijación debe inhibir algunos movimientos, pero permitir otros.

Las juntas son las responsables de garantizar la continuidad de las prestaciones del conjunto. Volviendo al ejemplo del cerramiento exterior de grandes paneles, de nada servirá que el panel tenga un comportamiento muy bueno, si por las juntas penetra el agua, el viento o los ruidos exteriores. En algunos casos la fijación y la junta son resueltas de manera unificada mediante un mismo elemento que cumple ambas funciones. De tal manera, del comportamiento de fijaciones y juntas, depende, en gran parte, la eficacia del sistema en su conjunto. Este cambio en las tareas de producción industrial, implica una renovación integral del proceso de producción de la arquitectura: renovación en la forma de uso de los materiales y su combinación, cambios sustanciales en la ejecución de la obra, con tiempos más cortos y procesos esencialmente de montaje, el uso de equipos de elevación acordes a las necesidades de montaje, así como cambios en el proceso de diseño, ya que éste queda íntimamente ligado desde un comienzo a las características del sistema productivo.La industrialización en la construcción implica: maquinas y equipos específicos, procesos repetitivos, previsión, programación, especialización, elevación de la productividad, acortamiento de tiempos, necesidad de demanda sostenida, disminución de la flexibilidad de proyecto.


La prefabricación

Los términos industrialización y prefabricación están claramente relacionados, pero tienen alcances diferentes. Sin embargo en ocasiones se los usa de manera indistinta.El concepto de prefabricación se aplica, como ya hemos visto, a aquellos elementos que son producidos con un alto nivel de terminación en el taller. Sin embargo no es necesario que ese taller esté distanciado de la obra. En ocasiones, en el mismo predio de la obra, se instala el taller. Esto se da fundamentalmente en los casos de prefabricación de componentes de hormigón armado. En estos casos también se habla de componentes prefabricados, ya que son fabricados antes de su colocación definitiva, y esto se da así aun cuando el proceso de fabricación sea en el mismo terreno de la obra. En estos casos la complejidad del transporte de componentes de hormigón, por su relativa fragilidad, y la limitada complejidad de una planta de productos de hormigón prefabricado, llevan a preferir el transporte de los componentes del hormigón a granel y su procesamiento en el sitio donde serán colocados.La prefabricación depende de la industrialización ya que se justifica el proceso de producción previa de componentes si estos se realizan en grandes series y por medios mecanizados. Se reconocen distintas clasificaciones de los procesos productivos ligados a la prefabricación, entre ellas la que distingue entre prefabricación cerrada y abierta.

Prefabricación cerradaTambién conocida como de ciclo cerrado Es una forma productiva fuertemente centralizada. En este caso todos los componentes fundamentales de una obra son proyectados y ejecutados unitariamente.El edifico se proyecta y se resuelve constructivamente de manera integral. Una misma unidad productiva produce el conjunto de los componentes, los que una vez trasladados al sitio de ejecución, son vinculados por medio de tareas de montaje, quedando la obra prácticamente acabada.

Los aspectos que caracterizan un sistema cerrado de prefabricación suelen ser:

Procedencia única de todos los elementos que resuelven la obra en su conjunto, por lo menos en sus aspectos fundamentales, ya que pudieran ser necesarios pequeñas obras complementarias o de terminación. · Los elementos integrantes del sistema, no deben responder necesariamente a una modulación estricta. Aunque sí lo estarán aquellas partes que deban ser unidas con elementos extraños al sistema: carpintería, cocinas, instalaciones, etc. Escasa flexibilidad en cuanto a alternativas de diseño. La producción masiva de edificios concebidos integralmente no suele dar lugar a procesos donde la combinabilidad de piezas diferentes ofrezca amplias alternativas deproyecto. En la segunda posguerra, los países europeos, sobre todos los del Este, apelaron a esta forma de prefabricación centralizada y masiva, lo que las permitió en un tiempo relativamente corto saldar el enorme déficit que había dejado la guerra.

En nuestra región se desarrolló y comercializó, en las décadas del ´60 y ´70, un sistema de componentes premoldeados de hormigón denominado BI- plac que podía clasificarse como un sistema cerrado, ya que resolvía la totalidad de las partes esenciales de la obra. Este sistema se basaba en una estricta modulación de sus componentes que permitía, a través de la combinabilidad de sus piezas, diversas alternativas de diseño. Esta flexibilidad, provocaba una elevada en la cantidad de piezas distintas y una alta complejidad en el diseño de cada una de ellas, sin embargo produjo construcciones de una calidad mayor a las producidas con sistemas similares, siendo una de sus características el poseer muros exteriores de doble hoja.


Prefabricación abiertaTambién conocida como de ciclo abierto. Es un esquema productivo donde los diversos componentes son realizados en distintas fábricas, para ser combinados en una sola obra. Las obras realizadas mediante este sistema, también pueden integrarse con sectores resueltos en forma tradicional.

Los aspectos que caracterizan un sistema abierto de prefabricación suelen ser:

· Los distintos componentes, elaborados en orígenes diversos, deben formar parte de un sistema de medidas cuidadosamente regulado mediante de criterios de modulación.· Además de los criterios dimensionales, los diversos componentes deben coincidir en sus respectivas prestaciones, de manera que la integración produzca una construcción homogénea sin sectores de rendimiento inferiores que desvalorice el conjunto. Por ejemplo, una envolvente compuesta por componente de diversos orígenes, debe ofrecer una capacidad de aislación térmica homogénea en sus diversos sectores. Así mismo, si una construcción está compuesta por componentes con una durabilidad acorde a aquella que pretendemos para el conjunto de la construcción, esta podría quedar seriamente resentida si un pequeño grupo de componentes sufren unproceso de degradación más acelerado.· Las juntas y fijaciones, que son los elementos que permitirán la integración de los distintos componentes, deben estar definidos con precisión, de manera que los procesos de montaje se realicen sin inconvenientes.· Las distintas fábricas deben poseer un catálogo de fabricación de los elementos estándar, de manera que estos puedan ser empleados de acuerdo a sus características y prestaciones, y combinados con otros de manera eficiente.

En los países desarrollados ha sido muy alta la difusión de esta forma de organización productiva, especialmente adecuada a la actual fase de desarrollo capitalista. Se ha dejado de lado la altísima capacidad productiva de los sistemas cerrados (capacidad que los países centrales ya no necesitan, con escaso déficit y bajo crecimiento vegetativo). A cambio se ha conseguido una gran flexibilidad de diseño y una variada oferta al mercado. Todo este sistema se ha podido implementarse gracias a las medidas de coordinación y compatibilidad que dominan la producción de las distintas fábricas. Es frecuente que los componentes de catálogo se vinculen en obra con componentes a pedido de alto nivel de desarrollo tecnológico. Con la reciente tendencia a la producción de una arquitectura de geometrías complejas, esta última forma productiva ha cobrado un gran impulso.

La difusión de la prefabricación abierta, es incipiente en nuestro país. El mercado de materiales está en proceso de consolidación después de diversos vaivenes, con invasión de productos importados incluida. Faltan criterios de homogenización entre productos de distintas plantas productivas. Es frecuente que se desarrolle una producción mixta, combinando de manera más o menos eficiente componentes de catálogo y a pedido, subsistemas y construcción artesanal.

Ventajas e inconveniente de la industrialización y prefabricación de la construcción.

Por lo visto anteriormente, la construcción industrializada parece tener enormes ventajas, sin embargo en nuestro país la incidencia aun es relativa. Analizaremos en seguida las ventajas y desventajas que este modo constructivo presenta. Plantearemos el supuesto de una construcción realizada mayoritariamente mediante componentes de catálogo.


· Un primer inconveniente que se presenta es el relativo al conocimiento, por parte de los proyectistas, de las características de los componentes y subsistemas con los que se va a trabajar. Si no se posee un conocimiento profundo, será muy difícil poder desarrollar respuestas constructivas eficientes. Una ventaja que se puede señalar al respecto es que los detalles técnicos ya han sido desarrollados y resueltos pos los componentes y subsistemas. Se los debe estudiar y comprender, pero no diseñar.

· Una ventaja importante es la calidad de los productos, ya que los procesos de producción son mejor controlados en el taller y los operarios que están encargados de la producción de determinado componente, se han especializado en esa labor. Esto se verifica por ejemplo, en los prefabricados de hormigón, donde la dosificación y el proceso de curado son mejor controlados que en la obra. Vinculado a esto, se verifica una mayor facilidad para efectuar los controles de calidad de los productos.

· Las tareas productivas se realizan en ambientes más controlados, en comparación con la intemperie de la obra. Esta característica es especialmente importante en climas rigurosos.

· El transporte de elementos con alto grado de terminación, puede resultar riesgoso para la integridad de esos elementos. Asimismo el transporte puede resultar limitante en las medidas de grandes elementos estructurales.

· Respecto de las obras realizadas en premoldeados de hormigón, estas carecen de la continuidad propia del hormigón realizado in situ. Esta continuidad dada en la capacidad de absorber esfuerzos de tracción debe ser reconstituida durante el proceso de montaje.

· El buen funcionamiento del conjunto depende en gran medida de la eficacia con que las juntas y fijaciones respondan a las diversas solicitaciones. Estas juntas y fijaciones se realizan en obra, por lo que deben ser estrictamente controladas.

· El menor tiempo de obra, y una mejor programación de esta, tiende a una disminución en los accidentes laborales, en un rubro como la construcción, donde siempre se ha tenido una elevada tasa de riesgo laboral.

· Ante un problema de gran déficit de vivienda como se da en los países periféricos, la industrialización de la construcción ofrece una posibilidad cierta de producción masiva.

· Las fábricas de componentes y subsistemas para la construcción son muy sensibles a los cambios bruscos de la demanda. En nuestro país la construcción masiva de vivienda depende de en gran medida de las políticas que el Estado lleve a cabo. Históricamente esas políticas han mostrado fuertes variaciones, lo que en muchas oportunidades ha provocado la desaparición de industrias que dependen de una demanda constante para su funcionamiento.


LA PREFABRICACION EN MEXICO

Existe hoy en día una gran demanda en la construcción, debido a los acuerdos internacionales que México ha tenido con los demás países. Por eso la inquietud de revisar procedimientos tradicionales constructivos y compararlos con los procedimientos de construcción haciendo uso de la prefabricación.

En los últimos treinta años la ingeniería civil de nuestro país ha avanzado mucho en la investigación y a obtenido nuevas tecnologías de prefabricación, debido a esto han salido una cantidad considerable de prefabricados al mercado. Por este trabajo de investigación trata de insistir en la construcción utilizando la prefabricación.

A lo largo del trabajo de investigación se describirá la construcción y prefabricación de elementos.

Planteamiento del proyecto

México es un país subdesarrollado que necesita que los técnicos y los ingenieros civiles profundicen sus conocimientos y sus experiencias para lograr construcciones eficientes, esto es, la combinación de bajo costo y rapidez en la ejecución de las obras.

Por lo tanto se necesita recurrir a las nuevas técnicas y procedimientos constructivos que aterricen las investigaciones técnicas que se han logrado en los últimos 30 años en nuestro país.

Debido a la necesidad de dar alojamiento a las empresas en los diferentes ramos de la industria que están naciendo y que están llegando a colaborar con la economía de nuestro país, es necesario hacer un estudio de los procedimientos de construcción tradicionales y de las alternativas que se presentan para poder prefabricar los elementos que constituyen una nave industrial, de tal manera que esto nos permita como resultado conocer el camino a seguir para lograr la construcción de estas naves de una forma rápida y mas económica.

Demostrar de esta manera que los elementos prefabricados en un futuro a mediano y largo plazo serán mas eficientes en costo y tiempo que los procedimientos constructivos tradicionales, dado que cada día en nuestro país la mano de obra es mas costosa y por lo tanto necesitamos mas eficiencia y rapidez así como combatir la elevación de costo por inflación.


Objetivos específicos

Introducción de la prefabricación y del concreto reforzado.

Introducción al conocimiento de una nave industrial, características elementos principales y secundarios.

Conocer las generalidades sobre las zapatas, así como su clasificación, procedimientos constructivos tradicionales y procedimientos constructivos prefabricados.

Conocer las generalidades sobre los muros de contención, así como su clasificación, obtención de la presión lateral, la importancia del estudio de mecánica de suelos, procedimientos constructivos tradicionales y procedimientos constructivos prefabricados.

Conocer las generalidades sobre los muros, así como su prefabricación, procedimientos constructivos tradicionales y procedimientos constructivos prefabricados.

Comparar de los procedimientos constructivos tradicionales y procedimientos constructivos prefabricados, así como sus ventajas y desventajas.

Concluir sobre la vialidad del por qué es mas viable el uso de procedimientos prefabricados que los tradicionales

Antecedentes.

Uno de los principales problemas que tenemos que resolver los ingenieros en la industria de la construcción es la mano de obra.

Cuando esta era económica nos podíamos dar el lujo de tener una cantidad exagerada de albañiles y esto no tenia una repercusión de importancia ni en el costo ni en el tiempo.

Sin embargo los tiempos han cambiado y esto que antes no tenia importancia, hoy en día resulta relevante porque los costos de mano de obra son muy altos y el tiempo se convierte en uno de los principales enemigos de la obra por la inflación que tenemos en nuestro país.

En los últimos años los ingenieros civiles y en general todos los profesionistas relacionados de alguna manera con la construcción podemos ver el reflejo de la inflación en el costo por metro cuadrado de la vivienda.

Una de las formas para reducir la mano de obra es el uso de los elementos prefabricados que existen en el mercado.

Eso no solo nos debe preocupar sino nos debe motivar a utilizar nuevas teorías y nuevos métodos de cálculo que hagan mas eficientes y mas económicas las


estructuras, ya que estamos convencidos que la prefabricación es un medio eficaz para abatir costos y reducir el tiempo de construcción.

Prefabricación

La prefabricación se define como la habilitación de elementos fuera de obra, permitiendo un ahorro en los tiempos de entrega y una reducción en los costos de mano de obra y materiales, debido a su acción simultánea en la construcción. (1)

Otra definición que le podemos dar a la prefabricación es la de un método industrial de construcción en el cual los elementos fabricados en grandes series son montados en la obra por medio de ciertos mecanismos. Estos elementos en términos generales se les llaman prefabricados.

La prefabricación en concreto empezó a desarrollarse alrededor de 1900. Entre los pioneros se puede mencionar a Atterbury principalmente por sus intentos de construcción en concreto armado a base de paneles montados con una grúa, es un sistema que precede a los modernos sistemas de prefabricación pesada.

Después de la primera guerra mundial en Europa se empiezan a desarrollar muchos sistemas de prefabricación. En los años treintas es cuando se empieza a desarrollar de manera plena la prefabricación en Estados Unidos.

La segunda guerra mundial vino a acelerar el desarrollo de la prefabricación por las razones de reconstruir la explosión demográfica. Francia ha sido el país que mas ha desarrollado la prefabricación, lo ha hecho a tal grado que su técnica compite de manera muy amplia en el mercado europeo.

Fabricar un elemento fuera de su lugar definitivo es ya prefabricar. La prefabricación en el concepto moderno como parte de un proceso de industrialización se origina en la misma revolución industrial.

La prefabricación no depende necesariamente de la industrialización, debido a que podemos construir una casa prefabricada con elementos que no tengan nada que ver con la industria.

Un material de construcción se renueva cuando la técnica se su utilización se modifica Lo citado anteriormente, es fundamental en la consideración sobre el empleo de los materiales en la prefabricación. Un material de construcción ideal que satisfaga todas las condiciones que se exigen no existe.


Las condiciones que se exigen a un material de construcción son las siguientes:

Debe poder unirse y tener continuidad

Debe ser capaz de cumplir las funciones de cargas y de división

Debe ser aislante térmico y acústico

Debe de ser resistente

No debe de exigir cuidados de conservación

Como podemos ver estas condiciones nos llevan a decidir que el concreto es el material idóneo para la prefabricación

Ventajas de la prefabricación:

Bajo costo en la mano de obra

Los sistemas de producción en serie y la mecanización de la fabricación de elementos prefabricados como la de su montaje, implica reducción en la mano de obra.

La prefabricación no requiere de un personal de trabajadores con un alto nivel de especialización

Bajo costo en los materiales

La fabricación de elementos prefabricados nos permite aplicar sistemas de control de calidad.

Rapidez

Teniendo una correcta programación se puede conseguir que los elementos prefabricados estén listos en momento que se termine la cimentación y así tener una reducción en los tiempos de ejecución.

Recuperabilidad

Casi siempre el tipo de juntas que se utilizan en los elementos prefabricados, permite el desmantelamiento de las obras de tal forma que se pueden recuperar y transportarlas a otro lado.

Producción de gran numero de elementos

Gracias a la prefabricación se puede llegar a producir gran número de elementos prefabricados con un sistema de producción en serie.

Control de calidad

Desventajas de la prefabricación

Inversión en equipos especiales

CONTRUCCION DE MEGAPROYECTOS Página 10

Cualquier sistema de prefabricación requiere de inversiones en equipo por lo contrario en las obras convencionales no son necesarios estos equipos.

Dificultad en el diseño

Todo lo construido con prefabricados exige una actitud y conocimientos distintos en los empleados en los métodos tradicionales de construcción.

Juntas

Las conexiones y las juntas son lo que probablemente presentan más problemas dentro de la prefabricación.

Supervisión

El montaje, la fabricación de los elementos y el transporte de los elementos requieren de una supervisión muy cuidadosa.

Programación

En la prefabricación se requiere de una programación mucho más cuidadosa en todos los aspectos.

En México la prefabricación esta actualmente es su etapa inicial de experimentación. En nuestro país no existen obstáculos de orden técnico para su desarrollo y a medida que esto se logre, sus ventajas económicas le darán mayor impulso a la prefabricación.

Tenemos la posibilidad de aprovechar todas las experiencias y avances técnicos que se han obtenido en otros países para adaptarlos a las condiciones de nuestro país tanto técnicas en cuanto a materiales y métodos de realización y en cuanto a posibilidades económicas de desarrollo

Concreto Reforzado.

El concreto reforzado es un material muy común y desarrollado, ya que aprovecha en forma muy eficiente las características de buena resistencia en compresión, durabilidad, resistencia al fuego y moldeabilidad del concreto, junto con las de alta resistencia en tensión y ductilidad del acero, para así llegar a ser un material compuesto que reúne muchas ventajas de otros materiales.

Usando de manera adecuada la posición y cuantía del refuerzo, se puede lograr un comportamiento notablemente dúctil en elementos sujetos a flexión

Por el contrario, el comportamiento no es muy dúctil cuando la falla está regida por otros estados límite como cortante, torsión, adherencia y carga axial de compresión.

El concreto debido a que está sujeto a deformaciones importantes por contracción y flujo plástico, estas deformaciones provocan que sus propiedades de rigidez varíen con el tiempo. Estos fenómenos deben ser considerados en el diseño,


modificando adecuadamente los resultados de los análisis elásticos y deben tomarse precauciones en la estructuración y el dimensionamiento para evitar que se presenten flechas excesivas o agrietamientos por cambios volumétricos.

El concreto reforzado por su moldeabilidad se presta a tomar las formas más adecuadas para el funcionamiento estructural requerido y, debido a la libertad con que se puede colocar el refuerzo en diferentes cantidades y posiciones, es posible lograr que cada porción de la estructura tenga la resistencia necesaria para las fuerzas internas que se presentan.

Una de la característica casi obligada del concreto colado en sitio es el monolitismo; al prolongar y anclar el refuerzo en las juntas pueden transmitirse los esfuerzos de uno a otro elemento y se logra continuidad en la estructura. Las dimensiones generalmente robustas de las secciones y el peso volumétrico relativamente alto del concreto hacen que el peso propio sea una acción preponderante en el diseño de las estructuras de este material y en el de las cimentaciones que las soportan.

Los concretos que están formados con agregados ligeros se emplean con frecuencia en muchos países para reducir la magnitud del peso propio. Se incrementan, sin embargo, en estos casos las deformaciones por contracción y flujo plástico y se reduce el módulo de elasticidad para una resistencia dada.

Cuando se tiene una dosificación adecuada de los ingredientes, puede proporcionarse la resistencia a compresión más conveniente para la función estructural que debe cumplirse.

En estructuras comunes resulta más económico emplear resistencias cercanas a 250 Kg./cm2, éstas pueden variarse con relativa facilidad entre 150 y 500 Kg./cm2 y pueden alcanzarse valores aún mayores con cuidados muy especiales en la calidad de los ingredientes y el proceso de fabricación.

En las propiedades mecánicas toda la variabilidad que este tiene es reducida si se observan precauciones rigurosas en la fabricación, en cuyo caso son típicos coeficientes de variación de la resistencia en compresión poco superiores a 10 por ciento.

En un momento dado se puede llegar a tener dispersiones radicalmente mayores cuando los ingredientes se dosifican por volumen y sin tomar en cuenta la influencia de la humedad y la absorción de los agregados en las cantidades de agua necesarias en la mezcla. Coeficientes de variación entre 20 y 30 por ciento son frecuentes en estos casos para la resistencia en compresión.

Gracias a la moldeabilidad mas refinada del concreto reforzado permite eliminar o al menos reducir, el inconveniente del agrietamiento del concreto que es consecuencia natural de los esfuerzos elevados de tensión a los que se hace trabajar al acero de refuerzo.


Es muy importante este problema a medida que los elementos estructurales son de proporciones mayores y aumentan las fuerzas que se quieren desarrollar en el acero, como es el caso de vigas de grandes claros para techos y para puentes.

Esta modalidad es el concreto reforzado que consiste en inducir esfuerzos de compresión en las zonas de concreto que van a trabajar en tensión y así lograr que bajo condiciones normales de operación, se eliminen o se reduzcan los esfuerzos de tensión en el concreto y, por tanto, no se produzca agrietamiento.

Las compresiones se inducen estirando el acero con que se refuerza la sección de concreto y haciéndolo reaccionar contra la masa de concreto. Para evitar que el preesfuerzo inicial se pierda en su mayor parte debido a los cambios volumétricos del concreto, se emplea refuerzo de muy alta resistencia (superior a 15,000 kg/cm2).

Otras formas de aplicaciones de refuerzo del concreto han estado hasta el momento muy limitadas, como por ejemplo el refuerzo con fibras cortas de acero o de vidrio, dispersas en la masa de concreto para proporcionar resistencia a tensión en cualquier dirección así como alta resistencia al impacto; o como el refuerzo con placas de acero plegadas en el exterior del elemento con resinas de alta adherencia. También en la mampostería se ha usado refuerzo con barras de acero con la misma finalidad que para el concreto.


CONDICIONANTES PARA EL PROYECTO EN LA CONSTRUCCION INDUSTRIALIZADA

¿Qué es la construcción industrializada?

Se conoce como construcción industrializada al sistema constructivo basado en el diseño de producción Mecanizado de componentes y subsistemas elaborados en serie que, tras una fase de montaje, conforman todo o una parte de un edificio o construcción. En un edificio prefabricado, las operaciones en la obra son esencialmente de montaje y no de elaboración El grado de prefabricación de un edificio se puede valorar según la cantidad de elementos rechazables generados en la obra; cuanta mayor cantidad de residuos, menos índice de prefabricación presenta la construcción. [1]. Existen cuatro sistemas diferentes de producción de elementos prefabricados.[2]: Sistemas cerrados: los elementos se fabrican conforme a especificaciones internas del propio sistema. Responden únicamente a reglas de compatibilidad interna y el proyecto arquitectónico ha de subordinarse a los condicionantes del sistema.

Empleo parcial de componentes: la gama de productos y prestaciones es más o menos fija admitiéndose ciertas variaciones dimensionales o de pequeña entidad. Su empleo no requiere un grado de industrialización determinado de sus realizaciones ypueden utilizarse en obras o proyectos claramente tradicionales.Sistemas tipo mecano: son resultado de la revolución hacia una apertura “acotada” de los sistemas cerrados, preparados para combinarse en múltiples soluciones suministradas por distintos productores que respetan voluntariamente un lenguaje combinatorio definido y acotado.Sistemas abiertos: constituidos por elementos o componentes de distinta procedencia aptos para ser colocados en diferentes tipos de obras, industrializadas o no, y en contextos diversos. Suelen valerse de juntas universales, gamas modulares acotadas y flexibilidad de proyecto prácticamente total.3. Evolución histórica de la construcciónindustrializadaA lo largo de la historia hay varios precedentes de prefabricación debido al propósito de la sociedad de optimizar la eficiencia de los procesos productivos. El primer ejemplo significativo deconstrucción industrializada se remonta al siglo XVI, cuando Leonardo da Vinci recibió el encargo de planificar una serie de nuevas ciudades en la región de Loire. Su planteamiento consistió en establecer, en el centro y origen de cada ciudad, una fábrica de elementos básicos que permitieran conformar a su alrededor un gran abanico de edificios. Dichas construcciones habían sido diseñadas previamente por él mismo para generar, de forma fluida y flexible, una gran diversidad de tipologías edificatorias con un mínimo de elementos constructivos comunes.

Otro ejemplo es el sucedido en ese mismo siglo durante la guerra entre franceses e ingleses, donde el ejército de Francisco I y Enrique II planificó las batallas contra Inglaterra construyendo pabellones de madera prefabricados que albergaran a sussoldados durante la ofensiva. Transportados fácilmente por barco, se montaban y desmontaban rápidamente por los propios soldados, de tal forma que los campamentos fueran, además de resistentes y confortables, ágiles en sus desplazamientos.Siguiendo una técnica muy similar, en 1578 también se ejecutó en Baffin (Canadá) una casa prefabricada de madera que había sido construida en Inglaterra. Asimismo, en 1624, la Great House, una casa de madera panelizada y modular, construida por


Edward Winslow en Inglaterra, fue trasladada y montada en Massachussets, Estados Unidos. Aunque estos dos últimos ejemplos no se pueden considerar prefabricación en estado puro, ya que la construcción de elementos no fue en serie sino diseñados para edificaciones singulares, sí que se aprecia un significativo cambio de mentalidad aplicada a la construcción.No sería hasta el final del siglo XVIII cuando empezó a ser tangible la posibilidad de industrializar la construcción. En Europa, se empezó a desarrollar la construcción de puentes y cubiertas con hierro fundido, material que sería después aplicado a la elaboración de pilares y vigas de edificios. Al mismo tiempo, en Estados Unidos, se llevó a cabo la construcción de edificios de tipología Balloon Frame, constituidos por listones de madera provenientes de fábrica y ensamblados mediante clavos fabricados industrialmente.Habría que esperar hasta finales del siglo XIX para que se volviera a utilizar en edificación el hormigón (que apenas se había empleado desde la época de los romanos), que aplicado junto con entramados de alambres, constituía una materia prima ideal para prefabricados.En 1889, aparecía en EEUU la primera patente de edificio prefabricado mediante módulos tridimensionales en forma de “cajón” apilable, ideada por Edward T. Potter (Fig. 1). Y en 1891 se prefabrican las primeras vigas de hormigón armado para la construcción del Casino de Biarritz. A mediados del siglo XX, Le Corbusier, inspirado en el sistema productivo de Henry Ford para la industria automovilística, presenta en elModulor los resultados de sus estudios basados en un trazado proporcional establecido por la medida humana, a usar como instrumento clarificador en fase de proyecto. Según su concepción de la producción de edificios residenciales como “máquinas de vivir”, el Modulor representa un sistema “en el que se pretenden conciliar los deseos de orden y proporción típicos del renacimiento, basados en trazados reguladores geométricos y en series matemáticas que comportan composiciones musicales, con la nueva cultura moderna de la construcción industrializada”.

Fig. 1: Sistema de módulos apilables. Edward T. Potter A lo largo de dos décadas, la prefabricación basada en sistemas de diseño cerrados, cuyos elementos representativos eran grandes paneles de hormigón (Fig. 2), se fue desarrollando en Europa, especialmente en los países del este y los países escandinavos. Este hecho fue debido a un contexto de gran demanda de edificación residencial y pocos recursos económicos consecuencia de la IIa Guerra Mundial.


Fig. 2: Edificio Lagutenko-Posokhin, Moscow. Construcción industrializada basada en diseños cerrados.Las características de este sistema de construcción industrializada fueron las siguientes:

a) Exigencia de un mínimo del orden de mil viviendas agrupadas para intervenir con sistemas prefabricados.b) Proyectos con mínimas variaciones formales para reducir el número de elementos diferentes.c) Bloques de tipología lineal de gran frente, con el pretexto de evitar el cambio de las vías para las grúas-torre de montaje.d) Luces mínimas de forjados, para cumplir con los gálibos de transporte que condicionaron las dimensiones máximas del tamaño de las habitaciones.e) Nula flexibilidad de distribución en planta: la tabiquería también se ejecutaba con paneles portantes de hormigón en las tipologías estructurales cruzadas En general, la industrialización se le imponía al proyectista como una herramienta de economía de construcción, y el sistema constructivo representaba un factor incompatible con la arquitectura (Fig. 3).

Fig. 3: Edificio Bolshaya Kaluzhskaya, Moscow. Construcción industrializada basada en diseños cerrados. Distribución en planta.


A partir de 1970, en los países de la Unión Europea, la demanda de viviendas en edificios en altura disminuyó, siendo sustituida por la edificación de viviendas unifamiliares de mayor calidad. La prefabricación a base de sistemas cerrados deviviendas trató de evolucionar, buscando en la fase de producción una mayor flexibilidad, elasticidad y variación, intentando hacer posible la consecución desde estas fábricas de series cortas y diversificación del producto. Este hecho sentó las bases para un futuro sistema de prefabricación abierto (Fig. 4).A finales del siglo XX, la construcción industrializada con sistemas cerrados de diseñoquedó obsoleta. Gran parte de los edificios construidos con este sistema, fueron abandonados y demolidos, y la construcción de edificios de viviendas en altura se realizaba mediante sistemas tradicionales.

Fig. 4: Conjunto de edificios “La Grande Borne”, Grigny- Paris. Construcción industrializada. Inicio de la prefabricación con diseño abierto.

En cambio, empezó a prosperar la prefabricación de edificios públicos (escuelas, hospitales, oficinas, etc.) y edificios industriales (Fig.5).La industrialización de la construcción se desarrollaba a base de grandes elementos prefabricados de hormigón. Los avances tecnológicos aplicados a este material permitieron prefabricar elementos estructurales y constructivos de variedad de formas y calidades no conseguidas hasta el momento.


Fig. 5: Edificio industrial, Polígono Ind. Santiga-Provasa, Barberà del Vallès (Barcelona). Estructura y cerramientos de hormigón prefabricado.Marco actual

Debido a la crisis económica actual, la demandade edificación residencial ha sufrido un descenso significativo. Este hecho ha afectado principalmente a empresas del sector de la construcción, en especial aquellas que utilizan un sistema de construcciónconvencional.

En cambio, se ha abierto un abanico de posibilidades para las empresas que realizanprefabricados de hormigón. Estas dejaron apartado los sistemas cerrados de diseño y han apostado por una producción seriada o de catálogo de componentes o partes de edificios. Paulatinamente,los productores y la ingeniería han permitido una mayor flexibilidad en el diseño de edificios prefabricados, dando así respuesta a las demandas de calidad mínimas requeridas por el sector.La evolución de los procesos de producción de elementos prefabricados de hormigón se ha realizado a partir de dos aspectos clave: mejorar los medios de producción y optimizar la organización de la misma.

4Medios de producción

Los medios de producción han evolucionado substancialmente gracias a las mejoras tecnológicas aplicadas a los materiales y a los sistemas productivos.El desarrollo de hormigones especiales (HAR, HAC, etc.) ha permitido a las plantas de hormigón ofrecer una amplia gama de dosificación con una notable precisión. Este hecho ha permitido el diseño y producción de diversas gamas de productos de hormigón prefabricado con diferentes usos, tamaños y acabados.Por otro lado, el desarrollo de la red de transporte y la proliferación de plantas de hormigonado, ha supuesto reducir los recorridos del hormigón fresco, así como, mantener la oferta de productos prefabricados en caso de grandes demandas puntuales de elementos constructivos.Des del punto de vista del propio sistema productivo, los avances realizados se concentran en el tratamiento del hormigón en el proceso de fabricación de la pieza prefabricada. Estos consisten principalmente en realizar una distribución homogénea del hormigón en el molde, utilizar procedimientos capaces de reducir al máximo el tiempo de fraguado del hormigón y concentrar la fase de curado en una o varias zonas aisladas para evitar pérdidas de calor.Por último, cabe destacar el creciente uso de hormigones autocompactantes para prescindir de la fase de vibrado. Este hecho aumenta de manera significativa la vida útil de los moldes de las piezas prefabricadas.

Organización de la producción

La optimización del sistema organizativo de las empresas productoras de elementos prefabricados ha sido clave en el desarrollo actual de la construcción industrializada. Aspectos como dotar las plantas de fabricación de la flexibilidad necesaria para realizar productos que aportan soluciones a distintas partes de la vivienda, así como productos adaptables a diferentes tipos de construcciones, han sido determinantes para la evolución del sistema abierto de diseño.Este hecho ha sido posible gracias mejora de la disposición funcional de los medios productivos, la automatización de tareas y al empleo de medios susceptibles de usos alternativos. De esta manera ha sido posible de dotar a los productos de un alto valor


añadido, con el consecuente aumento de la calidad, tanto del elemento prefabricado, como del servicio prestado.Construcción industrializada vs construcción convencional

El sector de la construcción, actualmente, es la actividad productiva menos eficiente que existe. El modo artesanal de producción origina graves consecuencias negativas: siniestralidad elevada, baja especialización, precariedad de las condiciones de trabajo, dilatados plazos de obra, altos costes por el elevado impacto de la mano de obra y defectos reiterados en la ejecución. La alternativa a la construcción convencional esla externalización de los elementos constructivos en centros de producción, o lo que es lo mismo, la prefabricación. Con tal de justificar la evolución histórica de este proceso constructivo y sus retos para el futuro, se realiza una comparativa de las ventajas e inconvenientes que ofrece respecto al modo de construcción artesanal.

Ventajas

La industrialización implica optimizar la edificación des de una óptica industrial: construir por módulos y mediante rutinas de trabajo estandarizadas, y con un mayor grado de participación tecnológica.La principal ventaja que ofrecen los productos prefabricados respecto a los elementos ejecutados “in situ”, es la notable calidad de los materiales y los acabados. Esto se debe a que los elementos prefabricados se producen en una planta con unas condiciones exhaustivas y estrictos controles de calidad. En obra únicamente se montan las piezas y los únicos problemas que pueden surgir son desperfectos derivados del transporte de dichos elementos. De esta manera, se reduce significativamente el espacio necesario para acopio y producción de piezas en obra, así como el tiempo de ejecución del edificio. Este hecho conlleva que los costes globales de la obra también se reduzcan. Por otro lado, al externalizar la producción de los elementos a una industria se reducen los equipos de trabajo en obra. De manera general, los operarios de la industria de prefabricados son obreros con mayorespecialización y calificación que las cuadrillas de trabajos de construcción “in situ”. Eso deriva en una reducción significativa de los accidentes laborales de los trabajadores. Finalmente, como la producción se realiza en un espacio dónde las condiciones de contorno están controladas, la gestión de los residuos generados es substancialmente más eficaz. Si a este factor, añadimos el hecho que el consumo energético es menor, se puede afirmar que la construcción industrializada es menos perjudicial para el medio ambiente.

Inconvenientes

Aunque los progresos en la cuestión han sido notables, el mayor inconveniente que tiene en la actualidad la construcción industrializada respecto a la construcción convencional sigue siendo la rigidez que provocan los elementos prefabricados en el diseño del proyecto. Por mucha versatilidad que tenga la planta de producción, es inviable que ofrezca la misma gama de formas y acabados que la construcción artesanal. De todas formas, si se tiene en cuenta esta desventaja des del inicio del proyecto, actualmente las empresas prefabricadoras ofrecen una suficiente oferta de productos que, generalmente, satisfagan las exigencias de los proyectistas.Además de la rigidez en el diseño, existe la problemática modular. En una construcción industrializada es complejo diversificar los componentes en diferentes industriales debido a la incompatibilidad entre las distintas marcas comerciales.Por otro lado, todavía existen cuestiones técnicas no resueltas satisfactoriamente. En el campo estructural, los elementos resistentes de un edificio deben resistir las


acciones a que está sometido de forma conjunta. Las soluciones actuales de uniones entre diferentes elementos estructurales de hormigón prefabricado no garantizan en su totalidad el monolitismo, con lo que no resultan eficaces sin realizar intervenciones “in situ”, especialmente en zonas sísmicas (Fig. 6).

Fig. 6: Colapso de edificios prefabricados por los efectos de un terremoto. 1988, Spitak (Armenia).

Otro inconveniente, des del punto de vista económico empresarial, es que la inversión inicial para desarrollar una industria de prefabricados es significativamente mayor que el de una constructora convencional, cuyo principal “modus operandi” es la subcontratación de los servicios.Finalmente hay un aspecto negativo que es propio de este país. La realidad cultural en España es reacia a realizar edificación industrial mediante la construcción industrializada. Ya sea por el rechazo del consumidor último o por intereses económicos de las constructoras que defienden el modo tradicional de construcción, el desarrollo y aplicación de los sistemas prefabricados de hormigón es significativamente menor que en el resto de los países europeos.

Objetivos a medio plazo

El principal objetivo que tienen los partidarios de la construcción industrializada es aplicar a la edificación residencial los mismos procedimientos de estandarización, modularidad, industrialización y tecnología, que se aplican en todos los demás campos de la actividad humana. Esto es, en definitiva, desarrollar la construcción industrializada abierta. Para ello se debe conseguir que componentes complejos de distintas procedencias y generados con diferentes formas de producción, bajo directrices de proyecto redactadas de forma lógica y con disciplina industrial, tengan como resultado, espacios construidos mayoritariamente a base de componentes producidos por empresas distintas.Por otro lado, es necesaria, en el contexto de la industrialización de la construcción, una renovación de formas, materiales, métodos de fabricación, resolución de juntas, etc. En este sentido, el objetivo es minimizar las actuaciones en la obra para garantizar el buen funcionamiento de los elementos prefabricados, ya que la construcción industrializada en seco minimiza el acopio de material y optimiza el tiempo de ejecución de la obra. Finalmente, el desarrollo de la prefabricación debe comportar una disminución de la siniestralidad laboral en el marco de la construcción.


Aplicaciones representativas

Para ilustrar el estado de la prefabricación, el autor ha creído conveniente adjuntar tres ejemplos representativos (dos nacionales y uno internacional) de las tendencias actuales en el ámbito de la construcción industrializada con elementos de hormigón.7.1 Casa Kyoto

La Casa Kyoto es la primera vivienda unifamiliar, a nivel nacional, construida a partir de elementos prefabricados de hormigón basada en criterios de edificación sostenible (Fig.7).

Fig. 7: Casa Kyoto

Desarrollada por el equipo de arquitectos Pich-Aguilera y producida por la empresa Prefabricats Pujol, destaca por un sistema de construcción industrializada abierta, que sintetiza calidad y funcionalidad en sus elementos. Es un edificio residencial de 250 m2 distribuidos en tres plantas. Tiene un coste garantizado desde la firma del proyecto y un plazo de entrega determinado en un máximo de cuatro meses. La solución constructiva modular industrializada permite la flexibilidad de espacios y evolución de la vivienda a nuevos usos, así como posibles readaptaciones y una personalización de los materiales (Fig.8).


Fig. 8: Interior Casa Kyoto

Los elementos estructurales de hormigón prefabricado de la Casa Kyoto (pilares, jácenas, paneles de fachada y placas de forjado) tienen un montaje en seco y hacen posible también su deconstrucción. Esta solución permite ahorrar hormigón, energía y agua en el proceso constructivo.

7.2 Zabalanga

Actualmente, en el barrio de Zabalgana (Vitoria), se están construyendo 156 viviendas íntegramente moduladas. A nivel nacional, representa uno de los primeros edificios que intenta recuperar la construcción industrializada en altura (Fig. 9) con el objeto de avanzar en criterios de sostenibilidad, industrialización y estandarización en el campo de la vivienda.

Fig. 9: Construcción de edificio plurifamiliar con elementos prefabricado de hormigón. Barrio de Zabalanga, Vitoria.

La redacción del proyecto y la dirección de obra de la promoción son a cargo del mismo equipo de trabajo que la Casa Kyoto, Pich-Aguilera arquitectos.El proyecto consiste en la construcción de un edificio plurifamiliar de planta baja, ocho plantas tipo y ático, destinado a albergar viviendas sociales. El programa se completa con locales en planta baja y aparcamiento en dos plantas de sótano. El edificio se dispone dividido en tres unidades edificatorias por encima de la cota de planta baja, en las que todo está modulado, optimizando al máximo luces estructurales, módulos de fachada, disposición y tipologías de cuartos húmedos, con objeto de simplificar y estandarizar el proceso de fabricación. De esta manera el proceso constructivo en obra se simplifica, favoreciendo la seguridad de los trabajadores, reduciendo tiempos de construcción y alcanzando niveles de calidad elevados (Fig. 10).


Fig. 10: Proceso constructivo de viviendas en altura.Barrio de Zabalanga, Vitoria.

7.3 Woolverhampton student hall

El Woolverhampton student hall será, cuando finalice su construcción en Septiembre del 2010, el edificio prefabricado más alto de toda Europa (Fig.11).

Fig. 11: Edificio Woolverhampton student hall.Woolverhampton, Reino Unido.

Ha sido diseñado por O'Connell East Architects. Con un uso de residencia para estudiantes, tiene 805 módulos habitables repartidos en 24 plantas. El tiempo de construcción es de, aproximadamente, 6 meses, mientras que si se hubiese construido de forma convencional, el tiempo de entrega seria de 30 meses.


CONCLUSIONES

Con las aplicaciones representativas mostradas anteriormente, queda patente que la construcción industrializada está significativamente más desarrollada en el resto de países europeos que en el territorio español. La desconfianza injustificada hacia los edificios prefabricados hace que los avances en la materia sean lentos y tortuosos.La industrialización abierta es una meta en cuya implementación deben estar implicados todos los agentes participantes: proyectistas, empresas constructoras, empresas productoras, administraciones y usuario final. El desarrollo de la prefabricación debe estar basado en una profunda coordinación dimensional, camino obligado para dotar la construcción de una movilidad e intercambiabilidad, así como de un mayor aprovechamiento de los recursos disponibles, premisas todas ellas fundamentales para resolver los problemas económicos y medioambientales de la edificación actual.


Investigacion Segundo Parcial

Documents

Transcript of Investigacion Segundo Parcial