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Tecnología aplicada al prefabricado mediante diseño de conexiones según ACI 318 – Experiencias en Japón y EEUU

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Novedades Tecnológicas | Grandes Áreas de pisos industriales sin juntas

Diseñar y construir un piso que responda a exigentes requerimientos de planeidad y nivelación que demanda un piso industrial de alto estándar, como los que se encuentran en los grandes centros de distribución logística, por ejemplo, ha requerido que se desarrollen técnicas y procedimientos que permitan alcanzar grandes áreas de pisos libres de juntas, con el propósito de asegurar que los efectos que produce la existencia de estos elementos no afecten o incidan en los desplazamientos y maniobras de vehículos de carga, garantizando su estabilidad aun cuando deban realizarse movimientos de carga a grandes alturas (mínimo cabeceo y/o probabilidad de volteo del vehículo y la carga).

Teniendo en cuenta lo anterior, en Chile existe una oferta de materiales, técnicas y procedimientos que permiten alcanzar este objetivo. Es por ello que en este artículo se entregará una definición de cada una de ellas y se explicarán sus principales diferencias para que, a partir de la descripción conceptual, se obtenga un mayor conocimiento que permita diferenciarlas y comprender cómo es que se logra -en cada caso- disminuir la presencia y frecuencias de juntas, haciendo cada vez mayor la distancia entre las mismas.
El primer aspecto por el cual hay que partir, es que el hormigón, en general, se retrae en su natural proceso de secado y, también, tiene una baja resistencia al fisurarse cuando dicha retracción se produce. Pues bien, estas características inherentes a todo hormigón, requieren considerar cortes y juntas en aquellas losas de grandes dimensiones para así evitar la aparición de fisuras incómodas, de formas y lugares aleatorios.

Un aspecto importante que las juntas también ayudan a controlar, es el fenómeno de alabeo y, por ende, los procedimientos que se utilicen para optimizar y disminuir la cantidad de juntas deben responder al control y disminución (al máximo posible) del alabeo de las losas de hormigón y, a su vez, alcanzar una condición ideal para el tránsito repetido de equipos de ruedas duras.
Si bien las juntas permiten disminuir las tensiones provocadas por las contracciones que sufre el hormigón en su proceso natural de endurecimiento, la existencia de las juntas en sí mismas también son una fuente de incomodidades o inconvenientes si es que no se ejecutan correctamente. Y es que una junta demanda rigurosidad y cuidado. Para los trabajos de aserrado, exigen un adecuado manejo y limpieza de la zona de corte previo y posterior a la colocación de sellantes en las juntas e implican labores de mantenimiento para que las mismas no generen problemas a futuro. Por lo tanto, es relevante evitar demasiados cortes y juntas, debido a que son lugares con potenciales problemas de mantención (más juntas que sellar, y resellar cada vez que sea necesario), reparaciones de desconches o roturas de aristas; eso sin contar las incomodidades en la conducción de montacargas y la incidencia que pueden llegar a tener en la accidentabilidad por la misma razón.

Pisos con Hormigón de Retracción Compesada

Una alternativa para obtener grandes áreas sin juntas, es la aplicación del hormigón de retracción compensada, una técnica que basa su tecnología en el uso de un hormigón expansivo que, cuando está debidamente restringido por la armadura u otros medios, posee una expansión inicial igual o ligeramente superior a la retracción por secado prevista. Debido a la restricción, durante la etapa de expansión, el hormigón experimenta una cierta precompresión, la que luego se alivia durante la etapa de retracción. El resultado esperado es que, en su estado final de equilibrio, el hormigón permanezca con tensión nula o con una ligera tensión de compresión residual, de modo de eliminar el riesgo de fisuración y tener alabeos insignificantes.
Para lograr paños de grandes dimensiones sin juntas, se debe iniciar desde las etapas de concepción y diseño estructural del piso, pasando por la definición de las características requeridas que debe cumplir el hormigón, para finalmente efectuar una adecuada aplicación debidamente planificada por parte de personal especializado.
El primer paso del montaje contempla recabar todos los antecedentes de solicitaciones mecánicas durante su vida de prestación de servicio, con lo cual se diseña el espesor y dimensiones de los paños del piso y las características resistentes del hormigón tanto a la compresión, como al ataque de agentes externos, como lo son los ciclos hielo-deshielo en el caso de frigoríficos, ácidos en el caso de la agroindustria y similares, entre otros. Posteriormente, se debe establecer la dosificación del hormigón a fin de que sea capaz de cumplir con los requerimientos establecidos en la etapa anterior.

El piso de retracción compensada se caracteriza por contener un hormigón expansivo y una enfierradura que contiene esta expansión y luego actúa como un “resorte” para devolver el hormigón a su tamaño original.

Una vez colocado el hormigón en estado fresco, se deben aplicar los procesos adecuados de esparcimiento y compactación, para finalizar en un proceso de curado que permita lograr las características y desempeños inicialmente especificados.

Una de las recomendaciones importantes para los pisos de retracción compensada, es que se debe ejecutar en forma de paneles relativamente cuadrados, en las aplicaciones que se han construido en los últimos años en Chile, sus dimensiones han estado entre los 35 y 45 metros de largo por lado.
Después, el piso se trabaja con máquinas alisadoras, proceso que se realiza en varias etapas para lograr la máxima densificación del hormigón en su superficie, consiguiendo así una dureza superficial capaz de resistir el efecto abrasivo de las ruedas de grúas y transpaletas que circulen por el recinto. Al finalizar este alisado en fresco, el hormigón se satura en agua y se mantiene en esa condición por al menos siete días para lograr la correcta hidratación del cemento y del componente expansor.

Pisos con Hormigones de Estabilidad Dimensional (Control de Cambio Volumétrico)

Este sistema de pisos emplea un hormigón que se diseña pensando en que sea capaz de absorber de manera óptima la retracción hidráulica propia del hormigón eliminando el riesgo de fisuración debido a esta causa.
Esta tecnología se basa en generar una expansión en la etapa más joven del hormigón logrando que sus microscópicos cristales sean traccionados para mitigar el efecto de encogimiento que le impone el fenómeno inherente de retracción posterior. Pues bien, esta solución permite que el hormigón incursione en la zona de tracción, la cual no genera fisuramiento por ser un hormigón al cual se le ha aumentado su capacidad de extensibilidad (capacidad de deformarse sin agrietarse) y así asegurar grandes dimensiones sin juntas, pero también sin armaduras o mallas electrosoldadas.

En síntesis, los pisos construidos empleando hormigones de estabilidad dimensional responden a un diseño que permite enfrentar el desafío del alto estándar de pisos industriales en lo referente a planeidad y grandes áreas sin juntas, apelando a un tipo de hormigón que controla el cambio volumétrico a través de una reducción de la retracción total y un aumento de la capacidad de estirarse sin fisuras (extensibilidad) y obviando la armadura de refuerzo. En caso que por alguna razón el hormigón no pudiese por si solo controlar el cambio volumétrico se utilizan fibras que contribuyen a este fin.

Pisos con hormigones postensados

Dentro de esta gama de soluciones para pisos industriales en donde se requiere simplificar la cantidad de juntas, se encuentran los denominados pisos postesensados, una solución que permite materializar pisos libres de juntas a través de un sistema mecánico de cables postesandos que contrarrestan las cargas de diseño y las fuerzas generadas por la retracción del hormigón.
El piso industrial postensado, además de controlar retracción, controla cargas, lo que permite lograr la resistencia con muy bajo espesor. En Chile se han podido lograr áreas hasta 30.000 m2 sin ninguna junta de dilatación empleando este tipo de soluciones.
Un aspecto que hay que mencionar desde el punto de vista de su diseño, es que los pisos de este tipo son más alargados que anchos, privilegiando que la mayor longitud sea en la dirección de circulación, para que el piso no tenga ninguna junta.

Ventajas de los pisos industriales de grandes áreas sin juntas

Como ya se ha mencionado, el principal beneficio que entregan estas soluciones de losas extensas sin juntas, es que permiten lograr losas muy planas y, especialmente, sin cortes ni juntas, eliminando así la necesidad de destinar elevados recursos a mantención y reparación durante todo su ciclo de vida. Aquellas industrias que incorporan sistemas de montacargas se ven beneficiadas por el alto nivel de productividad de su rubro, el cual es transportar mayores cantidades a mayores velocidades. Esto se ve obstaculizado cuando existen juntas y losas poco planas, en particular si el sistema es del tipo robotizado.

En particular, para el caso de los pisos de retracción compensada, es importante mencionar que entre las ventajas con que cuenta según los expertos consultados que utilizan y aplican este sistema, se encuentra el ahorro en costos, basados en la durabilidad de los pisos y menor necesidad de mantención que tiene los pisos de este tipo, lo implica además que se disminuye la necesidad de mantención de los montacargas. Adicionalmente, destacan aspectos como tener alabeos insignificantes y superficie reflectante de alta resistencia sin necesidad de aplicar sello superficial. La retracción compensada procura con su implementación la mayor eficiencia en los recintos donde se instala junto con lograr pisos de gran nivelación en el tiempo y permitir flexibilidad a futuro. Esto último, porque tiene la particularidad de permitir el posterior corte, perforación o retiro de zonas de pisos para futuras modificaciones que permitan una mejor operación de las zonas de trabajo.

Por otro lado, respecto de los pisos de estabilidad dimensional, su principal ventaja según las fuentes consultadas, se basa en que al no tener que emplear armadura de refuerzo se simplifica el proceso constructivo y se evita el costo de la armadura.

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Entrevista | Rodrigo Booth | Historiador y docente de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile

La historia de la construcción ha sido fundamental para conocer y aprender de los procesos que se llevan a cabo en las distintas obras del país. Es por esto que Rodrigo Booth, docente de la Facultad de Arquitectura y Urbanismo de la Universidad de Chile e historiador y Doctor en Arquitectura y Estudios Urbanos, señala que

“la historia de la construcción, nos permite comprender cuáles han sido los aciertos y los errores en las formas de crear conocimiento y desarrollar nuevas prácticas constructivas”.

En relación a lo anterior, Booth cuenta que actualmente están realizando un proyecto de investigación sobre historia del hormigón armado en Chile que estudia la forma en que éste sistema fue instalándose en el país durante las primeras décadas del siglo XX.

¿Por qué es importante mirar la historia de la construcción, considerando que el sector está enfocado en mirar hacia el futuro?
Efectivamente, no solo el mundo de la construcción, sino que en términos más generales el de la ingeniería está centrada en el futuro. Eso tiene sentido puesto que la acción práctica de la ingeniería y la construcción se manifiestan a través de proyectos que tienen puesto su foco en modelar lo que está por venir. Sin embargo, me parece que es importante atender también a la historia puesto que a partir de su estudio podemos entender cuál es el espesor cultural en el que se instala la acción en el presente. En el caso específico de la historia de la construcción, ésta nos permite comprender cuáles han sido los aciertos y los errores en las formas de crear conocimiento y desarrollar nuevas prácticas constructivas. Por ejemplo, fijar la atención sobre las lecciones que nos han entregado históricamente los terremotos del siglo XX permite comprender de mejor modo la forma en que los profesionales de la construcción, ingenieros, arquitectos, constructores, calculistas, entre otros, han propuesto nuevas estructuras antisísmicas. Chile, además, es un país que tiene una larga trayectoria vinculada a la creación de nuevos conocimientos sobre estructuras sismoresistentes, tanto a partir de la práctica no científica que proviene de la época colonial, como a través del conocimiento científico y el avance tecnológico que permitió la irrupción del hormigón armado desde comienzos del siglo veinte.

Entonces ¿cuáles han sido los hitos más destacables de la historia de la construcción?
Uno de los hitos más destacables en la historia de la construcción en los últimos siglos ha sido la irrupción del hormigón armado. Se trata de una innovación de la segunda mitad del siglo XIX, pero que recién tuvo éxito comercial global al iniciarse el siglo XX. Con el hormigón armado se abarataron los costos de la construcción, se entregó mayor seguridad y estabilidad a las obras y les dio una infinidad de posibilidades prácticas a quienes las proyectaban, sobre todo ingenieros y arquitectos, que comenzaron a desarrollar obras de todo tipo con el nuevo sistema constructivo. En nuestro proyecto de investigación sobre historia del hormigón armado en Chile estudiamos la forma en que este sistema fue instalándose en el país durante las primeras décadas del siglo XX. Podemos advertir que fue un proceso relativamente rápido, pero no exento de un debate que fue calificando al hormigón armado como el sistema constructivo del futuro. Un sistema que podía emplearse en diferentes tipos de construcciones, en edificios, puentes, caminos, puertos, etc., que fueron modificando completamente la forma del territorio y de las infraestructuras en Chile.

¿Cuáles serían sus proyecciones?
Esperamos continuar con este proyecto de investigación, que actualmente se centra en un período inicial de la introducción del hormigón armado en Chile, que va desde 1891 (año en que empieza a producirse cemento Portland en el país) hasta 1939 (fecha del terremoto de Chillán). Asimismo, esperamos en el futuro continuar escribiendo una historia del hormigón armado en el siglo XX, atendiendo al menos hasta el terremoto de 1985, que también es un hito clave en la trayectoria de la tecnología de construcción chilena.

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Recomendaciones Técnicas | Revestimientos para pisos agroalimentarios

Como parte de las instalaciones físicas de una planta industrial, el diseño y construcción del piso es uno de los aspectos más relevantes, pues es la estructura que sufre el mayor desgaste derivado del tráfico, movimiento y vibraciones de equipos (montacargas, patines hidráulicos, carros contenedores), así como de la exposición al agua y otros agentes agresivos, entre otros factores.

De acuerdo a los expertos, poco es lo que se sabe respecto de lo que es necesario considerar para poder contar con un piso que responda a plenitud con los requerimientos de una determinada industria agroalimentaria; es por ello que a continuación se reune una serie de recomendaciones técnicas para definir una adecuada especificación, así como los criterios de selección de un revestimiento para un piso industrial de hormigón.

En su diseño deben considerarse esencialmente tres aspectos: la preparación del piso, sus características y el tipo de recubrimiento, que debería emplearse de modo de asegurar que el piso responda a las exigencias de uso durante toda la vida útil del proyecto. En el caso de este tipo de industrias un pavimento mal construido o con daños contribuye a que se acelere su deterioro, dando como resultado un nivel de sanidad deficiente y condiciones inseguras de trabajo, de ahí la importancia en la correcta selección del tipo y características específicas del recubrimiento que se recomienda emplear en este tipo de aplicaciones.

A partir de esta premisa, para ejecutar un piso industrial, enfocado en el sector agroalimentario, se considera recomendable tomar en cuenta lo siguiente:

1 Antibacterianos: Generalmente las exigencias se centran en la higienización de los pisos. En este tipo de industrias se necesita que no haya proliferación de bacterias, para ello se requiere de un piso sin porosidad superficial, situación que en el caso del hormigón es difícil de asegurar solamente con el pulido y por ello, en casos donde las exigencias son muy estrictas, se recurre al empleo de revestimientos. En caso contrario, se utilizarán los revestimientos, dado que el piso sin ellos, con el uso, se degrada y con el tiempo inicia la generación de poros que favorecen la formación y acumulación de agentes bacterianos que se esconden en los espacios generados por los poros, fisuras y aberturas que puedan existir.

2 Suelos continuos: En este tipo de industrias lo deseable es que los pisos sean esencialmente continuos; es decir, con el menor número de juntas. Asimismo, las superficies deben de estar libres de uniones y grietas. Si bien lo ideal sería ejecutar un piso de hormigón sin juntas, no siempre es posible por el costo y/o envergadura del proyecto, por lo cual es preciso para una condición técnica determinada tener que incluir un tratamiento posterior, o sea, un recubrimiento de la superficie. Los cortes de retracción no serían problema, en principio. Estos no dejan de ser fisuras en línea recta, y se deben tratar como tales fisuras. Se limpian y llenan con resina de imprimación que posee baja viscosidad para facilitar su penetración, mezclada con arena de sílice o con un endurecedor natural mineral. Finalmente, se lijan para dejarlo nivelado. Las juntas de construcción, en tanto, deben replantearse tratando de emplazarlas en una zona que no sea muy transitada o bien fuera del tráfico o de la actividad propia de la planta.

3 Evitar ángulos rectos: La exigencia es que no existan ángulos rectos en paredes ni en paramentos verticales; es decir, que la superficie sea redondeada para prevenir que se pueda alojar alguna bacteria o suciedad. En ocasiones no se puede evitar, dependiendo de la actividad de la planta; por ejemplo, en los mataderos.

4 Suelos de alta limpieza: Este tipo de suelo debe tener una posibilidad de limpieza alta. El vapor de agua y los productos bactericidas con que limpian los pisos son sumamente agresivos, hecho que determina, en primer lugar, el tipo de recubrimiento sobre el hormigón y, en segundo lugar, la resistencia del recubrimiento a sustancias específicas. Es indispensable en el caso de manejo de sustancias corrosivas, que producen calor o frío, validar con el proveedor de recubrimientos la resistencia de éste.

5 Capacidad de carga: Definir la capacidad de carga para cada una de las áreas de una planta de alimentos, diferenciar los almacenes, las áreas de proceso, los pasillos y las áreas de servicio, cuantificando en toneladas por metro cuadrado. La correcta definición de la carga ayuda a evitar la generación de fracturas o grietas y desgaste acelerado de la superficie. En el caso de los recubrimientos, también define el tipo y su espesor.

6 Humedad: La cantidad de agua a utilizar en el proceso y en las actividades de limpieza determinan las características del piso, como el nivel de pendiente a utilizar y, por lo tanto, el espesor del pavimento que permita tolerar la reducción generada por dicha pendiente. Es recomendable en áreas de alto manejo de agua desarrollar pendientes del 2% y en áreas de menor uso de agua al menos de 1%. La cantidad de agua que se maneje determinará también el tipo de acabado (rugosidad) en el recubrimiento para que la superficie siga siendo antiderrapante.

7 Durabilidad: Con los años, los pisos experimentan desgastes naturales por el uso. Una de las dificultades de las industrias agroalimentarias en general, es su continuidad operacional; por tanto, las interrupciones para reparaciones no son una opción. En este plano, el tratamiento que se seleccione debe durar en el tiempo y requerir el mínimo o prácticamente ningún trabajo de mantenimiento. Es importante saber que muchas de las industrias no pueden detener sus procesos productivos, razón por la cual, se deben emplear los productos correctos y la solución de revestimiento que se seleccione debe  quedar bien aplicada desde un principio.

8 Condicionantes ambientales: Al utilizar estos revestimientos hay que tomar resguardos con las condiciones ambientales del lugar. Les afecta desde las corrientes de aire, temperatura, polvo, hasta la humedad, por lo que a la hora de colocarlos, se debe prever que, si se trata de un epoxi o poliuretano, la humedad no pase del 3,5%. Para ello hay que medir la humedad tanto del soporte como del ambiente.

9 Pavimentos de poco espesor:
Estos pavimentos son de bajo espesor, van desde los 2 a 5 mm en los epoxis, poliuretanos, metacrilatos, el poliuretano cemento que puede ir de 6 a 9 mm y los acrílicos a 15 mm.

10 Preparación del soporte: El éxito de estos pavimentos va en directa relación con la preparación de la superficie. A la hora de diseñar un piso de hormigón, se debe calcular para que su capacidad estructural responda a las cargas mecánicas que le van a solicitar. Una vez hecho esto, se debe asegurar el cumplimiento de las pendientes especificadas para el proyecto, la nivelación en los pisos de hormigón se asegura durante la construcción del piso y no con el recubrimiento que se va a colocar.

Finalmente, el éxito de estos pavimentos va en directa relación con la preparación de la superficie. Si no somos capaces de preparar el soporte, el fracaso está garantizado.

Colaboración:
– Ángel Yagüe,
Director Comercial Rinol Hormipul
– Mauricio Salgado,
Jefe Area de Pavimentación, ICH

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Tecnología aplicada al prefabricado mediante diseño de conexiones según ACI 318



El jueves primero de junio y con una audiencia superior a 180 profesionales de empresas constructoras, oficinas de ingeniería, mandantes y profesionales del sector público, el Instituto del Cemento y del Hormigón de Chile, ICH, junto a la empresa NMB Splice Sleeve de Japón, realizó el seminario internacional “Tecnología aplicada al prefabricado mediante diseño de conexiones según ACI 318”, que presentó las tecnologías de conexión que hacen posible la ejecución de edificios de gran altura en hormigón prefabricado en países como Japón y Estados Unidos. En el primer bloque, el Dr. Larbi Sennour, explicó las principales bases de diseño para sistemas de conexiones según el código ACI 318 y expuso las distintas aplicaciones del sistema en diversos proyectos.

Luego, Patricio Bonelli, destacado ingeniero estructural, revisó las principales innovaciones en prefabricados en Chile y el mundo. Finalmente, José Bellido De Luna, gerente general de BDL Soluciones Estructurales, presentó la experiencia de compañías prefabricadoras en Japón, que lograron patentar su propio sistema constructivo gracias a la incorporación del sistema de conexión NMB Splice Sleeve.

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La importancia de ciclo de vida

El reconocimiento generalizado respecto a que estamos viviendo una época de cambios climáticos notorios, en los cuales la huella del ser humano es innegable, nos lleva a mirar con otros ojos todas las actividades que emprendemos. Sabemos que el impacto de nuestras obras va más allá del momento de su materialización y, si no son bien planificadas y diseñadas, se instalan como un pasivo a cargo de las generaciones futuras.

Cuando el análisis de ciclo de vida se asociaba casi exclusivamente a los costos de un proyecto, podíamos fácilmente justificar decisiones de corto plazo con la idea que la escasez de recursos presente avalaba el dejar los costos de mantención y de operación como cargo del futuro, un futuro en el cual se suponía que los recursos estarían más fácilmente disponibles. El gran peso relativo de los presupuestos actuales de mantenimiento demuestra lo equivocada de esta suposición.

La misma lógica, aplicada a los impactos que la actividad humana tiene en el medio ambiente, ha demostrado ser mucho más perniciosa. Deshacer el impacto que, por ejemplo, los gases con efecto invernadero tienen en el clima no es cuestión de unos pesos más o menos en el presupuesto del futuro. Con efectos acumulativos y sin formas prácticas de revertir sus efectos, privilegiar obras operacionalmente ineficientes es, básicamente, disfrutar hoy para que otros sufran las consecuencias más adelante.

Pero, ¿nos hemos preguntado si la infraestructura que estamos construyendo es un aporte para lograr un mundo más sustentable? En una carretera, por ejemplo, más del 80% de las emisiones y del consumo de energía está asociado a la operación a lo largo de sus años de uso. Sabiendo eso, cómo es posible que aun hoy, muchos proyectos de este tipo se optimicen para minimizar su costo inicial sin pensar, por ejemplo, en los costos de mantención o en el impacto que el trazado u otras variables relevantes pueden tener en las emisiones.

Por otro lado, ¿cuál es el costo de los atochamientos y esperas por falta de capacidad de las vías, por mantenciones mal planificadas o excesivas debido a economías de diseño o el daño que generan obras que toman años en materializarse, cuando una adecuada planificación permitiría su ejecución en tiempos mucho menores?

Ejemplos no solo existen en pavimentos, también los tenemos en la edificación. Extender las ciudades en forma indiscriminada es una situación insostenible, a la pérdida de terrenos agrícolas y áreas verdes se suma los importantes aumentos en los tiempos de transporte con su impacto en calidad de vida, consumo de combustibles y aumento de las emisiones. La densificación permite, por un lado, ciudades más compactas y eficientes y, por otro lado, también favorece la construcción en altura que es desde el punto de vista energético mucho más eficiente que la construcción aislada.

Ciertamente que la sustentabilidad no solo abarca aspectos ambientales, incluye también aspectos sociales y económicos. Pero todos ellos, sin excepción, debieran ser analizados y evaluados de acuerdo a sus costos y beneficios actuales y futuros.

Si queremos hablar de construcción realmente sustentable, no basta con acciones bien intencionadas que terminen siendo solo actos testimoniales. Es necesario ir a la raíz de los problemas y enfrentarlos incorporando en los criterios de evaluación los efectos completos, positivos y negativos, que las obras generan en todo su ciclo de vida.