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ene. 24 de 2019
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Resumen:

Las edificaciones prefabricadas como cualquier otro tipo de obra exigen planeación y el seguimiento de etapas en el proceso constructivo. Este artículo describe cada una de las etapas ofreciendo una guía de interés para el lector.

*Artículo escrito por Ing. Leonardo Fabio Gómez Caselles e Ing. Miguel Ángel Rodríguez Perdomo, CPA Construcciones Prefabricadas S.A.

Diseño y planeación

En esta etapa es importante evaluar previamente la viabilidad de la prefabricación, para lo cual se consideran variables básicas como la altura de la edificación -hoy día se han construido hasta doce pisos con resultados exitosos-, el volumen o número de viviendas o torres a construir, esto con el fin de amortizar los costos del equipo de izaje y de la formaleta particular del proyecto, su ubicación del proyecto, las condiciones de accesibilidad y la topografía del terreno; estos últimos son factores determinantes para la logística y transporte de los prefabricados.

Diseño arquitectónico

Superados los aspectos de planeación, se inicia una fase de recopilación de diseños arquitectónicos para su posterior transformación y/o modulación a elementos prefabricados con lo cual se estandarizará el proyecto y definirán unas formaletas de elementos a fabricar. Paralelo a la modulación, la edificación es sujeta a evaluación y modelación estructural para sus respectivos análisis de carga, reacciones y memorias de cálculo. 

Una gran ventaja del sistema es que, adicional a los planos arquitectónicos, para considerar completo el diseño de la edificación con paneles prefabricados, son requeridos los planos de instalaciones domiciliarias: así, las tuberías eléctricas y de telecomunicaciones van embebidas en el elemento prefabricado, mientras que las hidráulicas y de gas se incluyen a través de regatas o negativos sobre la superficie del elemento, trazando el recorrido de la respectiva red, haciendo más sencillo en obra su instalación.  

Fachada planta de generación eléctrica, Yumbo, Valle

Pie de foto: Fachada planta de generación eléctrica, Yumbo, Valle.

Crédito: Andrés Valbuena - Plataforma Arquitectura.

Diseño estructural

Sísmicamente funcionan como elementos independientes en un plano, en voladizo, fijos en la base y vinculados entre sí por las placas de entrepiso, las cuales actúan como diafragma rígido. El apoyo de los elementos de entrepiso debe ser mayor a 2,5 cm y las placas se analizan como elementos simplemente apoyados en los muros.

Los elementos de la estructura prefabricada, sometidos a cargas verticales como los muros de concreto reforzado, son de espesor variable: 8 cm para edificios hasta de cinco pisos, 10,5 cm para edificios hasta de nueve pisos y 20 cm para muros de contención en sótanos y parqueaderos. La resistencia a la compresión del concreto varía entre 21 y 28 MPa dependiendo del diseño, que obedece a su uso, zona de ubicación y clasificación en riesgo sísmico. Los muros tienen armadura tanto horizontal como vertical, que son incluidas durante el proceso de fabricación en planta.

Las placas de entrepiso en los edificios prefabricados son elementos macizos en concreto reforzado. Como alternativa se pueden usar placas alveolares de 10 cm de espesor, presforzadas, con alambres de retracción y más de 42 MPa de resistencia a la compresión. Se construyen vínculos entre las placas y los muros en los puntos en los cuales haya armadura vertical y en puntos intermedios con el fin de lograr una integridad en el funcionamiento como diafragma en caso de movimientos sísmicos.

La cimentación es variable según las características particulares del terreno donde haya de levantarse la construcción. En todo caso se dejan los anclajes para la armadura vertical que tengan los muros. En las cimentaciones se debe considerar el paso de tuberías de acometidas, ya que no deben invadir el espacio de vigas y refuerzo.

Los sistemas estructurales de muros han sido reconocidos como muy eficientes durante movimientos sísmicos, especialmente cuando tienen características dúctiles, es decir, tienen capacidad de deformarse para disipar la energía, trabajando en flexión, aunque solo exista continuidad vertical de la armadura en los bordes del muro. Para lograr esto, deben cumplirse las siguientes condiciones:

  • Mortero de resistencia controlada en la unión de muros y placas.
  • Continuidad de la armadura vertical, garantizada con soldadura de los refuerzos principales según criterios de la NTC 4040.
  • Colocación de refuerzos transversales en las uniones, capaces de absorber la fuerza de corte en los niveles respectivos y debidamente anclados a la armadura longitudinal.

Fachadas con paneles de hormigón, Centro Cultural Aeronáutico, España

Pie de foto: fachadas con paneles de hormigón, Centro Cultural Aeronáutico, España (2008-2009)

Créditos: Escofet www.escofet.com

Formaletería

Una vez cumplida la etapa de diseño, comienza la fabricación de la formaleta metálica para el proyecto y de acuerdo con su geometría se disponen los elementos a fundir de forma horizontal, en mesas, y de forma vertical, en baterías con paneles agrupados. Por lo general y como mínimo se considera la formaleta de dos apartamentos o casas tipo, una derecha y una izquierda, que ofrece una capacidad mensual en producción de 40 a 48 unidades de vivienda; capacidad que puede aumentar con mayor número de formaletas, dependiendo de la velocidad requerida del proyecto y la cantidad de torre-grúas o equipos de izaje disponibles en la obra.

En la formaleta para cada elemento se consideran cajas de conexión lateral y vertical, que permitan en la obra vincularlos garantizando la continuidad del refuerzo principal para la estructura.

Producción

Una planta de prefabricación de paneles en concreto requiere una distribución e infraestructura básica en la que se consideran: zona de aceros, zona de fundición y zona de curado y almacenamiento. Además, debe estar provista con equipos de manipulación, mezclado y vibración industrial de concreto y de transporte. El alcance, variaciones y grado de detalle de la planta dependen del carácter fijo o móvil de esta.

Una vez fabricadas y dispuestas las formaletas en la planta, el área de producción inicia el armado y fundición de cada uno de los elementos que conforman el proyecto. En el proceso se efectúa el cálculo de cantidades del plano de cada elemento para determinar acero a colocar, volumen de concreto a producir, tubería y accesorios eléctricos a instalar. Todo lo anterior bajo estricta supervisión y controles de calidad que garantizan un real sistema constructivo industrializado. Así, una vez fundidos los elementos, son extraídos luego de 16 horas y llevados a la zona de curado, para después de un mínimo de 2 días liberarse para transportarlo a la respectiva obra destino.

Almacenamiento de elementos prefabricados

Pie de foto: almacenamiento de elementos prefabricados.

Créditos: CPA Construcciones Prefabricadas S.A.

Transporte

El transporte de los prefabricados entre la planta y la obra se realiza utilizando tractocamiones acondicionados con soportes especiales de carga y/o almacenamiento, que garanticen eficiencia en el peso a transportar y faciliten el descargue y montaje de los elementos; de allí la importancia con el área logística y de despacho en la coordinación y programación de estos.

Montaje

La cimentación previamente diseñada y construida para el sistema prefabricado, considera arranques y conexiones de acero para vincularse con la edificación a través de los extremos inferiores de cada uno de los muros prefabricados que conforman el primer piso.

Así, el montaje consiste en instalar elemento por elemento con la secuencia de ensamble especificada en el plano de montaje, secuencia hecha de tal manera que se coloquen consecutivamente los muros que estarán unidos entre sí para ir conformando los espacios respectivos.  Luego se instalan las placas teniendo cuidado con el plomado y nivelación de cada elemento, así como la conexión y/o unión soldada de estos que garantiza la continuidad e integración estructural de la edificación.

Detalle de montaje

Pie de foto: detalle de montaje.

Créditos: CPA Construcciones Prefabricadas S.A.

Posterior a la liberación de las uniones soldadas por parte de inspectores calificados, se realiza el llenado de juntas con mortero de alta resistencia y baja contracción, que en paralelo con la operación de empalme de tuberías eléctricas, completa el proceso constructivo de muros interiores de la estructura. Con el resane e impermeabilización de juntas de fachada se culmina el proceso constructivo de la edificación.

Nota aclaratoria de responsabilidad: Las observaciones contenidas en este documento son de carácter informativo y deben ser aplicadas y/o evaluadas por el constructor o usuario solamente en caso de considerarlas pertinentes. Por lo tanto, estas observaciones no comprometen a Argos, a sus filiales o a sus subordinados.

Una planta de prefabricación de paneles en concreto requiere una distribución e infraestructura básica en la que se consideran: zona de aceros, zona de fundición y zona de curado y almacenamiento.

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Conclusión

Evaluar previamente la viabilidad de la prefabricación, iniciar la fase de recopilación de diseños arquitectónicos para luego transformarlos en elementos prefabricados con lo cual se estandarizará el proyecto y se definirán unas formaletas de elementos a fabricar; comenzar con la fabricación de la formaleta metálica para el proyecto, seguido por el armado y fundición de cada uno de los elementos que lo conforman, para después pasar al transporte de los prefabricados entre la planta y la obra, y terminando con el montaje de cada uno de los elementos.

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