Fundamentos del concreto

¿Cómo lograr una estructura prefabricada eficiente?

Los mejores resultados en la construcción se obtienen cuando, desde el principio el diseñador tiene en mente la utilización del presfuerzo y la prefabricación en su proyecto.

Los inversionistas se preguntan: ¿Debo “matrimoniarme” con el prefabricado y no compararlo contra otras alternativas, materiales y/o métodos de construcción? La respuesta más sensata que les puedo dar es que esa comparativa siempre tendrá lugar. Lo importante es que existen hipótesis iniciales en las cuales se fundamenta la eficiencia del prefabricado y si ésas se omiten el resultado será confuso o inclusive desfavorable contra el prefabricado: si la estructura es el viaje que tiene que hacer la arquitectura para convertirse en realidad, el prefabricado lo hace en un jet; pero si no consideramos las hipótesis básicas que a continuación señalaremos lo que haremos será hacer ese viaje ficticio en un “ferrocarril con alas”, cuyo vuelo no será ni eficiente, ni limpio ni económico.

La ingeniería estructural está llena de excepciones; aunado a esto, los ingenieros estructuristas son generadores de ideas que ahorran dinero y que lo hacen en cada proyecto. Esto nos hace afirmar que no pueden existir recetas para resolver las estructuras y que el análisis adecuado de las alternativas es una labor indispensable en cada proyecto. Si pensamos en encontrar la mayor eficiencia del sistema constructivo en cuestión, resulta factible establecer algunos puntos de partida a sabiendas que de cumplir de manera efectiva será prácticamente seguro el contar con un sistema altamente competitivo, capaz de ser la mejor opción en 4 de cada 5 comparativas.

Proyectos de edificación

De entrada, conviene acotar que es mejor cuando el proyecto está sobre un suelo tipo I ó II. Esto tiene que ver con el peso de la estructura, que es mayor en concreto que en acero. En suelos blandos seguramente el acero ganará la batalla; pero si la estructura debe ser de concreto por otras razones (por ejemplo en las zonas costeras), nada mejor que el prefabricado.

Los tableros deben ser mayores de 100 / 120 m2. Sin duda alguna, el presfuerzo –gran aliado de la prefabricación– permite aumentar sensiblemente la separación entre columnas. Al cumplirse esta característica la ventaja es triple porque se logran espacios mayores libres de columnas; se disminuye el número de apoyos en la cimentación y sobre todo, se disminuye el volumen total de concreto de la estructura y por consiguiente el peso total del inmueble. Dependiendo de la sobrecarga que debe resistir, es factible conseguir estructuras competitivas con tableros de hasta 18 x 18 m diseñados para una carga típica de un centro comercial.

También es importante diseñar con elementos huecos. Cuando el proceso de fabricación de la estructura se hace en una planta con moldes y procesos controlados, resulta sencillo hacer trabes con secciones huecas, losas con espesores muy delgados o también huecas, así como otros productos. La disminución del volumen total de concreto –dadas estas características y con menor densidad de columnas– se traduce en tener una reducción de la masa estructural hasta del 40% respecto a una estructura de concreto tradicional incluso cuando ésta tenga secciones con losa reticular o aligerada. Nada supera el beneficio del Presfuerzo (sea pretensado o postensado) en una estructura.

Es recomendable usar elementos estandarizados. Para llegar a esos elementos estándar que hoy se proponen, se estudiaron cuidadosamente y por muchos años las formas y secciones que mejor se comportan en la estructura. Utilizarlos implicará por lo tanto aprovechar la eficiencia de ellos y a la vez simplificar los procesos productivos por la repetición de los mismos. Estos elementos estándar generalmente son complicados de lograr, con formas exigentes que implican un alto control dimensional y de calidad en el concreto. Sin embargo, al ser repetitivos en una y varias estructuras el proceso para fabricarlos llega a dominarse y a hacerse controlado y simple.

Por otro lado, hay que tener una planta de producción en un radio económico. En este sentido, puedo afirmar positivamente que 200 km a través de carreteras adecuadas es un radio económico entre la planta y el sitio de la obra. Pero también cuando el volumen es suficiente (generalmente en proyectos mayores a 30 mil m2, puede instalarse una planta en el sitio y conseguir resultados igualmente competitivos. Cabe decir que el tiempo de entrega restringido es un gran aliado del prefabricado. Uno se pregunta ¿Qué proyecto no está sujeto a un programa de obra agresivo? Sin embargo, los grandes proyectos cuya apertura puntual es excepcionalmente importante (como un centro comercial en época navideña) el prefabricado hace la diferencia. Al dividir el trabajo en planta y sitio de la obra, se disminuyen las dependencias y se avanza rápida y limpiamente en la estructura, dando paso al resto de las disciplinas de construcción en grandes áreas, haciendo más eficientes esos trabajos. Cuando su fecha de entrega sea inamovible, no se arriesgue… ¡mejor prefabrique!

Proyectos de infraestructura urbana

Hay que hacer más en planta y menos en el sitio de la obra. Las grandes obras de infraestructura urbana se hacen en las avenidas más transitadas, por lo que los trabajos en el sitio y sus afectaciones deben disminuirse al mínimo. Se observa claramente en la construcción de los segundos pisos del área metropolitana de la Ciudad de México: más de 15 km de viaducto elevado con sus respectivos distribuidores viales construidos en menos de 12 meses, estableciendo un nuevo récord mundial en este tipo de obras.

Asimismo, hay que proyectar claros mayores. Una obra de infraestructura urbana “hace ciudad”; es decir le imprime un carácter y forma su paisaje urbano. Aumentar los claros en sus Pasos a Desnivel y Viaductos hablará bien de los que viven en ella, además de hacer de esas obras equipamientos más funcionales y duraderos.

Proyectos de infraestructura carretera

Se deben preferir secciones de vigas modernas. En busca de la productividad de las plantas de prefabricados o de la prefabricación in situ, especialmente en proyectos de puentes en caminos alejados de los centros de población, se ha diseñado con vigas tipo AASHTO cuya producción es sencilla y dominada. Sin embargo, en la actualidad ya no podemos tener esos lujos. Es necesario movernos hacia nuevas secciones como las vigas UN, cajón y otras más que ingenieros mexicanos o extranjeros han inventado. Puede ahorrarse hasta un 55% del volumen de concreto utilizando estas secciones. Hoy en día prácticamente todas las plantas de prefabricados importantes del país cuentan con los moldes para ellas. Está en la decisión oficial hacer o permitir el cambio tan necesario.

Hay que hacer más en Planta y menos en la carretera ya que uno de los costos importantes en la construcción de un puente carretero es el montaje de las vigas y principalmente por el traslado de las grúas. ¿Por qué entonces no aprovechar dicho traslado y prefabricar también los muros de contención de los estribos del puente, los apoyos intermedios, cabezales e incluso a veces hasta la cimentación? Así conseguiremos puentes más esbeltos, más bonitos, más ligeros, más funcionales y seguramente más económicos.

Proyectos industriales

Para este tipo de trabajos, nuevamente conviene proyectar con claros grandes: “A grandes claros, grandes presfuerzos”, dice nuestro refrán. La industria cada vez maneja elementos más grandes y pesados. Permitámosle layouts espaciosos –horizontal y verticalmente– sin que tengan que costar más. Si es claro que pueden conseguirse claros excepcionales para soportar cargas de puentes, imaginemos lo que puede lograrse en una cubierta industrial.

Estamos en pro de una cultura “anti fuego”. El concreto presforzado debidamente especificado permanece sin deterioro estructural hasta 2 horas después de someterse a fuego directo. Aunque por desgracia se pierdan los contenidos del almacén o fábrica en un incendio, nada mejor que reiniciar nuevamente la producción por no haber perdido también el “Shell”. Estas son, a mi parecer, las recomendaciones más importantes para lograr una estructura prefabricada óptima; sin duda alguna existen muchas más que surgen al analizar cada proyecto. Es importante tenerlas en cuenta cuando estemos en la etapa de diseño, porque ello se nos regresará en muchos beneficios para el proyecto.

Textos: Gabriel Santana

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