CAPÍTULO 3. CONSTRUCCIÓN MODULAR EN HORMIGÓN

Capítulo 3. Construcción Modular Hormigón 55

CAPÍTULO 3.

CONSTRUCCIÓN MODULAR EN HORMIGÓN

3.1 INTRODUCCIÓN Una vez realizado un estado general del conocimiento, de los principales

sistemas de construcción modulares, se procede a un estudio detallado de uno de los grandes bloques en que se dividen los sistemas modulares, los sistemas de construcción modular en hormigón.

Tradicionalmente, el principal material de los sistemas modulares ha sido el

hormigón. Los primeros métodos surgieron empleando este material y no ha sido hasta finales de los años 70 y los primeros años de los 80 cuando han comenzado a aparecer nuevos sistemas que introducían otros materiales: los sistemas modulares mixtos (sistemas que combinan hormigón y acero).

En este capítulo se analizan diversos tipos de construcción modular de

hormigón. Se ha estructurado en tres partes diferenciadas, la primera en la que se trata del sistema de construcción modular que más cuota de mercado tiene actualmente, es el Sistema Tilt-Up que, en algunas zonas de EEUU, ha conseguido imponerse como líder en ciertas tipologías constructivas.

En la segunda se tratará de sistemas prefabricados de hormigón. Este sistema de

construcción modular tiene dos vertientes, una la prefabricación que se desarrolló en Estados Unidos con una clara tendencia arquitectónica y otra la desarrollada en Europa, basada en la búsqueda de una mayor productividad. La prefabricación desarrollada en el viejo continente comprende dos grandes bloques, la prefabricación pesada que tuvo su auge en los años posteriores a la Segunda Guerra Mundial y la ligera que se abrió camino


después de la crisis del petróleo, tras la cual la industria de los prefabricados sufrió una profunda modificación.

Por último, un tercer apartado de nuevas tendencias en el que se considera un

sistema muy interesante, como es el de construcciones modulares desmontables, desarrollado en la Universidad Técnica de Delft y, actualmente, en expansión en el mercado holandés.

3.2 SISTEMA TILT-UP 3.2.1 Descripción del sistema La construcción Tilt-Up es una técnica de construcción modular en hormigón.

Tiene su origen a principios del siglo XX en los Estados Unidos y consiste en la elaboración in-situ de paneles de hormigón en una superficie horizontal para su posterior elevación y puesta en servicio mediante medios mecánicos.

El precursor de este sistema constructivo fue Robert Aiken [3][4][5], un

constructor que, según los archivos de la PCA (Portland Cement Association), a partir de 1908 llevó a cabo diversas realizaciones mediante este procedimiento, dos de las cuales todavía estan en servicio en la actualidad. La primera es una gran superficie de dos plantas construida en 1908 en Camp Perry (Ohio) y elevada mediante grúas Derrick.

La segunda es una iglesia en Zion (Illinois) y la elevación se llevó a cabo

mediante una mesa elevadora. La figura 3.1a muestra el proceso de izado mediante mesa elevadora en el año 1908 y en la figura 3.1b se puede observar el aspecto actual de la misma, ochenta años después de su puesta en servicio, donde apenas se aprecian efectos de envejecimiento.

Figura 3.1. Primera realización del Tilt-Up en Ohio, EEUU a) año 1908 b) año 1989

(Musser, 1992) A principios de siglo cabe destacar que el método Tilt-Up tuvo unos inicios

complicados. A la dificultad que entraña la introducción de un nuevo método constructivo se unieron las limitaciones que conllevaba, en aquellos años, el movimiento de los paneles. Estas condiciones imponían una limitación de altura a los mismos (dos plantas como máximo) y la fabricación de los módulos en una posición


adyacente al lugar donde serían erigidos, ante la dificultad de llevar a cabo movimientos horizontales.

Después de la segunda guerra mundial, dos avances tecnológicos mejoraron de

una manera sustancial los métodos para la construcción de las placas destinadas a este método constructivo: el camión hormigonera y las grúas móviles como se recoge en [3] y [4].

Estos elementos, tan usuales hoy en día en cualquier obra, proporcionaron a los

constructores el poder manejar mayores cantidades de hormigón en la obra, elevar los paneles de una manera eficiente y la posibilidad de emplear el método en zonas relativamente alejadas de centrales de producción de hormigón. De este modo, el método se expandió a lo largo de la costa este de los Estados Unidos. A mediados de los años setenta, la tecnología se había expandido a lo largo de los estados sureños y del medio este, como se trata en [5]. En la figura 3.2 se observa la progresiva implantación del sistema en EEUU, comenzando en la zona de los grandes lagos (primeros años del siglo XX), para pasar a los estados sureños (años 50) y de allí a casi la totalidad de estados (años 90).

Figura 3.2. Expansión del Tilt-Up a lo largo de los EEUU. a) años 1910 b) años 1950 c) años1990. (Elaboración propia a partir de datos TCA, 2002)


3.2.2 Procedimiento Constructivo El método Tilt-Up se compone de diferentes fases, algunas de las cuales son

críticas para su puesta en funcionamiento. A continuación se analizan algunas de las principales.

Colocación placa base La primera operación será la colocación de una placa base y sobre ella se

realizará todo el proceso constructivo. Como se muestra en la figura 3.3, la losa tiene la función de preparar una superficie lisa donde se pueda proceder a disponer el encofrado de los paneles o módulos a elevar, esta losa acabará a una cierta distancia del perímetro de la construcción, necesaria para poder disponer de un espacio de maniobra con los paneles y facilitar el proceso de elevación.

Se ha de tener en consideración que sobre la losa se efectuarán diversas

operaciones, como son el hormigonado de las placas y su posterior elevación mediante maquinaria, con lo que se ha de evaluar la transmisión de cargas a la losa así como los esfuerzos de frenado. La tipología de la losa a elegir también es importante, se optaría por una tipología de losas aisladas con unos espesores de entre 15 – 30 cm, dado que es la tipología más usada en pavimentos industriales y nuestro caso es bastante asimilable. Son losas que solo constan de armado en superficie para efectos de retracción y temperatura, como se trata en [14].

Los límites recomendables para la longitud de esta tipología de losas sería de 6-8

metros entre juntas, dado que con longitudes mayores sería imposible prevenir la aparición de fisuras. El parámetro fundamental de estas losas es su resistencia a flexotracción de la mismas y se expresa mediante:

3

2

,, )(75,0 ckkflexc ff ⋅= [3.1]

Siendo fck la resistencia característica del hormigón.

Cabe también tener en consideración los defectos que pueden surgir en este tipo de losas, como son:

- Combado de placas - Efecto Spalling: fenómeno que consiste en la pérdida de árido grueso en la

zona cercana a las juntas.

- Efecto pumping: fenómeno que consiste en la pérdida de regularidad superficial, debido a la salida al exterior de finos de los cimientos por causa de la acción de las cargas y las juntas mal selladas.


Figura 3.3. Colocación de la placa base para el inicio del proceso (TCA, 2001) Encofrado y armado Posteriormente, como se recoge en la figura 3.4, se coloca el encofrado de los

distintos paneles y se dispone la armadura, siendo las placas o módulos de unos espesores variables, dependiendo de las diversas solicitaciones a las que tengan que hacer frente (normalmente los espesores se sitúan entre 15-25 cm). Otro aspecto a destacar es la necesidad de disponer grandes espacios contiguos a la ubicación final de las placas para su posterior elevación, cosa que es un factor limitante en muchas zonas. Como se pone de manifiesto en la figura 3.5 las placas se disponen en posición horizontal, cercando la planta del edificio, preparadas para ser izadas.

Figura 3.4. Colocación del encofrado previo al armado (TCA, 2001)

Placa fabricada in-situ

Placa base

Línea de pared


Figura 3.5. Disposición de placas en posición horizontal (Elaboración propia, 2003)

Con las placas en posición horizontal se disponen las puertas y ventanas

reforzando las zonas que lo precisen. Otro aspecto importante son los refuerzos específicos que, necesariamente, se han de disponer en las zonas donde se dejan los anclajes para elevar posteriormente. En la figura 3.6 se observan los anclajes dispuestos para recibir los ganchos de las grúas para su posterior elevación.

Figura 3.6. Aspecto del armado y anclajes para la posterior elevación del panel

(TCA, 2002) El armado que se dispone en este tipo de sistemas [15] viene fijado por las

cargas a las que estará sometida la estructura, sin embargo algunos aspectos específicos que posee el sistema Tilt-Up merecen especial atención.


En primer lugar, cabe destacar que los paneles del sistema Tilt-Up se han de reforzar en aquellas zonas donde se dispongan espacios para ventanas, puertas o cualquier otro tipo de servicios como se recoge en la figura 3.7. Estos refuerzos son necesarios dada la segura aparición de fisuras diagonales en las esquinas de paredes y ventanas principalmente. Si bien, estas fisuras no representan peligro alguno, estéticamente dan una imagen negativa.

Figura 3.7. Refuerzo necesarios a disponer a) ventanas b) puertas (Musser, 1992)

Así mismo, por características del propio método se han de disponer unos

refuerzos en la zona donde se sitúan los anclajes para la elevación, como se puede observar en la figura 3.8 donde tenemos los anclajes dispuestos para la elevación de los paneles.

Figura 3.8. Anclajes para elevación a) disposición anclajes b) refuerzo necesario (Musser, 1992)


Si suponemos que el mecanismo de elevación consta únicamente de dos puntos de anclaje para una placa, tal y como se pone de manifiesto en la figura 3.9, esos anclajes tendrán una zona de influencia (3.9a) en la que se producirán unas tracciones para las que se habrá de dimensionar una armadura de zunchado dispuesta como muestra la figura 3.9 b mediante:

ydsd fAT ⋅= [3.2]

donde Td son las tracciones, As el área de la armadura activa y fyd la resistencia del acero.

Figura 3.9. Anclajes a) zona de influencia b) armadura de zunchado (Elaboración

propia, 2003)

Hormigonado y curado En la siguiente fase se procede al hormigonado y al curado con el objetivo de

alcanzar la suficiente resistencia para la posterior elevación. La relación entre la resistencia y la edad del hormigón viene definida por la Normativa española [16] como:

)281(

28,)( tsckck eftf −⋅= [3.3]

con t la edad del hormigón en días, fck (t) la resistencia característica para una edad t y fck,28 la resistencia característica del hormigón a 28 días. El parámetro s depende del tipo de cemento utilizado como se expone en la tabla 3.1.


Parámetro s Tipo de Cemento 0,20 Alta resistencia y endurecimiento rápido 42.5R – 52.5 – 52.5R 0,25 Resistencia normal y endurecimiento normal 32.5R – 42.5 0,38 Endurecimiento lento 32.5

Tabla 3.1. Resistencia hormigón para una edad t. Parámetro s. (EHE, 1999)

El hormigonado se suele llevar a cabo con varias bombas automóviles como

puede apreciarse en la Fig. 3.10. La disposición de los paneles favorece esta operación, dada la facilidad de la bomba para desplazarse de uno a otro panel como se recoge en la figura 3.11. La bomba de hormigonar sólo ha de desplazarse horizontalmente mediante caminos preparados a tal efecto para proceder al llenado de los moldes.

Figura 3.10. Operación de hormigonado mediante bomba automóvil de los paneles

(TCA, 2002)


Figura 3.11. Disposición de placas en posición horizontal y recorrido de maquinaria

(Elaboración propia, 2003)

Izado La siguiente fase, el proceso de izado de los paneles, como se recoge en [17],

pasa por ser de las más importantes a la vez que vistosa. Los cables se fijan a los paneles y la grúa los alza, colocándolos en la cimentación preparada a tal efecto, como se puede observar en la figura 3.12. Este es un proceso considerado crítico y necesita de un grupo de operarios experimentado.

Figura 3.12. Operación de izado de paneles a) esquema b) fotografía. (TCA, 2002)

Grúa izando el panel


Uno de los aspectos más importantes del Tilt-Up es la planificación, para poder evitar retrasos innecesarios en el plan de obra. Las argollas o aparatos necesarios para la elevación han de ser cuidadosamente estudiados y coordinados, una vez que el proceso

de izado comienza, se suele llevar a cabo en uno o dos días como máximo, de ahí la importancia de la planificación para evitar contratiempos.

La selección del número de puntos de anclaje y su distribución debe ser

estudiada para posibilitar un buen reparto de la carga y no provocar, en ningún momento, que la resistencia del hormigón se exceda. Es importante considerar que la longitud de los cables ha de ser, como mínimo, dos veces la distancia entre puntos de enganche, de lo contrario podemos encontrar problemas de rotura de paneles.

Como se puede observar en los siguientes esquemas de elevación presentados en

la figura 3.13, hasta una longitud determinada se puede disponer, únicamente, de una fila de anclajes. Cuando esta longitud es superada se debe disponer de dos filas de anclajes para no tener problemas de rotura de paneles. En estas ilustraciones podemos ver claramente lo crítico del proceso de elevación, ya que un diseño del armado del panel sin tener en cuenta exactamente los puntos de izado terminará con la rotura del mismo en su la elevación.

Figura 3.13. Esquema de izado a) Triple b) Doble (Musser, 1992)

Apuntalamiento temporal Antes de dejar la grúa, en las placas se disponen unos apuntalamientos

temporales preparados a tal efecto. La figura 3.14. ilustra el proceso de apuntalamiento. El apuntalamiento es un apartado fundamental, dado que durante el intervalo que supone el izado de las placas hasta el montaje del piso superior, estas trabajan como una ménsula y al no estar dimensionadas para ello pueden colapsar. El apuntalamiento permite reducir los esfuerzos en este periodo al incorporar apoyos intermedios.


Figura 3.14.Operación de apuntalamiento temporal a) esquema b) fotografía.

(TCA, 2002)

El tipo de apuntalamiento dependerá de las dimensiones del panel y no debe retirarse hasta que se hayan realizado todas las uniones y colocado la placa del piso superior o, en su caso, el techo.

Figura 3.15. Esquema de apuntalamiento temporal a) Vista general b) Perfil (Musser, 1992)

Conexiones entre paneles Posteriormente, se efectúan las conexiones entre paneles, se coloca el forjado del

piso superior y se rellena la zona de separación entre el panel vertical y la losa para poder extraer posteriormente los apuntalamientos temporales

Figura 3.16.Esquema de estructura finalizada. (TCA, 2002)

Principales Hitos A través de los años el Tilt-Up ha conseguido llevar a cabo realizaciones cada

vez más espectaculares [18].

Entre los logros que el método Tilt-Up ha conseguido podemos destacar edificios de 500.000 m2 y paneles de aproximadamente 30 metros de altura como se


recoge en la figura 3.17, así como paneles de unas 80 toneladas de peso y superficies máximas de 17 x 12 m2 como se pone de manifiesto en la figura 3.18.

Figura 3.17. Construcciones mediante Tilt-Up a) edificio de 500.000 m2 b) panel de 47 m de altura (TCA, 2002)

Figura 3.18. Construcciones mediante Tilt-Up a) Panel de 80 Tn b)panel de 17x12 m2 (TCA, 2002)

3.2.2.5 Impacto Económico del Tilt-Up En el año 2001, según datos de Tilt-Up Concrete Association, se construyeron a

lo largo de los EE.UU. más de 100 millones de metros cuadrados mediante este sistema de construcción (sumando más de 12.000 realizaciones de todo tipo: centros comerciales, edificios de oficinas, bancos, iglesias, escuelas, almacenes y prisiones).


Figura 3.19. Gráfica de evolución de m2construidos medianteTilt-Up (Elaboración

propia a partir de datos de TCA, 2002) Para tener conciencia del volumen de construcción desarrollado en un año, si

todos los paneles se alinearan sumarían una distancia equivalente a la existente entre Los Ángeles y Chicago (3300 Km).

Figura 3.20. Longitud de paneles construida (Elaboración propia a partir de datos de TCA, 2002)

Durante el período 1997-2001 la industria sustentada en este método

constructivo ha experimentado un crecimiento del 20% anual. Actualmente, nos encontramos ante una actividad constructiva que con un volumen de negocio de billones de dólares y encargada de la construcción de grandes superficies ostenta una posición dominante. Su situación en el año 1985 era la presentada en la tabla 3.2, como se recoge en [18] y [19].

EVOLUCIÓN DE METROS CUADRADOS CONSTRUIDOS MEDIANTE CONSTRUCCIÓN TILT-UP

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1999 2000 2001 2002 2003

Millo

nes

de m

etro

s cu

adra

dos


Construcción actual de Grandes Superficies de 1 o 2 plantas de más de 3000 m2 en EEUU

Construcción Total Construcción

Tilt-Up

Tipo de estructura Numero edificios

Miles de m2

Numero edificios

Miles de m2

Porcentaje Tilt-Up

(%)

Industriales y comerciales

6969 89030 2600

37225 37

Grandes superficies y Oficinas

6884 83283 1200 14517 17

Hoteles, apartamentos 9754 140314 200 2887 2 Escuelas, Colegios,

Hospitales y Edificios públicos

3428

34773

<1 %

<1 %

-

TOTAL 27035 347400 4000 54629 15

Tabla 3.2. Tabla de de m2construidos medianteTilt-Up (TCA, 1985) Desde entonces el ritmo de crecimiento ha sido elevado, en los últimos 7 años un

110 % y alcanzando, en ciertas zonas, posiciones de dominio absoluto como es el caso de los llamados estados del cinturón del sol (sun-belt states). Estos estados, que ocupan el tercio sur de los EE.UU., y de los cuales son los más representativos California, Tejas y Florida, han experimentado un elevado crecimiento económico desde la década de los 60. Este crecimiento ha estimulado la migración desde el norte de los EE.UU. y la llegada de inmigrantes mejicanos hasta el punto de llegar a situar a Los Ángeles, San Diego, Phoenix, Houston y Dallas entre las ciudades más grandes de los EE.UU. La mano de obra, generalmente más barata que en el norte, atrajo también a las grandes industrias aeroespaciales y de defensa.

Todos estos aspectos contribuyen a una expansión del método Tilt-Up, hasta

llegar a una posición en edificios industriales de 1 planta de un 75% en los sun-belt states como se expone en la figura 3.21.

CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS INDUSTRIALES DE 1 PLANTA

75%

25% Construcciónmodular Tilt-UpOtros métodosconstructivos


Figura 3.21. Construcción de edificios de 1 sola planta mediante Tilt-Up a) Esquema de situación b) Porcentajes (Elaboración propia a partir de datos de TCA, 2002)

California es, sin embargo, el estado de mayor implantación del Tilt-Up con

unos niveles de aproximadamente del 90% como se pone de manifiesto en la figura 3.22.

Figura 3.22. Construcción de edificios de 1 sola planta mediante Tilt-Up a) Esquema

de situación b) Porcentajes (Elaboración propia a partir de datos de TCA, 2002) 3.2.3 Conclusiones El mercado de la construcción norteamericano es ciertamente competitivo, lo

que nos hace pensar que si un método constructivo se ha abierto camino hasta situarse en posiciones de privilegio, en ciertas tipologías constructivas, es de probada valía.

El método ha sido elegido, tradicionalmente, para la construcción de grandes

almacenes (grandes superficies con pocas plantas, normalmente una o dos y en algunos casos tres). En un principio esta circunstancia lo encasilló pero, posteriormente, ha intentado desprenderse de tal etiqueta para poder abrir nuevos mercados. A pesar de ello, y tras analizar en profundidad el sistema, se puede concluir que el Tilt-Up está claramente limitado por diversos factores:

- La construcción debe estar por encima de un mínimo de superficie en planta

(a más superficie, más económica) para disponer del suficiente espacio que permita un efectivo uso de los mecanismos de elevación.

- Tiene que haber una superficie de fachada que permita la división en

paneles que, posteriormente, puedan ser elevados, con las limitaciones que imponen los mecanismos de elevación.

- Los paneles con demasiados huecos pueden presentar problemas, tanto

durante la elevación (área de influencia de la elevación) como en el servicio.

- Las construcciones de una y dos plantas son muy rentables económicamente, a medida que el edificio aumenta de altura los márgenes se reducen, también se resienten las características mecánicas.

CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS INDUSTRIALES DE 1 PLANTA

90%

10%Construcciónmodular Tilt-UpOtros métodosconstructivos


Como podemos ver, estas condiciones son bastante limitantes con lo cual hay un

cierto tipo de mercados para los cuales el Tilt-Up es todavía poco competitivo.

Sin embargo, para construcciones que pueden salvar estas limitaciones, el sistema Tilt-Up ofrece numerosas ventajas:

Económicas

En zonas donde existe una tradición de construcción del Tilt-Up con mano de obra experta, ya sea en la construcción de los paneles o en su elevación, está comprobado que es más económico que los métodos tradicionales.

Celeridad de construcción

El tiempo que transcurre desde que se posiciona el primer panel hasta la

elevación y posicionamiento total de todos ellos, en un tanto por ciento muy significativo de las obras, se sitúa entre tres y cinco semanas.

Durabilidad

Las construcciones Tilt-Up poseen una calidad que redunda en su durabilidad, se

puede comprobar como la mayoría de las construcciones mediante Tilt-Up, llevadas a cabo a finales de la década de los 40, apenas muestran signos de envejecimiento, si descartamos estilos arquitectónicos que, obviamente, han variado mucho.

Posibilidad de ampliación

Para una posibilidad de aplicación futura las conexiones pueden ser diseñadas de forma que permitan que los paneles sean recolocados en función de las necesidades de ampliación.

Una vez comentados todos estos aspectos cabe destacar que el crecimiento del

Tilt-Up ha sido constante y de un 20% anual estos últimos años; pero a juicio del autor se irá estabilizando (alrededor de 500 millones de metros cuadrados) y el crecimiento de 20% actual (probablemente desmesurado) quedará claramente reducido.

El afán del Tilt-Up y todas la entidades que se dedican a su patrocinio, como

puede ser Tilt-Up Association, es poder expandir este sistema constructivo a otros campos; sin embargo, a juicio del autor, estamos actualmente en un punto crítico para el sistema, ya que ha crecido de una manera importante situándose en una posición de privilegio para las construcciones comentadas anteriormente (grandes superficies y de pocas plantas), pero ha quedado encasillado en esta tipología constructiva. Una posible crítica a este sistema de construcción es la falta de evolución del mismo. Al obtener grandes resultados con la tipología constructiva aplicada ha conseguido importantes beneficios, pero sin una visión de futuro definida. En estos momentos el Tilt-Up se encuentra en una disyuntiva importante, quedarse enmarcado en esa tipología o evolucionar tecnológicamente para expandirse a otros ámbitos.


3.3 CONSTRUCCIÓN MEDIANTE PREFABRICADOS 3.3.1 Introducción Dentro de la industria de la prefabricación, sobre todo la europea, se han

desarrollado claramente dos tendencias como se discute en [20][21]: la primera, desarrollada con fuerza en la posguerra (años 45-50) que se denominó prefabricación pesada de hormigón y tuvo un desarrollo importante en países tan cercanos como Francia e Italia . La segunda, llamada ligera, posterior en el tiempo y que tuvo su origen en las crisis energéticas de los años 70, principalmente la petrolífera en el 1973, a la que los sistemas de prefabricación pesada no pudieron hacer frente y que desaparecieron progresivamente. Dentro de este capítulo trataremos estos dos tipos de prefabricación, tanto la pesada como la ligera, analizando diversos sistemas en su mayoría franceses e italianos.

Figura 3.23. Diversas tipologías de sistemas prefabricados (Elaboración propia, 2003)

3.3.2 Prefabricación Pesada de Hormigón

La prefabricación pesada de hormigón, surgió en los momentos de la posguerra

en Europa cuando se hacía necesaria una gran rapidez constructiva dadas las grandes necesidades de vivienda. Los sistemas pesados se caracterizaron por buscar una gran productividad, así como una celeridad y facilidad constructiva elevadas.

En este estudio se recogen tres exponentes de esta tipología de prefabricación,

como se expone en la figura 3.24, el sistema Camus, el sistema Coignet y el sistema Coproba.

Sistemas prefabricaciónligera

Sistemas prefabricaciónpesada

Sistemasprefabricados


Figura 3.24. Sistemas de prefabricación pesada (Elaboración propia, 2003)

3.3.2.1 Introducción Los sistemas constructivos basados en prefabricación pesada de hormigón, de

acuerdo a su organización estructural, suelen dividirse en sistemas portantes transversales, longitudinales y mixtos o cruzados.

Los sistemas portantes longitudinales van a lo largo de las fachadas y en sentido

paralelo a las mismas, recibiendo las cargas de los forjados transversales que apoyan sobre las fachadas. Esta tipología longitudinal acumula en sus elementos una serie excesiva de funciones: portantes, aislantes y arquitectónicas.

El otro tipo de solución es el transversal, en el cual los muros portantes son

perpendiculares a los paños de fachada, con lo cual se encomienda a la fachada sólo dos tipos de grandes funciones o características: la aislante desde el punto de vista funcional, (aislamiento del ruido, aislamiento térmico, del viento, y cuantas funciones sean convenientes para pasar de un ambiente externo a un ambiente interno) y la arquitectónica. Se elimina de éstos paneles externos la misión portante, que se encomienda por completo a los muros transversales, muros que tienen como función la separación de ambientes y la transmisión de cargas con lo cual se establece un reparto racional de funciones.

El sistema mixto o cruzado, es decir, de muros portantes longitudinales y

transversales, aquilata al máximo las características estructurales, y por lo tanto, es un sistema económico en el que los elementos están en su máximo rendimiento, pero a su vez dan pocas posibilidades de flexibilidad de proyecto, es decir, se conforman células en las que los cuatro elementos de la retícula son portantes, con lo cual da unas construcciones sumamente rígidas.

Camus Coignet Coproba

Sistemas prefabricaciónpesada


3.3.2.2 Procedimiento Camus El procedimiento Camus, creado en 1948, fue la primera realización francesa de

prefabricación pesada. Los principales elementos prefabricados del procedimiento Camus de construcción son los siguientes:

- Los tableros de fachada que están constituidos por dos losas de hormigón

armado, separadas por un espesor conveniente de aislamiento térmico. - El intervalo entre losas está lleno de hormigón ligero. Así se constituye un

muro de un espesor de 24 cm.

- Los muros de carga están constituidos por losas macizas de hormigón armado con dos caras lisas.

- Los tabiques tienen la misma constitución que los muros de carga, no se

diferencian más que por su espesor.

- Los forjados son losas macizas de hormigón armado con armadura de unión en todo su contorno y unos pesos no superiores a 7 t.

Figura 3.25. Montaje de placas de sistema Camus (Revel,1978) La elaboración de los elementos esenciales, mencionados anteriormente, se

realiza en fábrica. Tras el curado, el transporte a obras se efectúa mediante camiones especialmente preparados. En obra, los paneles se colocan mediante grúas torre o grúas automóviles como se recoge en la figura 3.25.

3.3.2.3 Procedimiento Coignet La filosofía seguida por el procedimiento Coignet se basa en realizar en fábrica

el máximo de trabajos necesarios para la construcción de viviendas y limitar los trabajos en obra a meras operaciones de montaje. Esto obliga a construir en fábrica


elementos de grandes dimensiones de hormigón, ejecutados con rigurosa precisión en máquinas concebidas especialmente e incorporando el máximo de elementos funcionales. Se eliminan por completo los encofrados, porque el enlace entre elementos

son hormigonados en los alvéolos dispuestos en la junta de dos elementos, como se observa en figura 3.26.

Figura 3.26. Sistema Coignet a) Junta vertical b) Junta horizontal (Revel,1978) Los elementos fundamentales de construcción de este sistema son: Forjados Estos elementos tienen, en principio, las dimensiones de una pieza de habitación

y constituyen a la vez el suelo de un piso y el techo del piso inferior. Están formados por una losa maciza de hormigón armado o de una doble losa con nervios inferiores.

Fachadas

Las fachadas están constituidas por muros sándwich, compuestos de dos placas

de hormigón de espesor diferente (uno es el muro de carga y otro no es más que un tabique). Las dos paredes de hormigón están unidas entre sí por pasadores de acero. Los recubrimientos de fachada son de hormigón liso , como se pone de manifiesto en la figura 3.27.


Figura 3.27. Sistema Coignet a) Elevación de placas b) Colocación de placas (Revel,1978)

Muros interiores La totalidad del resto de elementos que componen el edificio están fabricados de

hormigón moldeado por elementos de grandes dimensiones y estas piezas llevan todos los accesorios para la colocación de instalaciones.

El montaje de los elementos en la obra se realiza por medio de grúas. La

colocación de los mismos es facilitada por la gran precisión observada en su fabricación. Este procedimiento permite una ejecución rápida de las construcciones y se aprecia en la figura 3.28.

Figura 3.28. Montaje de placas de sistema Coignet (Revel,1978)

3.3.2.4 Procedimiento Coproba

El método fue introducido por las empresas Balency y Schuhl en el mercado francés exclusivamente para edificios de viviendas, escolares y de la administración. En este método el edificio es descompuesto en un reducido número de elementos, todos ellos, de carga que son colocados en obra mediante mecanismos de elevación mecánicos. Un esquema general se recoge en la figura 3.29.


Figura 3.29. Esquema sistema Coproba (Revel, 1978) Observando las principales características de los mismos podemos destacar: Elementos de muro de fachada Estos elementos están constituidos de una capa exterior delgada de hormigón

armado de 5 cm de espesor, un alma aislante y una pared interna de hormigón armado de 5 a 11 cm determinada por la carga a soportar. Las paredes están unidas entre ellas por barras de acero galvanizado.

Elementos de separación Los elementos de separación son láminas de hormigón armado y longitud

variable. Forjados Los forjados, normalmente, se realizan en fábrica y se transportan mediante

semirremolques o también pueden prefabricarse in-situ. Por último, podemos destacar que en cuanto a transporte y montaje, los

elementos prefabricados en fábricas se transportan sobre semirremolques especialmente acondicionados. Una vez llegados a obra la acomodación se hace mediante la ayuda de grúas. Las juntas exteriores llevan un relleno de materia plástica y las interiores son tratadas en hueco o recubiertas con una banda plástica encolada. La evolución del proceso constructivo se aprecia en las figuras presentadas a continuación.


Figura 3.30. Sistema Coproba a) colocación de placas b) Transporte de placas (Revel,1978)

Figura 3.31. Sistema Coproba a) izado de placas b) colocación de placas (Revel,1978)


Figura 3.32. Edificio finalizado mediante sistema Coproba (Revel,1978)

3.3.3 Prefabricación Ligera de Hormigón

La prefabricación ligera, como se ha mencionado anteriormente, surgió con fuerza en los momentos de declive de la prefabricación pesada de hormigón, en la primera mitad de la década de los setenta. Se caracterizó por ser una prefabricación más flexible y versátil que los tradicionales sistemas de prefabricación pesada.

En este estudio se recogen tres exponentes de esta tipología de prefabricación,

como se expone en la figura 3.33, el sistema Siporex, el sistema Bonnet-Calad y el sistema Structurapid.

Figura 3.33. Diversas tipologías de sistemas prefabricación ligera (Elaboración propia, 2003)

3.3.3.1 Sistema Siporex

Este sistema se basa en la construcción de losas utilizadas en: forjado, muros,

tabiques y tejados. Son utilizadas para estructuras de toda clase, aunque lo son principalmente de las construcciones industriales. También se emplean verticalmente

Siporex Bonnet-Calad Structurapid

Sistemas prefabricaciónligera


como relleno del armazón en los edificios de viviendas de pisos múltiples y en la construcción de pabellones. Tienen gran variedad de aplicaciones como muros interiores. Sus dimensiones máximas no exceden de cantos de 30 cm con unos 6 metros de longitud.

Figura 3.34. Pabellón realizado mediante sistema Siporex (Revel,1978)

Características específicas El panel Siporex es un panel de cerramiento prefabricado de hormigón celular

armado, producido mediante una mezcla cuidadosamente dosificada de cal, cemento, arena silícea molida, aditivos y agua, a la que se incorpora al final del amasado un fino polvo de aluminio que reacciona en este medio alcalino, provocando una liberación de gases que aumenta el volumen del material al doble, dotándolo de una estructura celular formada por infinidad de celdillas que retienen el aire. Posteriormente, este material se recorta y se somete a un proceso de curado en autoclave que fija definitivamente sus características, obteniéndose así un producto aislante que aúna las cualidades de resistencia del hormigón con una densidad de sólo 450 kg/m3.

Dotadas de una armadura de acero protegida contra la corrosión de Acero Fe E

350 ó Fe E 500, las placas de cerramiento Siporex/Hebel presentan dos anchuras opcionales de 60 y 75 cm, y 5 espesores diferentes comprendidos entre 15 y 30 cm, con unos coeficientes KG de transmisión calorífica de sólo 0’56 a 0,29 kcal/m2hoC, además de una gran inercia térmica, por lo que no necesitan incorporar ningún tipo de aislamiento

Con una longitud estándar máxima de hasta 6 m, estos paneles son autoportantes

incluso para cubiertas. Pueden disponerse en horizontal o vertical, con alturas máximas respectivas de 12 y 20 m, gracias a juntas longitudinales machihembradas, selladas posteriormente con masilla acrílica. Las características principales se pueden observar en la tabla 3.3 que se presenta a continuación.

Espesor (cm) 7,5 12,5 17,5* 30 **

Longitud máxima (m) 3,06 5 6,12* 6,12** Peso propio (Kg/m2) 45 75 90* 180**

Coeficiente de aislamiento 1,45 1,17 0,86* 0,46**


* Máximas dimensiones para elementos horizontales **Máximas dimensiones en elementos verticales

Tabla 3.3. Dimensiones de referencia de losas Siporex (Röhm, 1977)

En cuanto a las uniones, las losas horizontales deben estar sujetas a los soportes

verticales de modo que le transmitan los esfuerzos horizontales, sobre todo los del viento. Para ello el sistema de unión más utilizado es el indicado en la figura. 3.35 en el cual se inserta un perfil omega entre dos placas con un cubrejuntas y un gancho.

Figura 3.35. Elementos de unión losas horizontales sistema Siporex (Revel,1978)

3.3.3.2 Método Bonnet-Calad Este procedimiento comprende la prefabricación en una fábrica de montaje de

todos los elementos de pavimentos, muros y tabiques que se utilizan en la construcción de edificios. Todos los elementos son de hormigón armado vibrado y se plantean de manera que pueda obtenerse un máximo aligeramiento para una misma resistencia. Posteriormente, los elementos son transportados a obra y se colocan de una manera sistemática mediante la ayuda de grúas. La rapidez del proceso de montaje es una de sus principales virtudes.


Los elementos prefabricados básicos en el sistema son: los forjados, muros, tabiques, pilares y placas.

Forjado

Se tienen diversas opciones para el forjado, las más usuales son el forjado con vigas de sección U, espaciadas por medio módulo con losas guarneciendo los vacíos o el forjado con vigas sección T, juntas con molduras aparentes bajo el techo.

Muros Los muros están compuestos de dos paredes constituidas por placas exteriores e

interiores de la misma naturaleza. En cada junta entre placas se colocan pilares que son los elementos de carga de este sistema. El espacio vacío entre placas se rellena con material aislante.

Tabiques Los tabiques están constituidos por losas macizas de hormigón armado, unidas

entre sí por una junta de hormigón vertido. Pilares

Los pilares son los elementos de carga y encontramos, tanto exteriores como

interiores, los exteriores forman la pared exterior de los muros con todas las longitudes posibles. Los interiores forman la pared interna de los muros.

Placas Las placas son el elemento de nexo entre diferentes partes del sistema, son de

esquina, exteriores, interiores y de toma de muro de carga. Las placas de esquina forman las uniones exteriores de los muros. Tienen anchuras de 0,2 a 0,4 m. según el espesor del mismo. Los pilares son los elementos de carga y encontramos tanto exteriores como interiores, los exteriores forman la pared exterior de los muros con todas las longitudes posibles. Los interiores forman la pared interna de los muros. Por último, las placas de toma de muro de carga son las que guarnecen el exterior del muro y pueden ser de 0.4 a 0,2 m. de ancho


Figura 3.36. Elementos del sistema sistema Bonnet-Calad (Revel,1978)

En la figura 3.37 se aprecia el proceso de montaje, que necesita de pocos

operarios con la ayuda de una grúa, dado que las placas son de dimensiones manejables.


Figura 3.37. Montaje del sistema sistema Bonnet-Calad a) esquema de montaje b) vista

de montaje (Revel,1978)

3.3.2.2 Método Structurapid

Este procedimiento se basa en la prefabricación de una estructura de hormigón armado que pueda adaptarse a todas las construcciones. Los elementos constitutivos de esta estructura se hacen en fábrica y son transportados a la obra o al lugar de montaje. Un esquema que podría seguir la obra mediante el proceso structurapid sería:

- Ejecución de cimentaciones tradicionales. - Colocación de esperas de enlace en el lugar exacto donde habrán de ir los

pilares.

- Los pilares son colocados sobre las esperas.

- Colocación de vigas por acoplamiento sobre las cabezas de los pilares.

- Verificación de la verticalidad de los elementos.

- Se hormigona el nudo del pilar y se coloca la armadura de continuidad entre los pilares.

- El montaje termina hormigonando las juntas de los forjados.

- Se continua con la siguiente planta procediendo de igual manera que las

anteriores Los principales elementos del sistema son los pilares, las vigas y los forjados. Pilares Los pilares se componen de una envoltura prefabricada resistente de hormigón

vibrado que sirve de encofrado perdido, al que se incorpora la armadura y en el que el espesor de la pared está en función de la utilización de los pilares y de las necesidades de la envoltura. En la parte superior se presenta un dispositivo de unión que permite el mantenimiento y soporte de las vigas, así como la implementación del piso superior.

Por último, el núcleo se hormigona después de la colocación de las vigas.


Figura 3.38. Elementos de pilar sistema structurapid (Revel,1978) Vigas Tienen una estructura en forma de T para asegurar el máximo de rigidez. Las

alas se suprimen en las extremidades, a fin de permitir la unión con los pilares por un sistema patentado. La colocación exacta sobre la cabeza del pilar se asegura por un saliente colocado en la cara inferior de la viga; este sistema ofrece seguridad para la estabilidad del conjunto durante operaciones de montaje. Las armaduras de tracción están incluidas en la viga prefabricada, así como en los estribos, barras plegadas, hierros para los momentos negativos, aceros de unión que aseguran el enlace entre forjado y viga. La ligereza de los elementos permite llevar a cabo el conjunto mediante material de elevación corriente.

Los forjados Los forjados son de tipo multicelular, con una cara inferior terminada.

Figura 3.39. Construcción mediante sistema Structurapid y elementos de pilar prismáticos en primer plano (Revel,1978)


3.3.4 Conclusiones Los sistemas prefabricados de hormigón han sido, tradicionalmente, los sistemas

por excelencia de construcción modular. A lo largo de los años, múltiples variaciones se han producido sobre un sistema que en la posguerra se caracterizó por ser un sistema pesado, cerrado e integral.

En esta primera época, la posguerra, el sistema se impuso en muchos países, de

uno y otro lado del telón de acero. De este período se le critica el poco énfasis que se puso en la calidad y la estética de la construcciones, lo que creó una idea equivocada entorno a la prefabricación, suponiendo que no podría dar respuesta a estas demandas crecientes de la sociedad. Sin embargo, es importante destacar que los sistemas de prefabricación pesada cumplieron su misión, respondiendo a una necesidad de edificios de una manera rápida, eficaz y económica.

Sistemas como el Camus, sirvieron para que la técnica constructiva evolucionara

y se obtuvieran sistemas como el Coignet y Coproba, con una tecnología francamente evolucionada respecto a sus predecesores. Estos sistemas, basados en el desarrollismo a cualquier precio y en la construcción de un elevado número de edificios para así repecutir en bajos costes, no pudieron superar la crisis de petróleo y la consecuente bajada del sector de la construcción.

Los nuevos sistemas surgidos de esta crisis, sistemas ligeros y fácilmente

adaptables como Siporex y Structurapid nos muestran como esta nueva cultura de prefabricación tiene grandes posibilidades. Países como Holanda, en estos momentos a la cabeza en muchos sistemas constructivos y Dinamarca, con la concienciación que propugnó el gobierno danés para un correcto desarrollo de la prefabricación que se plasmó en una normativa y una sistemática para el control de calidad lideran el camino. Cabe destacar, también, la práctica americana de la prefabricación que nos muestra como el hormigón prefabricado permite obtener las máximas condiciones estéticas con requisitos resistentes importantes.

3.4 NUEVAS TENDENCIAS: ESTRUCTURAS DESMONTABLES El concepto de estructuras desmontables ha ido tradicionalmente ligado a las

estructuras metálicas, dada la menor complicación que supone un desmontaje de las mismas. Tanto las uniones (principalmente las atornilladas) como los elementos principales (perfiles laminados) se prestan a un proceso de reutilización. Las estructuras de hormigón, en cambio, dado su tradicional carácter monolítico estaban abocadas a su destrucción total, una vez cumplido el ciclo de vida para el que fueron diseñadas.

La idea de realizar estructuras desmontables de Hormigón surge en Europa, en el

Simposio Internacional celebrado en la Universidad Tecnológica de Delft en 1976, y fue promovida por el Pr.Dr.-Ing.H.W.Reinhardt [22]. La idea inicial se extendió de una


manera rápida, dado que se basaba en la reutilización de los materiales empleados, concepto que enlaza perfectamente con las necesidades actuales de respeto al entorno medioambiental, tratado repetidamente en [23] [24] [25] [26].

La aplicación de este tipo de estructuras se fundamenta en el hecho que desde la

finalización de la segunda guerra mundial (1945) en toda Europa se ha construido masiva y fundamentalmente en hormigón. El ciclo de vida de las estructuras de hormigón como se recoge en la figura 3.40, consta de cuatro fases fundamentales:

- Concepción: fase en la cual se plantea la necesidad de responder a una necesidad

social. - Materialización: en la cual se proyecta y se ejecuta la obra que ha de dar

respuesta a las necesidades planteadas por la sociedad. - Utilización: es el periodo de servicio de la estructura y durante el cual se ha de

gestionar y también efectuar un mantenimiento para que no se produzca un deterioramiento en sus condiciones de servicio.

- Reintegración: es la fase en la que la estructura ha cumplido su vida útil y se ha

de decidir que se hará con ella, si se procede a su demolición o es aconsejable su reutilización.

Figura 3.40. Ciclo de vida del hormigón (Aguado et al, 2002)

Las estructuras de hormigón cumplirán su ciclo de vida, unas porque fallarán y

otras, la mayoría, porque habrán cumplido la función económica para la que fueron concebidas. En ese momento nos encontraremos ante la cuarta fase, la de reintegración, donde la mayoría tendrán que ser demolidas, un proceso tolerable cuando el numero de edificios sobre los que se efectúa esta operación es pequeño, pero al crecer el número se vuelve inaceptable debido al elevado grado de recurso que demanda (tanto humanos como mecánicos) y a la contaminación medioambiental que produce (tanto acústica -


ruidos intensos- como ambiental –polvo-) e incluso pudiendo llegar a desprender sustancias, que se emplearon en el sector en determinadas épocas y que ahora se han revelado como tóxicas (amianto).

En la figura 3.41, que se presenta a continuación se puede apreciar que aunque la producción en cantidades significativas de hormigón se remonta a principios del siglo, no ha sido hasta los años setenta cuando ha comenzado a hacerse notar una producción de grandes volúmenes de desechos de hormigón, que ha crecido de una manera importante, tanto es así que ya se plantean abiertamente conceptos como la utilización de áridos reciclables, no sólo en países como Holanda con gran escasez de áridos, sino también ya en países como España.

El concepto de construcción desmontable de hormigón trata de potenciar la reintegración de esas estructuras que han cumplido ya su función, desarrollando la capacidad de reutilización de las mismas y cerrando el ciclo de vida de las estructuras de hormigón al máximo con el fin de reducir el número de desechos producidos.

Figura 3.41. Relación de producción de hormigón / producción de desechos

(Elaboración propia a partir de datos de Van den Boogard,1985) 3.4.1 Características específicas El aspecto más importante de una construcción modular desmontable son las

uniones, ya que de una buena concepción de las mismas puede resultar que una estructura sea fácilmente reutilizable o, por el contrario, se necesite una demolición parcial para poder aprovechar una parte de la misma. Por esta razón, podemos decir que

PRODUCCIÓN DE HORMIGÓN / PRODUCCIÓN DE DESECHOS

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1920 1930 1935 1948 1955 1965 1971 1990 2010

AÑO

CA

NTI

DA

D

(mill

ones

de

tone

lada

s)

Producción deHormigón

Producción dedesechos deHormigón


los métodos constructivos que existen para estructuras desmontables giran entorno a las uniones.

La tecnología más avanzada en estructuras desmontables de Hormigón se

encuentra, sin duda alguna, en Holanda. La labor iniciada por el profesor H.Reinhardt de la Universidad de Delft ha tenido continuidad en el mercado desarrollando los tres sistemas punta conocidos en la actualidad: el sistema Matrixbow, el sistema CD 20 y, por último, el sistema Bestcom 30, tal y como se detalla en [8].

Figura 3.42. Sistemas desmontables (Elaboración propia, 2003) 3.4.1.1 Sistema Matrixbouw El sistema Matrixbouw consiste en independizar completamente los elementos

modulares verticales y horizontales. Los pilares tienen, como terminación, unas placas de acero base que encajan con el panel que representa el forjado superior y, este a su vez, con el pilar superior. Por tanto, confluyen los dos pilares (planta superior e inferior) y el forjado.

Los tres elementos, dos verticales y uno horizontal, quedan solidarizados

mediante tornillos colocados con percutores hidráulicos. Esto confiere una gran rigidez a la unión y una gran importancia a los elementos que sirven de unión, ya que de su tensión de atornillado depende el comportamiento más o menos rígido de la unión.

El punto crítico de la operación de montaje de este sistema es el apretado de los

tornillos. Una elevada presión puede llevarnos a un comportamiento demasiado rígido de la estructura y a una rotura frágil. Por el contrario, una relajación de la tensión de apretado de la unión puede redundar en un mal comportamiento de la estructura.

SistemaMatrixbouw

SistemaCD 20

SistemaBestcom 30

Sistemas estructurasdesmontables


Figura 3.43. Sistema Matrixbouw a )Esquema general b) Apriete uniones (Vambersky

et al.,2002) 3.4.1.2 Sistema Bestcom 30 Por último, este sistema Bestcom 30 que aplica un concepto de construcción

mixta en los pilares, introduciendo los conectores como aspecto fundamental de su método constructivo.

Figura 3.44. Sistema Bestcom 30 a )Esquema general b) sección (Vambersky et al.,2002)


Podemos observar en 3.44a como la estructura se basa en una plataforma

anclada mediante pernos al pilar que emerge de la planta inferior, de la que surgen esperas que sirven para acoplar el forjado superior y un cilindro de acero para encajar el pilar superior.

En la figura 3.45 podemos observar como el proceso de montaje, pilar inferior –

losas de forjado – pilar superior permite una buena alineación y de sencilla aplicación.

Figura 3.45. Sistema Bestcom 30 a )Detalle unión b) colocación pilar (Vambersky et al.,2002)

3.4.1.3 Sistema CD 20 El sistema CD 20 presenta otro concepto diferente al introducido por el

Matrixbouw. Las placas en que terminan los pilares llevan incorporadas unas esperas que encajan en el forjado, tanto por encima como por debajo.


Figura 3.46. Sistema CD 20. Detalle unión b) colocación pilar (Vambersky et al.,2002)

Se puede apreciar en la figura 3.46 el concepto de encaje pilar – forjado - pilar,

probablemente el más simple de todos los comentados hasta el momento y sin embargo con un buen comportamiento estructural.

Los pilares acaban en placas de acero de las que sobresalen 4 esperas, cada una

de ellas recibe una parte del forjado superior que tiene una obertura en la cara inferior para encajar con una de las barras mencionadas y otra en la cara superior para recibir las barras que vendrán del pilar del piso superior.

En la figura 3.47b podemos ver el encaje de la primera placa de forjado con un

pilar y en la 3.47a se aprecia como encajará el pilar superior cuando las cuatro placas del forjado estén ya colocadas.

Figura 3.47. Sistema CD 20 a) Acoplamiento de pilar b) Acoplamiento forjado superior (Vambersky et al.,2002)


Figura 3.48. Sistema CD 20 a) Acoplamiento de pilar b) Comprobación de alineación superior (Vambersky et al.,2002)

Figura 3.49. Sistema CD 20. Estructura terminada. (Vambersky et al.,2002)

3.4.2 Comportamiento estructural sistemas El sistema CD 20 fue de los primeros sistemas de construcción modular que

llegó al mercado. A principios de los años 80 se comenzó a introducir, exclusivamente, en el mercado holandés. Como todos los métodos, al introducirse en el mercado de la construcción han de superar fuertes barreras, la mayoría de ellas, asociadas a la inercia que tradicionalmente arrastra este sector.

Fruto de la desconfianza, Bonink y Mont Freide [27] llevaron a cabo un estudio

de una estructura desmontable a escala 1:1 con el método CD 20, interesante por lo inusual del mismo.


Figura 3.50. Sistema CD 20 a) Prueba de carga b) Esquema de prueba de carga (Bonink y Mont Freide, 1985)

El edificio constaba de dos plantas y los forjados una luz máxima de 14 metros,

sin paredes que le añadan una estabilidad adicional. El objetivo de la misma fue comprobar la rigidez lateral del edificio, así como comprobar la resistencia de las conexiones.

En la figura 3.50b podemos ver la distribución teórica de los momentos. La

carga es tanto una fuerza lateral en el forjado de la segunda planta (H1) como en el forjado del primer piso (H2). También las cargas q1 y q2 distribuidas como se muestra. Los forjados, al ser pretensados, no introducen momentos adicionales en las uniones.

Como se ha comentado anteriormente, se efectuaron dos tipos de ensayos, uno

de rigidez y otro de resistencia. En el ensayo de resistencia la carga vertical fue 1,2 veces la del de rigidez.

Los resultados fueron satisfactorios, dado que se producía un desplazamiento

lateral del edificio bajo condiciones de servicios de 1/800 de la altura, teniendo en cuenta que la normativa holandesa permite desplazamientos totales de 1/500 de la altura. De aquí podemos concluir que el sistema presenta suficiente rigidez lateral.

Figura 3.51. Resultados prueba de carga. Sistema CD 20 a)Rigidez b)Resistencia

(Bonink y Mont Freide, 1985)

Del estudio realizado se llega a deducir que el comportamiento de las uniones

no es tan diferente del comportamiento de una estructura realizada in-situ. De esta manera podemos concluir que las resistencia y rigidez, para este tipo de estructura, es realmente suficiente.

3.4.3 Otras aplicaciones


La construcción, mediante elementos desmontables, puede presentar una gran variedad de aplicaciones. Esta afirmación puede parecer gratuita, sin embargo presentamos a continuación dos realizaciones distintas en las que se han utilizado este tipo de estructuras:

- un parking en superficie

- una torre de telecomunicaciones 3.4.3.1 Parking Aunque el desarrollo principal de las estructuras desmontables se ha centrado en

Holanda, podemos ver que existen ejemplos de las mismas, tanto en Estados Unidos como en Canadá, como detallan Adam y Dunezsgi [28].

La necesidad de este tipo de estructuras, en estos países, se debe a la elevada

densidad de vehículos, sobre todo en las áreas urbanas. Esta necesidad se ha de conjugar, también, con el hecho de no hipotecar las futuras condiciones del suelo, mediante construcciones que las entorpezcan, por ello la solución de estructuras desmontables se ajusta a la perfección. Como podemos ver en la figura 3.52 se trataría de una estructura de 3 niveles, con paredes de carga de hormigón armado y vigas pretensadas en forma de T. Estas vigas son muy eficientes y proporcionan unas luces muy elevadas con un peso propio limitado. Esta estructura es una solución duradera, con calidades del hormigón aseguradas y su vida útil es tanto o más larga que cualquier otra obra ejecutada in-situ.

Figura 3.52. Esquema general de parking desmontable (Adam y Dunaszegi,1985)

3.4.3.2 Torre de telecomunicaciones


En Hoorn (Holanda) se planteó la necesidad de efectuar una torre de telecomunicaciones [29] de 65 m de alta sobre la que se deseaba colocar dos antenas de radiodifusión. Se plantearon diferentes alternativas para la realización de la misma, entre las que destacaron dos:

La primera en la que se consideraba la realización del fuste mediante encofrado

deslizante. La segunda en la que se contemplaba la construcción de la torre mediante elementos modulares desmontables.

La realización se decidió llevar a cabo mediante un sistema de construcción

modular desmontable debido a los factores siguientes: - Se aseguraba una calidad del hormigón muy elevada, superior a aquella que

suponía la realización in-situ. - La calidad del hormigón unido al pretensado redundaba en una mayor

esbeltez ( 20/ ≈hl )

- Los costes económicos eran similares En la Fig. 3.53 podemos ver la estructura final de la torre, tanto el alzado de los

planos, como una vista de la misma en pleno proceso de construcción.


Figura 3.53. Torre desmontable. a) Vista en construcción b) Esquema general (Kliffen,1985)

La obra, que finalmente constaba de 61,25 metros de altura, fue llevada a cabo

mediante 20 elementos prefabricados circulares de un diámetro externo de 3 metros y un ancho de 30 cm. La altura de cada elemento era de 3,04 m y su peso de 190 KN.

Otro aspecto a destacar en este tipo de construcción es el pretensado, para

asegurar la reutilización de la estructura, las vainas de pretensado no se inyectaban. La estructura fue calculada según la normativa holandesa.

En la base de la torre se necesitaron 15 tendones de 32 mm de diámetro y

debido a la distribución parabólica del momento producido por el viento, el número de ellos decrecía con la altura. En el quinto elemento modular (unos 15 metros de altura) 5 tendones eran anclados , otros cónicos continuaban hasta el elemento (unos 30 metros de altura) y los demás continuaban hasta el elemento 19. El último elemento se unía al elemento 19 mediante 5 tendones llamados “cortos”. En la figurea 3.52 podemos observar una junta de continuidad del pretensado .

Figura 3.54. Detalle unión postesada (Kliffen,1985)

3.4.4 Conclusiones El sistema constructivo que se ha denominado, en este estudio, como una nueva

tendencia es el de las construcciones modulares desmontables, fue promovido desde la universidad Técnica de Delft (Holanda) y ha sido llevado a cabo, con éxito, en diversas realizaciones de características claramente diferentes.

El sistema de construcciones modulares desmontables, conjuga multitud de aspectos positivos que hacen presagiar un futuro muy esperanzador. Comenzando por el principio conceptual, que se basa en la reutilización de las estructuras de un material (hormigón) con un ciclo de vida bastante prolongado en el tiempo. Es un concepto acorde con las demandas de la sociedad actual.


El método está en una fase de expansión en el país en que nació, Holanda, diversas empresas han patentado ya sistemas constructivos, como hemos comentado anteriormente: Matrixbouw, Bestcom 30. Sin embargo, la tecnología todavía está en una etapa inicial y permite efectuar realizaciones de un tamaño modesto. El futuro, sin embargo, puede estar en sus manos si sigue invirtiendo en tecnología para desarrollar sus sistemas.

Entre los actuales, el Matrixbouw es la última evolución, dado su idea de aplicar

un par de apriete con unos pernos como sistema de unión entre elementos independientes, además cumple, perfectamente, con el concepto de integridad estructural y generación de caminos de carga alternativos tras un fallo local como se presenta en la figura 3.55.

Figura 3.55. Caminos de carga alternativos en sistema Matrixbouw (Vambersky et

al.,2002) Sin embargo, como hemos expuesto anteriormente, sistemas como el CD 20

presentan un comportamiento excelente pese a ser muy anteriores en el tiempo. El sistema de construcciones modulares desmontables presenta numerosas

ventajas principales entre las cuales podemos subrayar: - Una celeridad de construcción muy importante. - La posibilidad de ampliación de las estructuras realizadas.

- La reutilización de los materiales empleados, que es de donde nace la idea de

construcciones desmontables.

- El concepto de respetar el medioambiente (Environmental friendly), que cada vez se va imponiendo más como un factor primordial que han de respetar todas las construcciones.

CAPÍTULO 3. CONSTRUCCIÓN MODULAR EN HORMIGÓN

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