1er. SIMPOSIO DE EDIFICIOSY SISTEMAS DE PISO PREFABRICADO.

Querétaro, Qro. 1 y 2 de Septiembre de 2006

ESTADO DEL ARTE DE LAS ESTRUCTURAS PREFABRICADAS

Dr. Ing. Manuel Suárez González

CONCEPTO DE PREFABRICACIÓN.

Método avanzado y actual de construcción de obras de concreto armado y presforzado. La prefabricación significa que la estructura está formada por piezas o elementos y que estas se fabrican en fábricas y talleres construídas y equipadas especialmente con este objetivo.Los elementos prefabricados son transportados y montados en su lugar definitivo hasta formar parte de una estructura.

Promueve la introducción de los métodos usados en la producción en serie.

Mayor mecanización.

Mayor productividad. Menor costo. Mayor organización del trabajo.

Mayor calidad

Restricciones parciales en cuanto a los perfiles y los costos de nuevos elementos.

En muchas ocasiones se hace dificil de adaptarse a los requerimientos arquitectonicos.

Se soluciona debido a la diversidad de productos y la posibilidad de diseñar nuevos elementos y soluciones.

Adaptabilidad y modificaciones

Menor masa y por ende menores fuerzas sísmicas. Importantes restricciones en cuanto a las deformaciones y las vibraciones.

No económico en grandes cargas y no recomendable para claros grandes y costos razonables.

La calidad de los materiales que se emplean como son: los concretos de alta resistencia y los aceros de alto límite elástico posibilitan alcanzar relaciones claro/peralte/carga adecuadas.

Cargas de uso y condiciones sismicas.

Sistema rígido dadas las secciones estandar,

Sigue métodos tradicionales sin grandes posibilidades de ser modificados. Empleo de concreto retardado con sus limitantes.

Empleo de concreto pretensado.Diseño Estructural

Rrigidez extrema para el cambio de secciones típicas. Secciones fijas de los elementos. desde el punto de humano no es cálido y con características de temporalidad.

Elementos robustos. Limitaciones en claros.

Mayores claros, elementos más esbeltos.

Diseño Arquitectónico

METÁLICASCOLADOS IN SITUPREFABRICADOSCONCEPTO

CONCEPTO DE PREFABRICACIÓN.

Buena pero con desplazamientos importantes que afectan las instalaciones y elemetossecundarios. Q > 2.

Igual que en el prefabricado, se consegue con diseño adecaudo, pudiendo ser valores de Q > 2.

La liberación de la energía sísmica se consigue mediante un adecuado diseño. Acorde a reglamento Q = 2.

Ductilidad.

Requiere de mantenimiento periódico en función de las condiciones climáticas.

Depende de la forma en que se trabaje la cimbra que como regla general es de madera y se requiere de acabados y resanes posteriores.

Dado que todos los elementos se fabrican en sus moldes metálicos su acabado es uniforme y permanente. No requiere de acabados adicionales ni recubrimientos.

Apariencia y acabados

Los peraltes son eficientes pero se debe prestar especial atención a las deformaciones y vibraciones( segundo estado límite).

Los peraltes son robustos y con pocas posibilidades de ser aligerados.

Respecto al concreto reforzado, el peralte de los elementos pretensados puede ser el 50 % para una misma carga y claro.

Peralte de los elementos.

Igual que el prefabricado.Poco controlable dadas las condiciones de las obras, con extravio de materiales, mermas y bajas resistencias.

Se conoce desde la cotización , el costo y el plazo de ejecución de la obra. Es constante durante todo el proceso

Control de Obra.

Similar al prefabricado.Procedimiento lento, con esperas de alcanzar la resistencia requerida en el concreto en los niveles inferiores, la falsa obra imposibilita continuar en las actividades subsecuentes. Abundante mano de obra.

Con ningún material se consiguen los rendimientos del prefabricado.Gracias al traslape entre actividades se optimiza la ruta critica. Se proporcionan grandes plataformas de trabajo para las instalaciones y el acabado.

Procedimiento constructivo

METÁLICASCOLADOS IN SITUPREFABRICADOSCONCEPTO

CONCEPTO DE PREFABRICACIÓN. Cont.

En determinadas condiciones por falta de mantenimiento, pueden modificarse las secciones transversales por corrosión y producirse una pérdida de capacidad.

No son controlables los esfuerzosen los elementos, son función de los claros, de las cargas y la sección transversal de estos.

Con el presfuerzo se pueden controlar los esfuerzos a que se desean trabajen los elementos bajo determinadas cargas, posibilitando variar el estado tensional sin variar las dimensiones de los elementos.

Comportamiento estructural ante las cargas permanentes.

Nula dadas la alta transmisión del calor y las deformaciones que se producen en la estructura metálica. En función de las funciones de las estructuras los códigos pueden obligar al empleo de costosos sistemas de protección ignifuga.

Igual que en el prefabricado dado que se emplean materiales similares.

Gracias a las propiedades térmicas del concreto y a los diferentes recubrimientos del acero de refuerzo se pueden alacanzar mas de 3 horas de resistencia al fuego.

Resistencia al fuego

METÁLICASCOLADOS IN SITUPREFABRICADOSCONCEPTO

CONCEPTO DE PREFABRICACIÓN. Cont.

ALGUNOS AVANCES TECNOLOGICOSEN LAS ESTRUCUTURAS CON ELEMENTOS PREFABRICADOS:

•Equipamiento para el tensado de losTorones de presfuerzo.

•Moldes mecanizados para elementos prefabricados.•Automatización de la elaboración de losPlanos de las estructuras prefabricadas.

•Sistema Automatizado para el habilitadodel acero de refuerzo.

•Algunos puentes prefabricados.•Nuevos Desarrollos en Tecnologías para SistemasEstructurales Sismo Resistentes.

Sistema Automatizado para el habilitado de varillas de refuerzo

Almacen

Almacen de alimentacionclasificado

Cortadora Automatizada

Banco Automatizado para corte de varilla

Video 1

Banco Automatizado para corte de varilla

Dobladora Automática

Almacen de varillas cortadas

Alimentador

Dobladora

Producto Terminado

Video 2

Dobladora Automatica

Dobladora de estribos

Producto Terminado

Rollos de varilla

Estribadoras Automáticas

Video 3

Estribadoras Automaticas

Ensambladora

Rollos de alambreEnsambladora

Producto Terminado

Video 4Ensambladora

Equipamiento para el tensadode los torones.

•Automatización total del tensado.

•Reporte escrito del tensado por cada torón.

•Medición de fuerza por celdas electronicas

Características:

Moldes para elementos mecanizados para prefabricados.

Características:

•Incremento de la calidad de las piezas

•Excelente estanquiedadpara el empleo del

concreto autocompactable.

•Aumento de la productividad

•Automatización del trabajo

Puentes Prefabricados.

El Futuro

Fundamentos:

•Automatizacion de la elaboracion de los Planos de las estrucuturas prefabricadas.

•Las piezas contienen en su interior los atributos necesariospara su definición.

•El Sistema permite la interacción entre las áreas de diseño,producción y montaje

•Existe una consistencia entre las partes, las cuales estánconectadas o interrelacionadas

•La tecnología empleada es la del modelaje paramétrico,la cual es compatible con BIM.

•El proceso denominado BIM (Building Information Modeling),es el proceso de generación y administración de toda lainformación relacionada con las edificaciones empleando lastecnologías actuales como es el diseño en 3D (CAD).

•El software esta programado de tal manera que se modificanlas entidades constructivas y automáticamente se modificanlos elementos, incluyendo los accesorios

Productividad:•El mayor logro en cuanto a la productividad como resultado de empleo del Sistema se da en Ingeniería, aunque para el área de producción y montaje tiene también consecuencias dada la disminución de los tiempos de elaboración de los planos de fabricación y la reducción de errores en los elementos.

•Para el área comercial se reduce el periodo de ejecución de la venta, al facilitarse los trabajos de cuantificación y de costeo, a la vez que seincrementa la precisión en la cuantificación de los materiales y se reduce el tiempo de respuesta al cliente.

Costos y Amortización.

•El benéfico anual derivado de la sustitución de los sistemas existentes se estima entre 3’488-5’774 USD por estación de trabajo.

•El costo directo anual de implementación (software, hardware, installation, training, maintenance contracts y los salarios de las personas que se adiestran en el uso del sistema) por cada estación de trabajo basado en un ciclo de 5 años oscila entre 11’390-20’165 USD.

•Disminución de los costos del overhead como resultados de los incrementos de las capacidades y de las ventas (At 67% capacityutilization, average industry overhead rates reported are 24.9%)

•Reducción del costo de Ingeniería como resultado del aumentode la productividad, se estima un incremento entre el 35 y el 46 % en los planos de montaje y de un 82-84% en los planos de fabricación, esto representa entre el 2.6 y el 6.7% del costo del proyecto para condiciones de EUA.

Las Uniones entre Elementos:

Nuevos Desarrollos en Tecnologias para SistemasEstructurales Sismo Resistentes.

•Que las soluciones sean competitivas desde el punto de vistaeconómico y de fácil ejecución

•Tener características de autocentrado que eliminen lasdeformaciones residuales de después del sismo

•Ser capaz de sobrevivir un sismo fuerte sin daños o con daños ligeros.•Ser capaces de garantizar la integridad de las personas que la ocupan.

Para el caso de estructuras en zonas sísmicas estas deben:

Las uniones tienen un especial lugar en el comportamientoestructural de cualquier sistema constructivo.

Relación Fuerza Desplazamiento en la Estructura.

Carga

Descarga

Desplazamiento

Fuerza

Espectro

0.000.030.060.090.120.150.180.210.240.270.300.33

0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00Tiempo (s)

% A

cela

raci

ón d

e g

Algunas Requerimientos sobresalientes:

•El acero prentensado deberá esta adecuadamente protegidocontra la corrosión en las zonas donde no se encuentre adherido.

•El acero pretensado debe mantener sus esfuerzos dentro de loslimites del rango elástico.

Algunas consideraciones para el acero de preesfuerzo:

•Las deformaciones como consecuencia de las altas derivas de laestructura se concentran en el plano de unión trabe columna, por lo quese deberá prever el adecuado refuerzo de esta.

•Minimización de los desplazamientos residuales después de loseventos sísmicos como consecuencia de la acción de lasfuerzas de postensado.

•Comportamiento elástico no lineal.

Procedimiento racional prpuesto por Cheok el al. (1996) a partirde pruebas experimentales.

Detalle constructivo del nudo.

Detalle de nudo en obra.

Edificio Paramount, San Francisco California. 39 niveles, 128 m

Muchas Gracias.

Dr. Ing.Manuel Suárez González

Gerente de Ingeniería ITISA

Telf.: 012222810055

email: msuarez@itisa.com.mx

Dirección: Reforma Sur No. 25 Panzacola Tlaxcala

Panzacola 90796

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