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c. La construcción mediante el uso de encofrados normalizados INTRODUCCIÓN1 Los sistemas intermedios son procedimientos constructivos que han incorporado una serie de ventajas de la producción industrializada pero sin obtener las características de estas (ni de sus procesos de montaje). En general se trata de métodos derivados de la adopción de técnicas ingeniosas que permiten fundamentalmente racionalizar la construcción. Son por lo tanto procedimientos racionalizados. Los procedimientos racionalizados son métodos constructivos que partiendo de las formas de hacer tradicional, la mejora a base de: 1. Mecanizar operaciones 2. Modernizar herramientas 3. Coordinar fases. No pretenden cambiar el sistema constructivo sino que tratan de remplazar todas las fases de éstas y mejorarlas, poniendo al alcance de la obra, medios más complejos que permiten una mayor productividad. Clasificación de los sistemas racionalizados 1. Sistemas que emplean encofrados metálicos complejos (túnel, muros abatibles, etc.) 2. A base de encofrados deslizantes (túneles, chimeneas, caja de ascensores, etc.) 3. Elevación de la construcción (slift – slab, jack – block, etc.) Características generales y comunes de los procedimientos racionalizados 1. Trabajo in – situ, con idénticas condiciones de la construcción tradicional. 2. Amplio radio de acción. 3. Remplazo de madera por metal en los encofrados. 4. Ritmo de construcción alto como consecuencia de la posibilidad de acelerar el curado del Hº mediante procedimientos térmicos. Ventajas Se reducen los andamios Disminuyen los accidentes de trabajo Facilita las inspecciones Disminuye el transporte No hay grandes inversiones iniciales Existe el monolitismo Trabajo más protegido. Conceptualmente, es una tercera línea (intermedia), con mentalidad de la construcción tradicional. 1 De las clases del Arq. Daniel E. Vedoya. 1993-2004. GJJ Racionalización de un proceso constructivo 2 Es la aportación de inteligencia del hombre en la mejora de los métodos de trabajo que aquel proceso lleva consigo. 1. Encofrado tipo túnel: con una longitud de una a dos habitaciones y cuya altura es la reglamentaria para cada tipo de local. Son colocados: en obra por medio de grúas torres. Son calentados interiormente para acelerar el fragüe. Se desencofra a las 13 horas del haber hormigonado. 2. Encofrado deslizante: inventado en 1903 para construir silos, se emplea para construir tanques, chimeneas núcleos de ascensores. Es un molde de poca altura en el cual se vierte el hormigón a medida que sube. Tiene una estructura, la que es subida por medio de gatos hidráulicos. 3. Sistema Slift–Slab: es también llamado método de placas ascendentes. Es un proceso intermedio entre el monolitismo y el prefabricado, se fabrican las losas de los piso en el nivel de terreno natural y luego se las levanta por medio de gatos hidráulicos, hasta su posición definitiva, entalladuras especiales metálicas que operan como trabas. La cantidad de pisos aconsejables es un máximo de 6 (seis). 4. Sistema Jack–block: este sistema aprovecha las cualidades estructurales del núcleo, el que es elevado a medida que la construcción se realiza en el nivel de planta baja. Ventajas de la prefabricación con Hormigón Armado 1. Economía en encofrados: en concepto de madera, apuntalamientos, cimbras, mano de obra, en aquellos elementos repetitivos, grandes luces, gran altura, etc. 2. Economía en la mano de obra: por realizarse la mayor parte de las obras en fábrica o taller, en forma mecanizada. 3. Mejores condiciones de trabajo: en el trabajo en el taller se obtienen mejores condiciones humanas de labor, al trabajar al abrigo de la intemperie. 4. Aumento de rendimiento y rapidez de la construcción 5. Economía de materiales: la clasificación precisa y racional de las mezclas permite lograr alta calidad y uniformidad en los hormigones. Métodos especiales de control y terminación reducen el porcentaje de agua y por consiguiente economía de cemento. El premoldeado de piezas permite las secciones, adoptar tipos convenientes o económicos reduciendo cantidad de materiales y peso de la misma. 6. Reducción del transporte: en general, a la obra se envían elementos terminados de menores pesos y reducen el movimiento de materiales a granel. 7. Construcción desmontable y transportable 8. Disminución de las acciones de contracción y temperatura. 9. Programación de trabajos más precisos: se eliminan mucho de los imprevistos, que afectan a la construcción de H°A° ordinaria. 10. Economía en general: la economía en cada una de las obras puede proyectarse a nivel nacional. 11. Prácticamente inexistente: la rotura de los elementos durante el transporte. 2 De las clases del Arq. Daniel E. Vedoya. 1993-2004. GJJ Desventajas Se pierde parte de la continuidad y monolitismo que da el hormigón armado corriente. Necesidad de equipos especiales para el transporte, traslado en horizontal o elevación y montaje de las piezas. La prefabricación técnicamente es más compleja, requiere mayor conocimiento tecnológico. Encofrado deslizante ó túnel 3 Los antiguos procesos de producción se basaban en el uso intensivo de la mano de obra, con un uso muy limitado de equipos y herramientas. De esta manera los obreros (esclavos, siervos, etc.) manipulaban las materias primas hasta obtener el producto final, esto implicaba un profundo conocimiento de las técnicas laborales, esto es conocido como Artesanía, debido a que eran elementos producidos por los Artesanos, los cuales se formaban profesionalmente trabajando junto a los Maestros durante largos años de trabajo conjunto, hasta obtener un grado de especialización manual al conocer profundamente la técnica de producción manual y su tecnología, esto se transmitía de generación en generación abarcando todos los campos de actividades productivas, bienes y servicios. Tales procesos de producción manual y artesanal tuvieron grandes cambios radicales entre 1760 y 1830 debido a las innovaciones técnicas relacionados a los materiales empleados, a las herramientas y a la energía (de la tracción a sangre de animales y hombres a la máquina de vapor), este cambio radical en la producción es lo que se conoce como la Revolución Industrial, este suceso histórico fue el resultado de investigaciones y descubrimientos por medio de experiencias. Estos cambios productivos no fueron realizados de manera organizada por entes oficiales ni por organizaciones privadas, sino fueron paulatinamente impuestos por pequeños productores y artesanos que vieron la posibilidad de incorporar nuevos materiales, nuevas técnicas y nuevas tecnologías para incrementar su capacidad productiva (menor tiempo de ejecución y elaboración, mejor calidad, mayor cantidad de productos) reducir sus costos de producción, y por ende obtener mayores beneficios económicos con menores precios de venta y en mayor cantidad, dentro del marco ideológico político-económico de los Siglos XVIII y XIX, las Teorías Económicas de Adam Smith, David Ricardo, de Producción de Taylor, etc., estos artesanos emprendieron nuevos caminos dentro de la producción y de la economía ó sea iniciaron nuevos emprendimientos con nuevas organizaciones de producción a las que se las denomino Empresas, por ende a los nuevos artesanos se los denomino Empresarios. Los Empresarios dieron un cambio radical a las estructuras productivas al aplicar estudios de Taylor, Ford, Gantt, Gilberth, quienes estudiaron métodos empleados en el trabajo y comprobaron su lógica, reflexionaron sobre el origen, fin y objetivo de cada tarea y sus diversas interrelaciones en todo el proceso productivo, esto significa el perfeccionamiento del método de producción y se conoce como RACIONALIZACION. Además se comprobó que era necesarioreemplazar al hombre por la máquina, pues se podía realizar productos con las máquinas con mejores calidades de terminación, en las dimensiones, en las formas y en las cantidades deseadas, esto se conoce como MECANIZACIÓN. 3 Publicación Didáctica del Arq. Guillermo J. Jacobo. 1996. GJJ También se verifico que las máquinas podían trabajar de manera continua y siguiendo una secuencia de trabajo que podía ser programada de manera de realizar una actividad repetitiva (procesos iterativos) y obtener un número ilimitado de objetos similares, esto se conoce como AUTOMATIZACIÓN. Todas estas reflexiones aplicadas en las nuevas estructuras empresariales dieron la siguiente ecuación: INDUSTRIALIZACIÓN = MECANIZACIÓN + RACIONALIZACION + AUTOMATIZACIÓN Esta ecuación hay que aplicarla a toda la gestión empresarial, no solo debe abarcar el aspecto productivo, debido a que la esencia de toda Empresa es obtener beneficios económico para garantizar su supervivencia en el mercado comercial, por esto, aquellas Empresas que presentan un mayor volumen de ventas, una gran agresividad comercial y una producción cada vez mayor, son las que están Industrializadas, debido a que la industrialización no contempla únicamente el aspecto productivo-fabril, sino como una organización que aplica los mejores métodos y tecnologías al proceso integral de demanda, diseño, fabricación, transporte y montaje de los elementos constructivos (en el caso de los sistemas constructivos prefabricados e industrializados). Dentro de estos conceptos, ¿dónde se encuentra el de Prefabricación?, el cual fue siempre mezclado y confundido con el de Industrialización. Prefabricación significa etimológicamente fabricar antes, por esto se considera un objeto prefabricado cuando se lo realiza en fábrica y luego se lo utiliza. Desde el punto de vista conceptual de Industrialización no interesa el lugar de fabricación de los elementos, sino que el producto final reúna las condiciones físico-constructivas deseadas, que su montaje sea simple y rápido y que su costo sea competitivo y menor con respecto a la tecnología tradicional ó artesanal de la construcción. Para cerrar conceptualmente el tema, la Industrialización es la forma como se realiza un producto ó sea su Elaboración, esto significa que producir un objeto industrial es realizarlo sin mano de obra artesanal, con máquinas controladas por obreros simplemente especializados ó por máquinas automáticas de manera continua y siguiendo una secuencia lógica de trabajos ó etapas de producción estudiadas de manera de satisfacer la demanda comercial sin problema. Existen casos especiales de elementos constructivos producidos en una fábrica, pero la manera de producción puede ser artesanal, ya que la Fábrica puede ser un pequeño taller con muy baja mecanización, sin automatización y con una aplicación intensiva de mano de obra, de esta manera se aprecia la diferencia conceptual entre Prefabricación e Industrialización. En el campo que nos interesa dentro del mercado de la construcción prefabricada e industrializada se verifican dos situaciones: 1. Un equipamiento para producir elementos constructivos industrializados y prefabricados, Fábrica ó Factoría, requiere de una inversión de cierta magnitud, la cual únicamente puede ser amortizada luego de un período de actividad económica en un mediano plazo, en muy pocas ocasiones se verifica la tasa de retorno en un corto plazo (menos de 5 años) salvo en obras singulares de gran importancia. Para garantizar una actividad económica de dicha factoría en términos positivos (con ganancias) se debe disponer de un volumen de ventas anuales de manera de utilizar todo el potencial productivo del equipamiento. También es necesario verificar la incidencia del costo del transporte y la factibilidad de transporte, salvo en el caso de sistemas constructivos singulares, en donde el costo del transporte no influye en el costo final de la obra. En el campo de la industrialización y prefabricación de la construcción, es la producción de elementos constructivos de manera individual ó en sistemas constructivos con un grado de terminación bastante alto (Integral), con una calidad asegurada y con características físico-constructivas bien determinadas y en cantidades necesarias para satisfacer la demanda del mercado comercial. Pero en el mercado de la construcción existen casos de diferentes niveles de prefabricación e industrialización, pudiendo existir Prefabricación NO Industrializada (fabricación de ladrillos comunes). 2. En los casos de singularidad de la obra, problemas de accesibilidad al mercado de productos comerciales constructivos, alto costo de transporte de los elementos constructivos, falta de elementos constructivos prefabricados e industrializados del tipo requerido, de factibilidad económica, de reducción de tiempo de ejecución, de necesidad de monolitismo estructural debido a la gran envergadura de la obra, etc., los elementos constructivos pueden ser fabricados en la misma obra, In Situ (en el terreno ó sitio de la obra) con equipos e instalaciones y capacidad de producción acorde a la demanda de la obra, este el caso de la Industrialización SIN Prefabricación (por ejemplo el encofrados túnel para hormigonado in situ), en este caso el grado de equipamiento (herramientas e instalaciones) de la empresa constructora permite “fabricar” (construir) los elementos constructivos con un carácter “industrial” (gran precisión dimensional, gran cantidad, producción continua, calidad garantizada del producto, racionalización de las fases productivas, etc.) pero no como elementos prefabricados (fabricados ó producidos en fábrica fija) para un montaje posterior, sino que se construye la obra con procesos racionalizados tipo industriales. Uso del encofrado túnel Este es el caso “2.”, antes comentado de industrialización del obrador, de estructuras de hormigón armado, en los cuales la colada del hormigón se realiza en encofrados-túnel metálicos (representa un síntesis del encofrado tradicional de tablestacados verticales y tablado horizontal, ambos de madera), generando células estructurales, de manera de lámina continua, que facilita el monolitismo estructural. La principal característica de estos encofrados-túnel es que se desplazan en la obra según un circuito de etapas de trabajo (racionalización de la ejecución) y por medio de mecanismos especiales incorporados, que le permite plegarse una vez que la masa del hormigón ha adquirido cierta rigidez. El encofrado-túnel está constituido, generalmente por chapas de acero en las caras de moldeo, reforzadas interiormente con chapas plegadas y perfiles metálicos, para asegurar su robustez ante la carga de la colada y manipuleos de uso, y su planeidad e indeformabilidad constante; además dispone de sistemas de extracción, de acelerado del curado, de elementos para formas ó huecos en sus caras (verticales y/ó horizontales). Antes de la colada se incorporan, junto a la armadura, todas las instalaciones y carpinterías, para luego realizar el colado del hormigón, el cual es de una calidad asegurada, pues se lo elabora en plantas especiales, por todo esto se puede afirmar que lo que se ejecuta en obra es un producto industrial. Los orígenes del encofrado túnel se encuentra en las obras de ingeniería (túneles, puentes, acueductos, represas, etc.), constituyendo una sustitución del concepto de los encofrados de madera como elemento perecedero, por el del elemento herramienta (no perecedero y de larga vida útil con mantenimiento preventivos y de largo plazo de amortización, como si fuera una máquina industrial de producción). Un primer antecedente, como máquina industrial productiva, se le da a la evolución que tuviera el encofrado tradicional (estático y perecedero) al transformarse en encofrados rodantes ó corredizos (en horizontal) para la construcción de redes cloacales,entubamientos de ríos, etc., con sección constante de paredes. El otro antecedente es el caso de los encofrados trepadores (verticales), los cuales se desmontaban después de cada colada y rigidización de la masa, posteriormente este evoluciona en encofrado deslizante (por medio de gatos hidráulicos prendidos a guías que elevan el encofrado) al para producir estructuras continuas de gran altura, obteniéndose entre 2 a 5 mts. de altura por día de estructura terminada. Este tipo no es rentable en obras con alturas menores a los 20,00 mts. En el caso del encofrado-túnel, este puede seguir la dirección longitudinal del edificio y también la transversal ó ambas de manera conjunta con la disposición en turbina ó núcleo central (con un equipo de encofrados). El uso de estos equipos industriales se desarrolla en los países, donde la incidencia del costo de la mano de obra es muy significativa y la necesidad de ejecución en cortos plazos es importante. Descripción del Sistema de Encofrados Túnel Componentes principales: Encofrado-pórtico: tiene forma de “L” invertida, las caras son de chapa de acero de 3 a 5 mm de espesor, rigidizadas interiormente por perfiles metálicos y plegados de chapa doblada, la robustez del encofrado es importante pues permite 500 puestas promedio en obra antes hacerle un mantenimiento preventivo. Se pueden salvar luces de 5 mts y mayores luces se salvan con un complemento distanciador de extensión central. Elementos de desmolde: separan los encofrados-pórticos una vez obtenida la dureza inicial deseada del hormigón. Elementos de traslación: con los mismos se puede mover el encofrado, por medio de ruedas. Plataforma de trabajo: son andamios laterales a la planta que se hormigona, que permite el paso de los obreros y de apoyo de los encofrados durante la operación de moldeo y desmolde. Componentes Secundarios: Cierres de Borde: se los ubica en los extremos verticales y horizontales, para evitar la salida del material colado. Contramarcos: sirven para materializar los huecos en las superficies de lozas y paredes. Pasadores: para mantener constante la separación entre los moldes verticales y evitar deformaciones de las planchas por la presión del hormigón. Elementos de elevación: para el traslado vertical de los encofrados. Encofrados complementarios: para prolongar las dimensiones básicas del encofrado, en horizontal para realizar voladizos ó luces mayores entre apoyos, en vertical para aumentar la altura. Sistemas de producción de calor: para acelerar el proceso de fragüe, se aplican dos principios básicos: _Serpentines (por donde circula agua caliente ó vapor ó aire caliente) ubicados inmediatamente detrás de la chapa de encofrado, se necesita una fuente de producción de calor y de bombeo de distribución; _Producción de aire caliente por medio de calefactores ubicados dentro del túnel. En ambos casos se tapan los extremos del túnel y la superficie de la loza se cubre con plásticos aislantes. Proceso de ejecución de la obra con el encofrado túnel 1. Materiales utilizados: Armaduras: mallas electrosoldadas de alta resistencia, para separación y fijación se utilizan elementos de plásticos. Hormigón: generalmente se utilizan hormigones tipo H-175 (175 kg/cm2) ó H-200 (200 kg/cm2), plásticos (cono de Abrams de 3 a 5 cm) y áridos de hasta 20 mm, estas características permiten alcanzar resistencias elevadas en corto tiempo para un rápido desencofrado, además de buena trabajabilidad de la masa de hormigón considerando los pequeños espesores (10 a 15 cm), especialmente en grandes distancias verticales. Con hormigones H-450 ó H-550 de altas resistencias iniciales, se presentan problemas de fisuración debido a la contracciones que no pueden ser controladas por las instalaciones de curado del encofrado, pues son bastante elementales, para estos hormigones se recomienda equipos auxiliares de curado. También se puede utilizar plastificantes para mayor trabajabilidad con menor relación de agua/cemento, para evitar las fisuras, pero el costo es mayor. 2. Trabajos Previos: Ejecutar las fundaciones, en caso que se inicie la estructura desde el nivel del suelo, caso contrario, realizar la estructura necesaria correspondiente. 3. Tareas de Ejecución: Se realiza por ciclos que abarcan aproximadamente superficies de 200 m2 con las siguientes operaciones: Colocación del encofrado-pórtico: según un replanteo previo y verificación de la horizontalidad y verticalidad de los elementos. Tareas previas al hormigonado: limpieza de moldes, aplicación de desencofrantes, fijación de las armaduras con sus separadores, colocación de las instalaciones, fijación de los pasadores de las paredes y cerramientos laterales, colocación de elementos de terminación de moldes con relieves. Vertido del hormigón: colada de las paredes verticales por tramos en altura y vibrado continuo con agujas, por último colada de la loza y vibrado con agujas ó reglas deslizantes. Curado: cobertura de las losas con lonas impermeables y tapa vertical de los túneles para realizar el acelerado del fragüe, Se necesita entre 12 y 15 horas en mantener la estructura totalmente cubierta y con inyección de calor para alcanzar un 40 a 60 % de la resistencia final, lo cual permite el desmolde, esto se verifica con la rotura de un juego de probetas para comprobar la tensión del hormigón. Desmolde de las caras verticales y horizontales. Extracción del encofrado con movimientos horizontales de rodamiento mediante las ruedas incorporadas. Apuntalamiento de las losas con puntales en su parte media, las cuales se las deja hasta alcanzar la estructura la tensión final deseada. Traslado de los encofrados hasta la siguiente zona de trabajo y reinicio de las operaciones de acuerdo a la secuencia explicada. Campo de Aplicación Se extiende a toda edificación constituida por módulos de tamaños similares, siendo este una buena alternativa constructiva con respecto a las Células Tridimensionales Prefabricadas e Industrializadas (requieren una fábrica especial de producción). Por esto, llena satisfactoriamente las exigencias constructivas dentro de las siguientes temáticas arquitectónicas: Viviendas, individuales como grupales y en altura; Hospitales; Escuelas; Oficinas; Residencias, de todo tipo; Se pueden prever en los muros huecos de todo tipo y dimensión, para carpinterías, instalaciones, vanos y hasta obtener pilares planos tipo pórticos. Además se pueden obtener diferentes tipos de volumetrías y voladizos, introduciendo diferentes tipos de contramoldes en los encofrados laterales. El uso de este tipo de encofrados no implica el desarrollo de plantas longitudinales en una sola dirección, se pueden realizar desarrollos de planta “de núcleo central”, “en rombo” y “en estrella”. Evaluación del Sistema VENTAJAS 1. Fachadas libres. 2. Construcción laminar genera plantas libres sin columnas intermedias. 3. Gran monolitismo y gran resistencia a solicitaciones horizontales (antisísmica). 4. Colado simultáneo de elementos horizontales y verticales, eliminando así las juntas. 5. Eliminación de etapas constructivas posteriores al introducir todas las instalaciones, carpinterías y terminaciones antes de la colada. 6. Limpieza de obra sin escombros debido a que no hay desperdicios de materiales. 7. Calidad Estructural debido a la buena calidad del hormigón realizado previamente con controles de calidad. 8. Facilidad de incorporar cualquier tipo de elementos prefabricados en las fachadas con gran precisión dimensional, como así también escaleras. 9. Mano de Obra no Especializada debido a la sencillez de manipulación y repetición, pues en un tiempo mínimo (1 a 2 semanas) de iniciada la obra ya se encuentra capacitada debido a la repetición de las tareas. 10.Equipamiento y herramientas no sofisticados permite estar al alcance de cualquier empresamediana y también chica, pues no es necesario realizar muchas obras para amortizarla y el transporte no es complicado posibilitando un radio de acción elevado. 11.Rapidez de ejecución debido a la combinación de alta mecanización y elevada racionalización de tareas, factor importante para el cronograma de inversiones programada y se obtiene gran productividad, pues a igual mano de obra y maquinaria, se realiza el doble de tareas en el mismo tiempo, un rendimiento de 0,5 a 1 hora/m2 de obra terminada. Desventajas 1. Rigidez en la composición de la planta. 2. El material empleado (Hormigón armado) no admite ningún tipo de errores ó modificaciones en obra, pues esto implica la demolición de lo ejecutado. 3. Ninguna posibilidad posterior de modificaciones debido al monolitismo. 4. La rapidez de ejecución puede ser un inconveniente, cuando el ritmo de ventas de las unidades no acompaña al ritmo de ejecución de la obra. 5. El factor climatológico puede afectar el ritmo de la obra planificada. 6. Imposibilidad de modificaciones posteriores en las instalaciones. Antecedentes Los sistemas de encofrados-túnel metálicos ó termoencofrados más conocidos son los sistemas franceses: _ EL PROCEDIMIENTO “TRACOBA Nº 4”; _ EL TERMOENCOFRADO “SECTRA”; _ MODELO INNOVACION “PLEÏADE”; En Argentina se realizaron algunas experiencias en el tema, pero partiendo de los sistemas franceses, como ser: _ SISTEMA “OUTINORD” desarrollado por la Empresa “Americana S.A.”, 1972; _ SISTEMAS “CONSTRUCCIONES RACIONALIZADAS S.R.L.”, de origen nacional desde 1971, pero también basado en los sistemas franceses.
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