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 Inclinadas
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
Elementos lineales COLUMNAS unión columna-zapata
Elementos lineales COLUMNAS unión columna-zapata
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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
Elementos planos PANELES V
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Elementos planos PANELES V
Elementos planos PANELES DE CERRAMIENTOS
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Elementos planos PANELES DE CERRAMIENTOS
FABRICACION PREPARADO DE ARMADURAS
Elementos planos PANELES DE CERRAMIENTOS
FABRICACION ARMADO DE MOLDES
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Elementos planos PANELES DE CERRAMIENTOS
FABRICACION COLOCACION DE ARMADURAS
Elementos planos PANELES DE CERRAMIENTOS
FABRICACION COLOCACION DE INSTALACIONES
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Elementos planos PANELES DE CERRAMIENTOS
FABRICACION 1º HORMIGON CARPINTERIAS Y AISLACION
Elementos planos PANELES DE CERRAMIENTOS
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 Inclinadas
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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Elementos Ornamentales y de terminación
Elementos Ornamentales y de terminación
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Elementos Ornamentales y de terminación
Elementos Ornamentales y de terminación
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Elementos Ornamentales y de terminación
Elementos Ornamentales y de terminación
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Elementos Ornamentales y de terminación
Elementos Ornamentales y de terminación
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CONCLUSION
CONCLUSION
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