Los prefabricados en la rehabilitación de estructuras
Jaime Gomezjurado Sarria. Ingeniero Civil. M. A. Manufacturas de Cemento S.A.
Los elementos prefabricados de concreto evolucionan constantemente y se utilizan cada vez más como una herramienta en diferentes aplicaciones de la industria constructora. Las innovaciones tecnológicas en los materiales en la rehabilitación de estructuras, en los moldes y acabados hacen posible utilizarlos ahora como una manera para reducir el costo de las obras. Este artículo muestra diversas opciones que están a la orden del día en el momento de rehabilitar estructuras, y se acompañan con ejemplos reales.
Como se hace en la construcción de estructuras nuevas, al utilizar prefabricados en la rehabilitación deben determinarse el tamaño y el peso de los elementos de acuerdo con la conveniencia para su manejo, transporte y montaje. Además, debe tenerse cuidado especial en revisar los accesos para los equipos que se utilizarán durante la instalación, las áreas y las alturas libres, para planificar la mejor manera de almacenar, manejar e instalar los elementos. En general, los prefabricados para rehabilitar estructuras se elaboran sobre medidas para cada proyecto, por lo que es importante considerar en el momento de diseñar los elementos la forma como se fabricarán, para producir la mayor cantidad de elementos utilizando un mismo molde.
La principal ventaja de los prefabricados de concreto para rehabilitar estructuras es que son fabrica- dos bajo condiciones controladas y en plantas por fuera de la obra, al mismo tiempo que se efectúan las demoliciones y otros trabajos en la construcción. Con esto se acortan los plazos de ejecución y se lo- gran altos niveles de calidad. Es posible prefabricar elementos como vigas, columnas, muros, placas de entrepiso, graderías, estribos y tableros para puentes, elementos arquitectónicos y, en general, cualquier parte de la estructura o de los acabados originales que deban ser reemplazados.
Rehabilitación de fachadas
Una de las aplicaciones más frecuentes de los prefabricados es la rehabilitación de fachadas, para lo cual se pueden utilizar elementos de concreto reforzado con fibras de vidrio (Glass Reinforced Concrete, GRC por su sigla en inglés) y muros con armadura convencional y/o acero preesforzado que se adosan a la estructura mediante anclajes de diversos tipos, inmediatamente después de la demolición o la remoción de la fachada que se va a reemplazar.
Por su bajo peso –que puede ser de tan solo 45 kg/m2– los paneles de GRC son una excelente solución en aquellas aplicaciones donde se necesita disminuir la carga muerta de las estructuras. Son, además, una magnífica alternativa para rehabilitar fachadas con superficies irregulares y/o cargadas de detalles arquitectónicos, pues permiten reproducir muy bien las diferentes formas, colores y texturas de los acabados originales y dar la misma apariencia que tenían la piedra, el yeso, el ladrillo, la madera o el concreto originales. Por esta razón –considerando, además, su durabilidad– el concreto reforzado con fibras de vidrio se utiliza frecuentemente para rehabilitar inmuebles de valor histórico como templos, museos y edificios institucionales.
Dependiendo del tamaño, los páneles de concreto reforzado con fibras –cuyo espesor es general- mente menor a 2 cm– pueden estar unidos a un bastidor metálico que se ancla a la estructura o pueden tener nervaduras con el mismo concreto. Tanto el bastidor metálico como las nervaduras aportan la rigidez necesaria para evitar deformaciones durante la vida útil y transmiten la carga a la estructura a través de los anclajes.
Por su bajo peso y diversidad de acabados, los páneles también se emplean para revestir fachadas deterioradas sin necesidad de demolerlas.
Los muros con armadura convencional o con acero preesforzado se utilizan principalmente para rehabilitar fachadas planas y ofrecen la posibilidad de incrementar el rendimiento en la instalación gracias a los grandes formatos que permiten construir. También se utilizan formatos pequeños, de preferencia en edificios altos; en zonas densamente pobladas, en lugares donde los equipos para izaje o manejo deban colocarse sobre las placas o vigas de la edificación, o en estructuras con formas planas pero irregulares.En la producción de los prefabricados para la reconstrucción de fachadas es frecuente utilizar formaletas metálicas o moldes de caucho o de silicona, los cuales pueden diseñarse para que cada pieza a prefabricar permita conservar la forma original del edificio en re- habilitación. Se utilizan concretos con bajas relaciones agua/material cementante, consistencias secas a fluidas y resistencia a compresión superior a 35 MPa.
Para aumentar los plazos de mantenimiento y prolongar la duración de las fachadas rehabilitadas, las juntas entre los prefabricados se tratan con productos elastoplásticos que asimilan los movimientos diferencia- les que se presentan en los paneles a consecuencia de los cambios térmicos. A la superficie exterior se le aplican hidrófugos que repelen el agua y que en algunos casos pueden llevar pigmentos que reafirman el color.
Rehabilitación de estructuras
A continuación, se presentan algunos casos de rehabilitación de estructuras con valor histórico en los que se han utilizado prefabricados de concreto. Tienen como común denominador el tratarse de obras limpias, rápidas, que preservan la arquitectura original y la vida de servicio.
Puente Hilhurst (Lousie)
Entre muchos casos de rehabilitación de puentes con utilización de prefabricados de concreto, se destaca el puente Hilhurst (Lousie) de 75 años de servicio, en el centro de Calgary, Canadá. Fue intervenido en la década de 1990 y se constituye en una obra ejemplar por la pre- cisión, la rapidez de ejecución, el bajo impacto urbano y el respeto por el diseño original.
La rehabilitación se realizó con el desarrollo de varias soluciones estructurales adecuadas a los cortos plazos de ejecución, conservando la apariencia original y con mínima interrupción del tráfico. En su reconstrucción se utilizaron prelosas pretensadas de concreto para conformar el tablero, escaleras y andenes prefabricados, así como barandas que permitieron ejecutar la obra en el breve plazo de tres meses y medio.
Los prefabricados fueron instalados mientras se realizaba la demolición de la antigua estructura, ajustando cada actividad a una estricta planeación que permitió realizar actividades simultáneas en los diferentes frentes de obra, sin que ninguna de ellas interfiriera con las de- más. En el proyecto fueron utilizados cerca de 500 elementos prefabricados.
Los prefabricados y la obra
Las prelosas pretensadas de concreto para conformar el tablero del puente fueron diseñadas en una sola di- rección, con ancho de 2 m, largo de 4 m y espesor de 12,5 cm, de manera que sirvieron como formaleta autoportante para recibir en obra el concreto de segunda etapa que conformó la estructura final del tablero. Todo ello eliminó el uso de parales y formaletas. No se utilizaron conexiones mecánicas entre las prelosa y el concreto vaciado en sitio, a excepción de los extremos, donde los cables de las prelosas se extendieron dentro de las placas de borde que conforman los andenes peatonales. La superficie superior de las losas se dejó intencionalmente rugosa a fin de mejorar la adherencia. La resistencia de diseño de las prelosas fue 35 MPa.
Los andenes prefabricados tenían una ranura que se ensamblaba con las prelosas y brindaba apoyo temporal al tablero, mientras que la segunda etapa de concreto desarrollaba la resistencia para resistir las cargas muertas y vivas de diseño. La superficie de los andenes y de las escaleras llegó de la planta de prefabricados con el acabado definitivo y en concreto con resistencia de 30 MPa.
Las barandas prefabricadas se construyeron con la geometría original en secciones de 3,66 m de longitud y se conectaron a la estructura para que trabajaran mono- líticamente con los postes fundidos en los extremos.
Estadio Horseshoe
La Universidad del Estado de Ohio, Estados Unidos, propietaria del estadio Horseshoe construido al inicio de la década de 1920, necesitaba renovar el recinto y ampliar su capacidad bajo las premisas de no interrumpir la realización de eventos deportivos durante las obras de renovación y de preservar la apariencia clásica del estadio. Se buscaba un sistema constructivo flexible, el cumplimiento seguro de los cronogramas de obra y alta velocidad en la ejecución, por todo lo cual fue seleccionada la alternativa de rehabilitación con prefabricados de concreto.
Durante la rehabilitación del estadio, que finalizó en 2002, no se suspendió ninguno de los partidos programados en las temporadas de fútbol americano.
La principal ventaja de los prefabricados de concreto para rehabilitar estructuras es que son fabricados bajo condiciones controladas y en plantas por fuera de la obra, al mismo tiempo que se efectúan las demoliciones y otros trabajos en la construcción.
En obra se vaciaron las columnas y plataformas, como también algunas vigas pretensadas en forma de L y los páneles distintivos del estadio con el símbolo en O, los cuales se instalaron en el perímetro del óvalo.
Características de los prefabricados
Los páneles arquitectónicos para el exterior tienen una cornisa igual a la de los muros originales y presentan texturas y acabados similares con chorro de arena. Sin embargo, algunas fachadas contrastan intencional- mente con las antiguas y son fácilmente identificables porque tienen menor espesor (de 152 mm a 402 mm) y diseño contemporáneo.
Las graderías se realizaron con longitudes entre 12 m y 14 m, con triple altura, lo que permitió acelerar la velocidad de izaje y reducir el número de juntas y de conexiones respecto a las requeridas para graderías tradicionales de doble altura. Se mejoró, además, la logística de trans- porte al lograr que cada camión pudiera llevar una grade- ría por viaje. La resistencia del concreto fue 35 MPa.
Casa Douglas
Es una edificación histórica en Chicago, Estados Unidos. Se construyó a principios del siglo XX y cuenta con gimnasio y salones para conferencias que son utilizados por el Distrito de Parques de la ciudad. En el pórtico de acceso tenía una viga de acero que estaba en avanzado estado de corrosión y un dintel de piedra con los anclajes deteriorados, por lo que en el año 1995 fue rehabilitada utilizando vigas prefabricadas de concreto.
Características de los prefabricados
Las vigas prefabricadas, forma de L y luces aproximadas de 4 m, se apoyaron en las columnas existentes y fueron calculadas para resistir la carga de la cubierta. A ellas se adosaron los dinteles en piedra originales. Se les dejó en la cara visible apariencia de piedra de manera que no se distingue que la intervención fue realizada en concreto. Para lograr las vigas con aspecto rocoso se utilizó una formaleta que imita los detalles de las piedras retiradas y una mezcla de concreto del mismo color.
