Entrepisos prefabricados de concreto
Jaime Gomezjurado Sarria. IC. MA
En Colombia, en donde la cultura de la prefabricación ha sido muy baja con relación a otros países de la región, se han utilizado tradicionalmente sistemas de entrepiso prefabricados, puesto que se ha demostrado que la combinación del prefabricado con estructuras construidas en sitio es muy eficiente, principalmente porque se minimiza o elimina por completo el uso de formaleta y puntales y porque se logran entrepisos con poco espesor y buen acabado, con alto rendimiento durante la construcción. Frecuentemente se utilizan entrepisos prefabricados en proyectos en que las luces son cortas, tales como vivienda industrializada y autoconstrucción, así como también en aplicaciones en que requieren cubrir grandes luces como entrepisos para centros comerciales, edificios institucionales, hospitales y bodegas, entre otros.
Dependiendo del proyecto, se pueden utilizar sistemas parcialmente prefabricados, tales como prelosas o viguetas con bloques livianos, los cuales requieren mayor intensidad de mano de obra por las actividades de colocación de elementos, de acero y de concreto y tienen menor rendimiento que los sistemas totalmente prefabricados tales como los que utilizan placas alveolares, vigas Te y vigas doble Te, en los que las actividades a realizar en obra son menores.
En estructuras metálicas o prefabricadas de concreto, el uso de los entrepisos totalmente prefabricados es el más indicado por cuanto los tiempos de colocación son compatibles con la velocidad con la cual se construyen este tipo de estructuras, además resultan prácticamente obligatorios en proyectos con altos estándares de sostenibilidad, por cuanto los entrepisos prefabricados de concreto ofrecen, entre otros, los siguientes beneficios ambientales: Alta eficiencia de energía en su producción, posibilidad de ser reciclados, mínima disposición de residuos, fabricación con materiales naturales de consecución local y pueden contener materiales reciclables.
Los prefabricados para entrepiso trabajan por lo general como elementos simplemente apoyados en una o dos direcciones y se deben diseñar para soportar las cargas verticales y garantizar la acción de diafragma, que permita transmitir adecuadamente las cargas horizontales al sistema de resistencia lateral de la edificación. La selección del entrepiso más conveniente para cada aplicación y su espesor se estiman en función de la luz máxima a salvar, relación que se establece a partir de los criterios de vibraciones, deflexiones y de la calificación de resistencia al fuego.
Las especificaciones y tolerancias de los elementos prefabricados para la construcción de entrepisos están descritas en la norma ITG-07 “Specification for Tolerances for Precast Concrete” publicada por el Instituto Americano del concreto –ACI-. En esta norma, que contiene especificaciones para los prefabricados estructurales y arquitectónicos, presenta las características relacionadas con la geometría de los elementos que conforman los entrepisos, para asegurar que puedan ser adecuadamente ensamblados.
Sistemas parcialmente prefabricados
Viguetas con bloques livianos
Son entrepisos que se conforman por viguetas pretensadas o viguetas metálicas entre las cuales se colocan bloques aligerados o bovedillas que tienen por función garantizar la separación de las viguetas y servir de formaleta para el vaciado de la torta superior de concreto. Con este sistema se pueden cubrir de manera eficiente luces hasta de 6 metros con espesor total de entrepiso entre 15 y 25 cm de altura.
Los bloques livianos se fabrican con concreto de consistencia seca en las mismas máquinas vibrocompactadoras, utilizadas en la producción de adoquines y bloques, adicionando en algunos casos agregados de baja densidad, mientras que las viguetas pretensadas se fabrican utilizando concreto de peso normal y alta resistencia inicial utilizando equipos que permitan moldearlas o extruirlas en bancos de gran longitud. Las viguetas también se fabrican utilizando mezclas muy húmedas que son vaciadas dentro de formaletas. Algunas ventajas al utilizar el sistema de viguetas con bloques livianos se enumeran a continuación:
- Bajo peso total por metro cuadrado.
- Los elementos que componen el entrepiso son manoportables.
- Alto rendimiento en la instalación de viguetas con bloques.
- Buen aislamiento térmico y acústico.
- El entrepiso se puede pañetar por la parte inferior.
Prelosas
Las prelosas son elementos reforzados o presforzados, armadas en una o dos direcciones con espesor variable generalmente entre 5 cm y 8 cm, para cubrir luces hasta de 4 metros, las cuales se apoyan en los bordes de la estructura y permiten que se vierta sobre ellas el concreto para conformar una sección compuesta que actúa como una losa maciza. Durante la construcción las prelosas deben soportar las cargas necesarias para la colocación del acero y el concreto sobre ellas, por lo que en luces muy grandes se requiere el uso de puntales.
Las prelosas se ha utilizado con mucho éxito para salvar grandes luces grandes incorporando al entrepiso unas viguetas prefabricadas hasta de 12 m de longitud, las cuales tienen un sistema que normalmente es patentado, el cual permite que se puedan ensamblar en dos direcciones y se conforme una retícula sobre la cual se colocan prelosas cuadradas.
Las prelosas se fabrican con concreto de diferentes grados de consistencia, desde muy seca cuando se utilizan mesas vibratorias hasta consistencia autonivelantes cuando se utilizan baterías de formaletas.
Algunas de las ventajas de utilizar prelosas son las siguientes:
- Alta velocidad en la construcción.
- Orden y aseo en las obras
- Buen aislamiento térmico y acústico.
- No se requieren acabados en la parte inferior del entrepiso
Sistemas totalmente prefabricados
El diseño de un entrepiso totalmente prefabricado usualmente se lleva a cabo en dos etapas, un diseño Preliminar, en que se hace la modulación general de los prefabricados, incluyendo todas las acotaciones, dimensiones y detalles típicos para adaptarlas a los requerimientos de resistencia y funcionamiento de la edificación y un diseño final, en el que se definen los detalles de los prefabricados tales como distribución del refuerzo, conexiones y perforaciones.
Es frecuente que el prefabricador participe en el proceso de diseño con el arquitecto y el Ingeniero estructural del proyecto, por lo que normalmente antes de establecer el sistema de entrepiso la siguiente información es cuidadosamente revisada:
- Planos generales del proyecto, incluyendo las plantas de cada piso y dimensiones de la edificación.
- Especificaciones del proyecto.
- Códigos y reglamentos particulares de construcción que rigen en la edificación.
- Cargas verticales y horizontales por piso.
- Niveles de resistencia al fuego requerida.
- Requisitos de aislamiento acústico.
- Características de vibración requeridas.
- Cualquier restricción por deflexiones.
- Evaluación y aceptación de los cálculos de diseño del entrepiso cuando el fabricante los lleva a cabo.
Placas alveolares
Las placas alveolares son prefabricados presforzados aligerados que se utilizan para conformar sistemas de entrepiso o cubierta en cualquier tipo de estructuras, en Colombia se producen desde el año 2009 y dependiendo de las luces entre apoyos se especifican en espesores de 10 cm a 25 cm. Se fabrican con longitud a la medida de cada proyecto con un ancho estándar de 1,20 m o 0,60m, lo que permite hacer modulaciones para cualquier tipo construcción y utilizarlas para aplicaciones tales como, viviendas, oficinas, bodegas, centros comerciales y grandes superficies.
Producción de placas alveolares.
Las placas alveolares se fabrican sobre pistas de acero de gran longitud. Cada pista de tensionamiento es limpiada con una máquina multipropósito para aplicarle un desencofrante o desmoldante que evita que se adhiera el concreto una vez endurecido. Luego del alistamiento de la pista, se procede a la extensión de los alambres o torones, los cuales son anclados en los extremos de las placas. La tensión en los cables es aplicada por un gato hidráulico. Una vez que el acero se encuentra tensado, se sitúa la máquina moldeadora o extrusora sobre los carriles de la pista. Esta máquina recibe el concreto en sus tolvas, donde lo va vibrando y compactando. Al tiempo que la máquina avanza va depositando el concreto con la forma y dimensiones que corresponden a la placa alveolar que se está fabricando. La mezcla de concreto utilizada en el proceso de fabricación de la placa es de consistencia muy seca con una relación agua-cementante inferior de 0.4, lo cual permite que el moldeado de la placa no se derrumbe a pesar de quedar sin soportes laterales.
El curado puede realizar mediante transferencia de calor de la pista al concreto con un control de temperatura. Con el fin de conservar la humedad y temperatura, las placas son cubiertas con lonas durante un tiempo de 12 a 16 horas. Una vez el concreto alcanza la resistencia inicial mínima especificada, la cual es de 25MPa a 30MPa, las placas son cortadas de acuerdo con la longitud requerida para cada proyecto.
Las placas alveolares presentan longitudinalmente llaves de cortante, los cuales una vez sean vaciadas de concreto, proporcionan una junta longitudinal entre placas, que garantiza una adecuada transmisión de cargas tanto puntuales como distribuidas entre placas adyacentes haciendo que estas trabajen como un sistema de piso integral.
Las placas alveolares también pueden utilizarse como muros divisorios, elementos de cerramiento, fachada o incluso muros estructurales variando la junta longitudinal o llave de cortante a una junta machihembrada.
Ventajas
El uso de placas alveolares como sistema de entrepiso tiene las siguientes ventajas:
- Mínimo desperdicio. Son producidas a la medida de cada proyecto con maquinaría automatizada bajo estrictos controles de calidad que aseguran el mínimo desperdicio de material.
- Bajo peso. Las perforaciones longitudinales continuas o alvéolos reducen de manera importante el peso de las estructuras y por lo tanto los costos de la cimentación, de las columnas y de las vigas.
- Fácil Instalación Son rápidamente instaladas en el sitio de manera eficiente, limpia y ordenada, con mínimo equipo y mano de obra, reduciendo así los tiempos de construcción.
- Eliminación de Encofrados o Apuntalamiento No requieren cimbra de contacto o encofrado. Además, Proveen una plataforma segura y disponible inmediatamente después de instaladas para continuar con el resto de las actividades.
- Luces largas Las placas alveolares pueden acomodarse a grandes luces, resultando en amplios espacios libres de columnas. Pueden alcanzarse luces hasta de 9.5 m.
- Flexibilidad en el diseño Las placas alveolares pueden usarse en combinación con otros materiales de construcción incluyendo: muros de mampostería, muros o vigas de concreto prefabricado o in situ, concreto preesforzado o vigas de acero.
- Alta Capacidad de Carga Proveen la eficiencia de un miembro preesforzado en cuanto a capacidad de carga, rango de luces y control de deflexiones, manejando cargas pesadas como las requeridas en centros comerciales, parqueaderos, oficinas, apartamentos o almacenes, con espesores mínimos.
- Durabilidad El concreto y acero utilizado para la producción de las placas son de alta resistencia y cumplen con los estándares de calidad requeridos, asegurando una mayor durabilidad.
- Resistencia al Fuego Dependiendo del espesor de la losa y el recubrimiento del refuerzo, la resistencia al fuego puede llegar hasta 4 horas.
- Aislamiento Acústico Las placas alveolares pueden reducir la transmisión de ruido y pueden cumplir con diferentes requerimientos de aislamiento acústico para diferentes tipos de ocupación.
- Servicios Los alvéolos en las placas pueden ser usados como ductos de servicios para ocultar tuberías, cables eléctricos o telefónicos. Las perforaciones son realizadas por el fabricante durante el proceso de producción.
Todas estas ventajas traen como consecuencia menores costos totales de los proyectos (materiales, mano de obra, y financieros) cuando se compara con sistemas tradicionales de entrepiso.
Vigas Te y doble Te
Este sistema de entrepiso es conformado mediante la instalación consecutiva de vigas en forma de Te, doble Te o de canal invertido, las cuales conforman en la parte superior la superficie plana del entrepiso, la cual en algunos casos requiere de la colocación de un concreto de segunda etapa para conseguir la acción de diafragma. Cuando se utiliza vigas con acero convencional normalmente se pueden cubrir luces hasta de 4 m con altura de vigas de 20 cm, sin embargo para luces mayores se pueden especificar vigas preesforzadas, las cuales son eficientes para cubrir luces mayores a 15 m utilizando altura superior a 60 cm.
La fabricación de las vigas Te, doble Te o canal invertida se realiza sobre pistas o moldes de gran longitud en los que se fabrican de manera simultánea más de tres elementos utilizando concreto de alta consistencia o autonivelante, con alta resistencia a edad temprana y una relación agua-cemento muy baja.
Algunas de las ventajas de las vigas Te y doble Te se enumeran a continuación:
- Alto rendimiento de obra independiente de las condiciones climáticas.
- Buen acabado inferior
- Excelente resistencia y gran capacidad de carga
- A partir del montaje de estas vigas se proporciona una plataforma de trabajo inmediata.