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Boletín Técnico / Enero - Febrero 2015 / Número 53

La versatilidad de los prefabricados de concreto

El concreto prefabricado es un elemento arquitectónico y/o estructural (muros, vigas, losas, columnas, fachadas, etc.) que es fabricado utilizando moldes de una forma específica, en un lugar distinto al de su posición final en la obra.

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Los elementos prefabricados de concreto pueden estar reforzados con barras de acero de refuerzo convencional, acero de presfuerzo de alta resistencia o una combinación de ambos. El uso de acero de presfuerzo da lugar a elementos de concreto presforzados (pre y postensados - ver Ilustración 1).

En elementos pretensados, el acero de presfuerzo es sometido a un esfuerzo de tensión dentro de los moldes antes del vaciado del concreto, una vez que el concreto alcanza una resistencia mínima, se cortan los cables de los soportes del molde de tal manera que el esfuerzo en el acero sea transmitido al elemento de concreto como un esfuerzo a compresión. En elementos postensados, el esfuerzo es aplicado al cable después del vaciado del concreto.

 

vigas pretensadas

Ilustración 1. Vigas pretensadas en un puente vehicular 

Esta técnica de prefabricación ha potenciado el uso de elementos de concreto más esbeltos y livianos, con distancias entre apoyos mucho más largas, en comparación con elementos reforzados convencionalmente.

Economía y rapidez como punto de partida

Indudablemente, los prefabricados han buscado desde sus inicios facilitar la construcción rápida de obras de calidad, mediante la estandarización tanto de los elementos prefabricados en sí mismos, como de los procesos involucrados en su fabricación, manejo, transporte y colocación final en obra; facilidad que sin lugar a dudas es más difícil de obtener con la construcción convencional.

La fabricación industrializada de los elementos prefabricados, el control de calidad, la racionalización de los materiales (se conoce exactamente cuánto material requiere cada pieza), del tiempo (se conoce el tiempo necesario para su producción) y de la mano de obra favorecen la obtención de altos rendimientos de construcción.

Sin embargo, esto no debe interpretarse de forma simplista, relegando el uso de los prefabricados a soluciones puntuales de rapidez y economía. Hoy en día los prefabricados pueden ser utilizados como alternativa viable en casi cualquier tipo de construcción, ya sea para remplazar la construcción convencional o para complementarla.

La prefabricación ha permitido tomar un material de tanto potencial, pero de naturaleza heterogénea y relativamente volátil a los cambios en las condiciones que lo rodean como es el concreto, y llevarlo a límites, hasta hace poco tiempo, insospechados.

Versatilidad para el desarrollo

La versatilidad de los prefabricados de concreto permite utilizarlos en una amplia gama de construcciones civiles, militares, de infraestructura vial, portuaria y aeroportuaria, residencial, industrial, institucional, etc.

Los avances en la fabricación han permitido el desarrollo de soluciones específicas que van desde los más retadores requisitos arquitectónicos, hasta las más altas exigencias estructurales, incluso soluciones integrales que conjugan las fortalezas estructurales del sistema con las ilimitadas posibilidades arquitectónicas que pueden conseguirse hoy en día.


Versatilidad de formas

Los avances en los aditivos de concreto y en las mismas formaletas utilizadas para moldear el concreto, han permitido alcanzar una amplia variedad de elementos prefabricados según las necesidades de los proyectos.

Los elementos comúnmente prefabricados incluyen:

  • Pisos y techos
  • Muros
  • Elementos estructurales (vigas, columnas, etc.)
  • Pilotes
  • Componentes modulares.

Sin embargo, piezas con tamaños y formas específicas pueden crearse a fin de satisfacer las necesidades del proyecto.

Versatilidad estética

Los prefabricados de concreto permiten a los diseñadores crear una amplia gama de posibilidades arquitectónicas, con una combinación única de formas, colores y texturas que pueden conseguirse, inclusive, en un mismo elemento.

Esta versatilidad es posible gracias al sinnúmero de técnicas que son capaces de dar un giro a los acabados convencionales en el concreto. Entre estas técnicas se destacan el uso de formaletas con un patrón deseado, uso de agregados de colores, cementos blancos, uso de pigmentos, colorantes y ácidos, entre otros.

 Esta amplia variedad de técnicas, unidas al alto desempeño del concreto prefabricado, permiten disminuir de manera significativa los costos de mantenimiento durante la vida útil de la estructura, puesto que integran los acabados sin la necesidad de colocar capas adicionales después de la construcción, tal es el caso de las pinturas, repellos y otras técnicas de acabado.
 

Combinacion acabados

Ilustración 2. Fachada integral en el muro prefabricado

Fuente de la foto: http://www.pci.org/ 

Versatilidad en el diseño

Los prefabricados de concreto pueden utilizarse como elementos estructurales primarios. Un buen diseño es capaz de soportar cargas vivas, cargas muertas, de sismo, de viento, etc. La versatilidad permite adoptar casi cualquier forma, incluso curvas o radiales, con una amplia flexibilidad en cuanto a puntos de conexión y transferencia de cargas.

La clave en los sistemas estructurales basados en elementos prefabricados consiste en alcanzar la unión de todo el sistema como un todo, en otras palabras, la clave está en las conexiones entre los elementos.

Los sistemas estructurales basados en elementos prefabricados pueden ser diseñados como muros de corte, marcos resistentes a momentos o como sistemas híbridos.

Muros de corte

Los sistemas de muros de corte utilizan combinaciones de columnas, vigas y muros para transferir las cargas gravitacionales hacia la fundación, pero sobre los muros o secciones especialmente diseñadas (ductos de los ascensores por ejemplo), recaen las cargas laterales como el viento. Los muros de corte pueden ser colocados tanto en el interior como en el exterior de la estructura.

Marcos resistentes a momentos

Los marcos resistentes a momentos son aquellos en los que se proporciona un grado de restricción a la rotación (grados de libertad) entre los componentes verticales (usualmente columnas) y los componentes horizontales (comúnmente vigas o trabes). Luego este sistema resiste las cargas laterales impuestas sobre la estructura.

Sistemas híbridos

Los prefabricados de concreto también pueden ser utilizados en combinación con otros materiales de construcción, por ejemplo el acero o el mismo concreto vaciado en el lugar, esta combinación da lugar a sistemas estructurales híbridos que aprovechan las ventajas de cada uno de estos materiales.

Ejemplos de estos son los paneles arquitectónicos de concreto prefabricado que pueden ser soportados por marcos de acero estructural o concreto vaciado en el sitio. Asimismo, las vigas doble T pretensadas y prefabricadas utilizadas en entrepisos de sistemas convencionales, también son un ejemplo de este tipo de sistemas.


Pavimentos de concreto: Todo inicia con una buena mezcla

La construcción de pavimentos de concreto es especialmente sensible a la correcta elección de la mezcla de concreto, sus propiedades y los materiales constituyentes. Una mezcla apropiadamente diseñada, producida y controlada permitirá el desarrollo normal de las obras de colocación, vibrado, acabado, curado, corte de juntas y puesta en servicio.

Independientemente de la metodología de diseño empleada, la mezcla de concreto obtenida a partir de los trabajos de laboratorio, debe asegurar la obtención de las propiedades necesarias para la obra. Estas propiedades comprenden las características de la mezcla en estado fresco y en estado endurecido.

En cuanto a las propiedades de la mezcla de concreto fresco, pueden mencionarse, sin limitarse necesariamente a ellas, el revenimiento, el contenido de aire, temperatura de la mezcla y la masa volumétrica. La obtención de estas propiedades de manera relativamente constante, reduce considerablemente los problemas que puedan presentarse durante los procesos de construcción.

Por ejemplo, el revenimiento, mismo que es elegido a partir de los equipos utilizados en la colocación del concreto, debe ser obtenido de manera satisfactoria y constante durante los trabajos de mezclado. Ver Ilustación 1.

Variaciones del revenimiento fuera de las tolerancias especificadas se traducirá en problemas de construcción:

  • Caídas de borde (en el caso de pavimentadoras de formaleta deslizante),
  • Retrasos en los trabajos de enrasado, acabado y corte,
  • Textura superficial inadecuada,
  • Sangrado excesivo,
  • Segregación,
  • Estabilidad volumétrica (agrietamiento prematuro),
  • Entre otros.

En estado endurecido, la propiedad por excelencia es la resistencia mecánica, sin embargo también puede considerarse la resistencia al desgaste superficial o la resistencia a agentes químicos, en el caso que el pavimento esté expuesto a tales agentes.

La resistencia mecánica de los pavimentos debe estar referida a la resistencia a flexión o módulo de ruptura del concreto (MR, ASTM C 78). El control de la mezcla mediante pruebas de compresión (f'c) durante la construcción de la obra, es aceptable únicamente cuando se cuenta con datos de correlación específicos para la mezcla de trabajo entre MR y f'c.

Mezcla pavimentadora deslizante

Ilustración 1. Mezcla de concreto de bajo revenimiento para ser colocada con pavimentadora de formaleta deslizante


¿Sabía usted?

Que casi cualquier agua natural que sea potable puede utilizarse como agua de mezclado para la fabricación de concreto. Sin embargo, impurezas excesivas pueden causar problemas en el tiempo de fraguado, estabilidad volumétrica y resistencia, además pueden originar eflorescencias y corrosión del acero de refuerzo.

ASTM C 1602 Especificación Estándar para el Agua de Mezclado Usada en la Producción de Concreto de Cemento Hidráulico cubre los requisitos de composición y comportamiento para agua usada como agua de mezcla. Esta define fuentes de agua y proporciona los requisitos y frecuencias de ensayo para cuantificar las fuentes de agua individuales o combinadas.

Agua mezclado

Ilustración 1. Agua de mezclado para la producción de concreto

Fuente de la foto: http://konstruir.es.tl/Concreto-Normal-Pre-Mezclado.htm