Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

2016 02-arancibia

9 views

Published on

ANÁLISIS COMPARATIVO TÉCNICO ECONÓMICO ENTRE LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE VIGA IN – SITU Y VIGA PREFABRICADA DEL EDIFICIO “ARCADIA” DE CARÁCTER HABITACIONAL UBICADO EN LA COMUNA DE ESTACIÓN CENTRAL.

Published in: Engineering
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

2016 02-arancibia

  1. 1. ANÁLISIS COMPARATIVO TÉCNICO ECONÓMICO ENTRE LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE VIGA IN – SITU Y VIGA PREFABRICADA DEL EDIFICIO “ARCADIA” DE CARÁCTER HABITACIONAL UBICADO EN LA COMUNA DE ESTACIÓN CENTRAL. MEMORIA PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO EN CONSTRUCCIÓN. DANIELA MACARENA ARANCIBIA LOBOS SANTIAGO – CHILE 2017 PROFESOR GUÍA: LILIANA GARCÍA PARRA PROFESORES INFORMANTES: JORGE CIFUENTES MOLINA RAFAEL CEPEDA COSTA UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE OBRAS CIVILES Y CONSTRUCCIÓN
  2. 2. ANÁLISIS COMPARATIVO TÉCNICO ECONÓMICO ENTRE LOS PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE VIGA IN – SITU Y VIGA PREFABRICADA DEL EDIFICIO “ARCADIA” DE CARÁCTER HABITACIONAL UBICADO EN LA COMUNA DE ESTACIÓN CENTRAL. MEMORIA PREPARADA BAJO LA SUPERVISIÓN DE LA COMISIÓN INTEGRADA POR LOS PROFESORES: LILIANA GARCIA PARRA JORGE CIFUENTES MOLINA RAFAEL CEPEDA COSTA QUIENES RECOMIENDAN QUE SEA ACEPTADA PARA COMPLETAR LAS EXIGENCIAS DEL TÍTULO PROFESIONAL DE INGENIERO EN CONSTRUCCIÓN. UNIVERSIDAD CENTRAL DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE OBRAS CIVILES Y CONSTRUCCIÓN
  3. 3. I AGREDECIMIENTOS En primera instancia agradecerles a mis padres Elena Lobos y Humberto Arancibia, por haberme entregado todas las herramientas necesarias para formarme como persona, por su apoyo y amor incondicional ante todo, por confiar en mí, y ser los pilares fundamentales en este largo proceso. Los amo. A mi hermano, Ignacio Arancibia, por ser mi muro de contención, por estar siempre junto a mí protegiéndome ante todo, enseñándome que la vida es difícil, pero con esfuerzo todo se puede lograr. Gracias infinitas por siempre confiar en mí, y nunca dejarme sola. A mi gran amor, Pablo Saavedra, que desde que nuestros caminos se juntaron, todo se volvió más fácil, me enseñó a ver la vida de una manera más simple y a confiar en mí. Gracias por tu amor incondicional. TAM A toda mi familia en general, que han destinado tiempo para enseñarme nuevas cosas, brindándome aportes invaluables que servirán para toda mi vida. A mis amigas de colegio y amigos de Universidad, por su amistad y amor incondicional, por siempre estar a mi lado apoyándome y confiando en mis capacidades, sé que puedo contar con cada uno de ustedes en cualquier situación de la vida. A mi profesor guía, Liliana García, gracias por las lecciones, la paciencia y el cariño. “Nunca dejes que el miedo a fracasar, te impida jugar el juego.” Daniela Macarena Arancibia Lobos.
  4. 4. II RESUMEN DEL PROYECTO En la construcción, se ha tratado de optimizar en cuestiones de tiempo y economía, por lo que no es de extrañarse que la industria de los prefabricados se haya convertido en una opción muy atractiva en las fechas actuales. En algunos casos, la trayectoria y el mayor conocimiento de los sistemas constructivos tradicionales y su reproducción vía el medio académico conforman un marco que discrimina contra la innovación tecnológica y la implantación de nuevos sistemas constructivos. Por consiguiente, en este proyecto de título se ha pretendido realizar un análisis comparativo técnico económico, sobre los procesos constructivos de vigas in situ y prefabricadas para determinar qué tipo de proceso constructivo es más recomendable, según las variables definidas, costo, tiempo y calidad. Los procesos constructivos fueron utilizados en el edificio “Arcadia” de carácter habitacional ubicado en la comuna de estación Central, con la intención, no solo de proporcionar sino de ampliar el conocimiento y dar opciones existentes en nuestro medio, a manera que sirva como guía de posibles soluciones arquitectónicas y estructurales. El edificio en estudio fue construido simultáneamente con dos distintos procesos constructivos, los cuales fueron in situ y prefabricado al pie de obra. Dicho edificio fue construido de manera in situ, desde el subterráneo -1, hasta el
  5. 5. III piso 1. Durante el tiempo que se ejecutaron estos pisos, el administrador de obra junto a su equipo de trabajo, realizaron el estudio de poder ejecutar vigas prefabricadas al pie de obra. El estudio se llevó a cabo junto al análisis estructural del edificio, aprobando la ejecución de vigas prefabricadas. Estas fueron determinas por el estudio estructural, sus limitantes fueron, la distancia y la ubicación de ellas. Por consiguiente desde el piso 2 hasta el piso 14 se aplicaron en conjunto los dos distintos procesos constructivos, ya que se produce una repetitividad en ellos. Cada uno de estos pisos contienen 15 vigas, las cuales 11 vigas fueron construidas al pie de obra (prefabricadas) más las escaleras y 4 fueron construidas in situ (ver Anexo 1). La prefabricación es el único modo industrial de acelerar masivamente la construcción, en este estudio, la particular forma que utilizó la constructora EBCO de vigas prefabricadas, fue ejecutar las vigas de hormigón armado al pie de la obra, con su respectivo proceso constructivo que se plasmará más adelante, y luego realizar el montaje de esta. .
  6. 6. IV SUMMARY In construction, we have tried to optimize in matters of time and economy, so it is not surprising that the prefabricated industry has become a very attractive option at the present time. In some cases, the trajectory and greater knowledge of traditional construction systems and their reproduction via the academic environment form a framework that discriminates against technological innovation and the implementation of new construction systems. Therefore, in this draft title it has been tried to perform a comparative technical economic analysis, on the construction processes of beams in situ and prefabricated to determine which type of construction process is more advisable, according to the defined variables, cost, time and quality. The building processes were used in the "Arcadia" housing building located in the commune of Central Station, with the intention of not only providing but expanding the knowledge and give options in our environment, so that it serves as a guide Possible architectural and structural solutions. The building under study was built simultaneously with two different construction processes, which were in situ and prefabricated at the foot of work. The building was constructed in situ, from the underground -1, to the first floor. During the time these floors were executed, the building manager and his work team carried out the study of being able to execute prefabricated beams at the foot working. The
  7. 7. V study was carried out together with the structural analysis of the building, approving the execution of prefabricated beams. These were determined by the structural study, its limitations were the long ones and the location of them. Consequently from floor 2 to floor 14 the two different construction processes were applied together, since a repetitiveness occurs in them. Each of these floors contain 15 beams, of which 11 beams were constructed at the foot of the building (prefabricated) plus the stairs and 4 were built in situ (see Annex 1). Prefabrication is the only industrial way to massively accelerate construction. In this study, the particular form used by the EBCO prefabricated beams constructor was to execute the reinforced concrete beams at the foot of the work, with its respective constructive process Later, and then perform the assembly of this.
  8. 8. VI CONTENIDO CAPÍTULO I........................................................................................................ 1 1.1. INTRODUCCIÓN ............................................................................ 1 1.2. RELEVANCIA, CAMPO DE APLICACIÓN Y MOTIVACIÓN........... 3 1.3. OBJETIVOS .................................................................................... 5 1.3.1. Objetivo general .............................................................................. 5 1.3.2. Objetivos específicos ...................................................................... 5 1.4. TIPO DE INVESTIGACIÓN............................................................. 5 1.5. METODOLOGÍA.............................................................................. 6 CAPÍTULO II....................................................................................................... 7 2.1. VIGA................................................................................................ 7 2.2. FUNCIÓN DE UNA VIGA.............................................................. 10 2.3. MATERIALIDAD Y COMPOSICIÓN DE VIGAS............................ 10 2.3.1. Vigas de Madera ........................................................................... 11 2.3.2. Vigas de Acero.............................................................................. 11 2.3.3. Vigas de hormigón Armado........................................................... 12 2.4. RESEÑA HISTÓRICA DEL HORMIGÓN ARMADO ..................... 14 2.5. RESEÑA HISTÓRICA DE LOS PREFABRICADOS ..................... 15
  9. 9. VII 2.5.1. Formas de producción de prefabricados....................................... 16 2.6. HORMIGÓN ARMADO ................................................................. 21 2.6.1. Características generales del hormigón armado........................... 22 2.6.2. Materiales que componen el hormigón. ........................................ 24 2.7. VARIABLES QUE INTERVIENEN EN UN PROCESO CONSTRUCTIVO...................................................................................... 25 CAPÍTULO III.................................................................................................... 27 3.1. PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS...................................... 27 3.2. PROCESO CONSTRUCTIVO DE VIGA IN - SITU ....................... 29 3.2.1. Preparación de sitio de obra ......................................................... 30 3.2.2. Preparación de materiales, herramientas y maquinarias .............. 30 3.2.3. Colocación de Armaduras ............................................................. 31 3.2.4. Apuntalamiento y encofrado.......................................................... 35 3.2.5. Colocación de tuberías y conductos para instalaciones eléctricas e hidrosanitarias. .......................................................................................... 36 3.2.6. Vaciado de Hormigón y vibrado .................................................... 36 3.2.7. Curado del Hormigón .................................................................... 38 3.2.8. Desencofrado y desapuntalamiento............................................. 38 3.3. PROCESO CONSTRUCTIVO DE VIGA PREFABRICADA .......... 43
  10. 10. VIII 3.3.1. Preparación de sitio de obra ......................................................... 44 3.3.2. Preparación de materiales, herramientas y maquinarias .............. 44 3.3.3. Encofrado de placa Fenólica......................................................... 45 3.3.4. Colocación de Armaduras ............................................................. 46 3.3.5. Colocación de tuberías y conductos para instalaciones eléctricas e hidrosanitarias. .......................................................................................... 47 3.3.6. Vaciado de Hormigón y vibrado .................................................... 47 3.3.7. Curado del Hormigón .................................................................... 48 3.3.8. Desencofrado................................................................................ 49 3.3.9. Acopio de Vigas ............................................................................ 49 3.3.10. Izaje con Grúa............................................................................... 50 3.3.11. Colocación de vientos ................................................................... 52 CAPÍTULO IV.................................................................................................... 53 4.1. ANÁLISIS TÉCNICO COMPARATIVO DE PROCESOS CONSTRUCTIVOS, VIGA IN SITU Y PREFABRICADA ........................... 53 4.1.1. Ventajas y desventajas de proceso constructivo de Viga in situ ... 58 4.1.2. Ventajas y desventajas de proceso constructivo de viga prefabricada............................................................................................... 59
  11. 11. IX 4.2. ANÁLISIS ECONÓMICO COMPARATIVO DE PROCESOS CONSTRUCTIVOS, VIGA IN SITU Y PREFABRICADA ........................... 60 4.2.1. Análisis de precio Unitario estimado de Viga in situ...................... 61 4.2.2. Análisis de precio Unitario estimado de Viga prefabricada. .......... 63 CAPÍTULO V..................................................................................................... 65 ANEXOS........................................................................................................... 69 ANEXO 1 ................................................................................................... 69 ANEXO 2 ................................................................................................... 70 ANEXO 3 ................................................................................................... 71 ANEXO 4 ................................................................................................... 72 BIBLIOGRAFÍA................................................................................................. 78
  12. 12. X INDICE DE ILUSTRACIONES Ilustración 1: Ubicación de edificio Arcadia. Fuente: Google Map. ..................... 2 Ilustración 2: Edificio Arcadia. Fuente: EBCO..................................................... 2 Ilustración 3: Viga según su sección................................................................... 9 Ilustración 4: Viga de Manera. Fuente: Maderas Cuenca ................................ 11 Ilustración 5: Viga de Acero: ............................................................................. 12 Ilustración 6: Viga de Madera v/s Acero. Fuente: Texto Hormigón Armado Vigas. .......................................................................................................................... 12 Ilustración 7: Unión entre viga y losa de hormigón Armado. Fuente: Texto Hormigón Armado Vigas................................................................................... 13 Ilustración 8: Colocación de enfierraduras y tuberías. Fuente: EBCO .............. 32 Ilustración 9: Ubicación de capas de barras en viga. Fuente: EBCO................ 34 Ilustración 10: Reparación profunda de viga in situ. Fuente: EBCO ................. 40 Ilustración 11: Moldaje tipo buzón para reparación. Fuente: EBCO ................. 41 Ilustración 12: Planta de edificio, con vigas prefabricadas en 3D. Fuente: EBCO .......................................................................................................................... 43 Ilustración 13: Izaje de viga para montaje. Fuente: EBCO ............................... 51 Ilustración 14: Viga instalada en edifico. Fuente: EBCO................................... 52 Ilustración 15: Cuadro de ventajas y desventajas viga in situ. Fuente: Elaboración propia................................................................................................................ 58
  13. 13. XI Ilustración 16: Cuadro de ventajas y desventajas de viga prefabricada. Elaboración propia............................................................................................ 59 Ilustración 17: Plano de planta vigas prefabricadas, en formato 3D. Fuente: EBCO .......................................................................................................................... 60 Ilustración 18: Plano estructural de viga V3. Fuente: EBCO............................. 73
  14. 14. XII INDICE DE TABLAS Tabla 1: Tabla de vigas prefabricadas. Fuente: EBCO..................................... 50 Tabla 2: Cuadro técnico comparativo de viga in situ y prefabricada. Fuente: Elaboración propia............................................................................................ 53 Tabla 3: Análisis de precio unitario Viga in situ. Fuente: Elaboración Propia. .. 61 Tabla 4: Análisis de precio unitario Viga prefabricada. Fuente: Elaboración Propia. .............................................................................................................. 63
  15. 15. 1 CAPÍTULO I PRESENTACIÓN 1.1. INTRODUCCIÓN Los sistemas constructivos han ido evolucionando de acuerdo a las distintas exigencias que se van presentando a través del tiempo, los requerimientos aumentan, los tiempos son acotados y la mano de obra es un factor clave. Hoy los procesos constructivos y la ejecución de obras requieren de especialización y calificación para llevar a cabo las nuevas técnicas que permitan cubrir lo anteriormente expuesto. De la misma manera, la ingeniería hoy en día está enfocada en la economía de los distintos elementos estructurales que forman parte de un proyecto, sin dejar de lado la seguridad y calidad. El presente trabajo de Título tiene como objetivo principal realizar una comparación entre los procesos constructivos de viga in situ y viga prefabricada, analizando sus aspectos técnicos y económicos, estableciendo las condiciones de fabricación, montaje, definición de detalles constructivos, viabilidad económica, modificación en la secuencia constructiva, acotaciones de tiempos de ejecución, entre otros. Este estudio se basará en un análisis comparativo técnico económico, centrándose la investigación en el estudio de las técnicas
  16. 16. 2 utilizadas de los procesos constructivos de vigas in situ y vigas prefabricadas de hormigón armado del edifico habitacional “Arcadia” ubicado en la comuna de Estación Central (Ilustración n°1). Ilustración 1: Ubicación de edificio Arcadia. Fuente: Google Map. Este edificio fue construido por la empresa EBCO, cuenta con 15 pisos y 1 subterráneo, distribuidos en 89 departamentos, con una totalidad de 9000 m2 construidos, ver ilustración 2. El propietario del inmueble es la inmobiliaria Lago Riñihue Ltda. Ilustración 2: Edificio Arcadia. Fuente: EBCO.
  17. 17. 3 1.2. RELEVANCIA, CAMPO DE APLICACIÓN Y MOTIVACIÓN La viga prefabricada nace como una alternativa a la viga convencional o in situ. Este nuevo tipo de viga se produce en una fábrica por métodos de producción industrial. En la siguiente investigación, las vigas prefabricadas, fueron diseñadas y ejecutadas en el mismo lugar, por los mismos trabajadores de la edificación, luego fueron acopiadas en un sitito especificado, finalmente con la ayuda de una grúa, se montarían al lugar donde se instalarán. Sin embargo, su utilidad en Chile aún es baja debido a la escasa información acerca de los beneficios, ventajas y mejoras en la productividad que se logra con este nuevo sistema. La prefabricación es anterior a la industrialización, el primer elemento de la construcción que ha sido prefabricado, tal vez es el ladrillo, producido fuera de la obra con sistemas que se han prolongado a través del tiempo, hasta nuestros días. Se encuentran intentos de prefabricación en todas las épocas históricas; los bloques de piedra con que fueron construidas las pirámides egipcias llegaban terminados desde distintos lugares para ser montados según un programa prefijado, en la posición en la cual se encuentran hoy; en Grecia, bloques de piedra de las columnas eran también preparados fuera de la obra y posteriormente montados. Si un proceso o elementos, presentan la característica de poder producir en fábrica o en obra y se opta por su producción en fábrica, se
  18. 18. 4 transforman en productos prefabricados, por lo que la opción de prefabricar debe aprovechar al máximo las condiciones del momento disminuyan al máximo el trabajo a realizar en obra. A través del tiempo, los sistemas de prefabricados han ido cambiando para adaptarse a las necesidades y exigencias de cada momento. Como en sus inicios con el uso de los sistemas prefabricados de grandes paneles, desarrollados en Europa a principios de los cincuenta para solucionar el problema de la vivienda ocasionada por su destrucción masiva durante la guerra.1 1 Sistemas Constructivos aplicables a la construcción de edificaciones en países desarrollados. Cabrera, Joel A. Novas
  19. 19. 5 1.3. OBJETIVOS 1.3.1. Objetivo general  Analizar técnica y económicamente los procesos constructivos de viga in- situ y viga prefabricada del edificio “Arcadia” de carácter habitacional ubicado en la comuna de Estación Central. 1.3.2. Objetivos específicos  Describir procesos constructivos de vigas in-situ y vigas prefabricadas de hormigón armado.  Comparar los procesos constructivos realizados en el edificio de vigas in- situ y vigas prefabricadas de hormigón armado.  Realizar un Análisis comparativo técnico de los procesos constructivos de vigas in-situ y vigas prefabricadas.  Realizar un Análisis comparativo económico de los procesos constructivos de vigas in-situ y vigas prefabricadas.  Evaluar estudio técnico y económico de ambos procesos constructivos. 1.4. TIPO DE INVESTIGACIÓN Este proyecto de título se sustenta en un nivel de carácter descriptivo, en el cual se realizará un estudio de procesos constructivos, luego analizarlos y compararlos a través de la parte técnica y económica.
  20. 20. 6 1.5. METODOLOGÍA 1.5.1. Recopilación de información. Recopilación de información bibliográfica, referente a las definiciones de procesos constructivos de las distintos tipos de vigas en edificios, descripción de los sistemas prefabricados en estructuras de edificios, visitas a terreno del edificio en estudio, reuniones con los profesionales de la obra de dicho edificio. 1.5.2. Antecedentes Generales: Se realizará la definición de los antecedentes generales necesarios para la compresión del trabajo. 1.5.3. Metodología de procesos constructivos. Se analizará las distintas técnicas utilizadas en los procesos constructivos de las vigas, en cuanto a las ventajas y desventajas entre ambos sistemas 1.5.4. Análisis comparativo técnico y económico de los procesos constructivos Se analizará para ambos procesos, los precios unitarios, carta Gantt, curvas de avances en otros, con la ayuda de los antecedentes entregados por la empresa. 1.5.5. Evaluar estudio técnico y económico de ambos procesos constructivos. Se entregará un estudio técnico y económico de ambos sistemas, con el objetivo de tomar una decisión para una obra determinada.
  21. 21. 7 CAPÍTULO II ANTECEDENTES GENERALES En el presente capítulo, se describirán antecedentes generales, para una mayor comprensión y entendimiento del estudio que se lleva a cabo, tanto como definiciones, reseñas historias, y temas relacionados con el estudio. 2.1. VIGA Generalmente se dice que las vigas son miembros que soportan cargas transversales. Se usan generalmente en posición horizontal y quedan sujetas a cargas por gravedad o verticales; sin embargo, existen excepciones, por ejemplo, el caso de los cabios. Entre muchos tipos de vigas cabe mencionar las siguientes: viguetas, dinteles, vigas de fachada, largueros de puente y vigas de piso. Las viguetas: Son vigas estrechamente separadas para soportar los pisos y techos de edificios. Los dinteles: Se colocan sobre aberturas en muros de mampostería como puertas y ventanas. Las vigas de fachada: Soportan las paredes exteriores de edificios y también parte de las cargas de los pisos y corredores. Se considera que la capacidad de
  22. 22. 8 las vigas de acero para soportar muros de mampostería2 (junto con la invención de los elevadores) como parte de un marco estructural, permitió la construcción de los rascacielos actuales. Los largueros de puente: Son las vigas en los pisos de puentes que corren paralelas a la superficie de rodamiento. Las vigas de piso: Son las más grandes que en muchos pisos de puentes corren perpendicularmente a la superficie de rodamiento y se usa para trasferir las cargas del piso, de los largueros de puente a las trabes3 o armaduras sustentables.4 Las vigas de hormigón se sustentan sobre pilares (de hormigón o metálicos), o sobre muros (de hormigón o de fábrica), pero también pueden ir embrochaladas (unidas) a otras vigas principales.5 Las vigas se clasificar las vigas según diferentes criterios:  Según la forma de su sección - Rectangular - En T - En doble T 2 Mampostería: Procedimiento de construcción en que se unen las piedras con argamasa sin ningún orden de hiladas o tamaños. 3 Trabe: Viga grande a la que se conecta otras de menor tamaño. 4 MCCORMAN Jack C. Diseño de estructuras de Acero. México, Diciembre 2012.724p. 5 MEDINA SANCHEZ, Eduardo. Construcción de estructura de Hormigón Armado. Madrid.2008. 267p.
  23. 23. 9  Según su posición respecto al forjado6: - Viga de cuelgue, cuando la viga tiene más canto que el forjado al que sujeta. - Viga plana, cuando tiene el mismo canto que el forjado. - Viga de salto, que es una viga de cuelgue que recoge dos forjados a distintos niveles. Ilustración 3: Viga según su sección. Fuente: Construcción de estructura de hormigón armado. Eduardo Medina Sánchez. Una viga puede actuar como elemento primario en marcos rígidos de vigas y columnas, aunque también pueden utilizarse para sostener losas macizas o nervadas. La viga soporta cargas de compresión, que son absorbidas por el concreto, y las fuerzas de flexión son contrarrestadas por las varillas de acero 6 Forjado: Los forjados son estructuras planas y horizontales que cumplen con las siguientes funciones: estructural, de habitabilidad y como condición de encadenado.
  24. 24. 10 corrugado, las vigas también soportan esfuerzos cortantes hacia los extremos por tanto es conveniente, reforzar los tercios de extremos de la viga. 2.2. FUNCIÓN DE UNA VIGA Las vigas son las piezas extensas que, unidas a las columnas, soportan las estructuras y las cargas en las obras, dando flexibilidad a la estructura. Estos elementos son utilizados para soportar techos y las aberturas. También son utilizados como estructura de puentes. Por dicho motivo, al momento de ser elaborado y armado, deben ser comprobadas para que soporten a la perfección los esfuerzos solicitantes tales como tracción y compresión de modo simultaneo. 2.3. MATERIALIDAD Y COMPOSICIÓN DE VIGAS Las vigas son elaboradas distintas materialidades, estas pueden ser de madera, hormigón o también en hierros soldados, estas se componen de cuatro tiras angulares y piezas que se entrecruzan para dar soporte y unión. Los materiales de elaboración deben ser flexibles, duraderos y resistentes a la vez, por lo que no se utiliza elementos cerámicos, pétreos u otros en su formación
  25. 25. 11 2.3.1. Vigas de Madera Las vigas de madera, se comportan de un modo anisótropo e higroscópico. Es anisótropo porque sus propiedades físicas y en particular sus características mecánicas dependen de la dirección del esfuerzo con relación a sus fibras; es higroscópico porque aparte del agua que contiene por su propia constitución, su grado de humedad varía con el ambiente que le rodea7. La madera es capaz de soportar exigencias con menos deformación que otros materiales. 2.3.2. Vigas de Acero La alta resistencia de una viga de acero por unidad de peso implica que será relativamente bajo el peso de las estructuras; esto es de gran importancia de puentes de grandes claros, en edificios altos y en estructuras con condiciones deficientes de la cimentación. Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo, como es el caso de las estructuras de concreto 7 ARGÜELLES ALVAREZ Ramón. Curso de Diseño y Cálculo de Estructuras de Madera. Madrid. Febrero 1992. 173p. Ilustración 4: Viga de Manera. Fuente: Maderas Cuenca
  26. 26. 12 reforzado. Las vigas logran soportar mayores esfuerzos de compresión y también mayores tracciones. 2.3.3. Vigas de hormigón Armado La viga de hormigón armado como integrante de un conjunto estructural, presenta diferencias notables con las vigas ejecutadas con otros materiales (madera o acero). Y la conceptualización de las semejanzas debe resultar clara y precisa En construcción de madera o hierro, se distingue fácilmente la separación existente entre los diferentes elementos componentes de la estructura. Ilustración 6: Viga de Madera v/s Acero. Fuente: Texto Hormigón Armado Vigas. Ilustración 5: Viga de Acero: Fuente: CINTAC.
  27. 27. 13 En la ilustración 6 se visualiza el apoyo. No existe continuidad en éste punto. En la mayoría de los casos son elementos previamente fabricados para luego ensamblarlos en obra. Mientras que las obras de hormigón armado “in situ”, todos los elementos están monolíticamente unidos entre sí, porque se les fabrican y moldean en el lugar. Ilustración 7: Unión entre viga y losa de hormigón Armado. Fuente: Texto Hormigón Armado Vigas. Especialmente la viga con las losas de entrepisos. Por ellos, en hormigón armado surgen conceptos tan difundidos como “vigas placas”, en el caso de la unión de la viga con la losa. O el fenómeno del “efecto pórtico” por la continuidad entre columna y viga. Esta continuidad o monolitismo en el hormigón, representa una de sus mayores ventajas en el aprovechamiento resistente de los distintos elementos.8 8 R. BERNAL Jorge. Hormigón Armado Vigas. Buenos Aires. 2005. 374p.
  28. 28. 14 2.4. RESEÑA HISTÓRICA DEL HORMIGÓN ARMADO El hormigón fue usado por primera vez en Roma alrededor de la tercera centuria antes de Cristo. Estaba constituido por agregados unidos mediante un aglomerante conformado por una mezcla de cal y ceniza volcánica. Este material podía sumergirse en agua manteniendo sus propiedades a diferencia de los morteros de cal usados siglos antes en la antigua isla Creta. La obra más grande erigida por los romanos fue el Panteón con su bóveda de 43.20m. de diámetro. El uso de este material en la construcción pasó al olvido con la caída del Imperio y no fue sino hasta mediados del siglo XVII que su uso se entendió nuevamente. El primer registro del uso de hormigón en los tiempos modernos, se remonta a 1760 cuando, en Inglaterra, John Smeaton descubrió, mientras proyectaba el faro Eddystone, que una mezcla se caliza calcinada y arcilla daba lugar a un conglomerado hidráulico resistente al agua. En 1824, Joseph Aspin elaboró cemento mezclando arcilla y caliza de diferentes canteras y calentándolas en un horno. El hormigón obtenido con este conglomerante se asemejaba a las piedras propias de la isla de Portland, al sur de Inglaterra, motivo por el cual se llamó cemento Portland, material que comenzó a fabricarse con mayor fuerza desde entonces. El hormigón armado se usó desde la tercera década del siglo XIX. Entre 1832 y 1835, Sir Marc Isambard Brunel y Francois Martin Le Brum erigieron, en Inglaterra y Francia, respectivamente, estructuras de este material tales como
  29. 29. 15 arcos y edificaciones. En 1848, Joseph Louis Lambot construyó un bote de hormigón reforzado el cual presentó en la exposición de París en 1854 y patentó en 1855. En Inglaterra, W.B. Wilkinson registró, en 1855, un piso de hormigón reforzado con cuerdas de acero desechadas en las minas. Un año después, Francois Coignet patentó un sistema de refuerzos para pisos consistente en barras de acero embebidas en el concreto. 9 Joseph Monier, francés, es considerado el creador del hormigón reforzado. El hormigón es la resultante de la mezcla de cemento, áridos, agua y eventualmente, aditivos y adiciones. A partir de lo anterior, resulta de gran importancia conocer detalle los componentes de este material, descritos en los siguientes puntos de la presente memoria. 2.5. RESEÑA HISTÓRICA DE LOS PREFABRICADOS El desarrollo de los proyectos de construcción con montaje de elementos prefabricados es tan antiguo como la civilización misma, junto con esto se debe hacer mención a los tres materiales básicos que han servido para construcción a lo largo de la historia en Chile: madera, acero y hormigón. Tomando en cuenta esto, en Grecia y Roma aún quedan vestigios de monumentos y templos en los que las piezas que fueron utilizadas en su 9 HARMSEN E., Teodoro. Diseño de estructura de Concreto Armado. 4ta edición. Perú, Pontificia Universidad Católica del Perú. Fondo de Editorial 2005.
  30. 30. 16 construcción, ya sean de piedra o mármol, fueron confeccionadas en talleres al igual que los elementos existentes en la época moderna. En lo que se refiere al Hormigón apareció a fines del siglo XIX como reemplazo para las construcciones en piedra y así permitir luces y arcos mayores a los ya ejecutados; posteriormente este material dio lugar a un nuevo sistema de ejecución de estructuras por medio del Hormigón armado. A medida que pasa el tiempo las tecnologías aplicadas a este material e investigaciones realizadas han aumentado considerablemente el uso de los elementos prefabricados en el sector industrial, comercial y habitacional. En nuestro país la iniciación de construcción de elementos prefabricados de hormigón se realizó en la década 50.10 2.5.1. Formas de producción de prefabricados Los elementos prefabricados pueden ser realizados en dos formas:  Al pie de la obra.  En plantas fijas de carácter industrial Las limitaciones de la fabricación en plantas fijas están en función del tamaño, peso y especificaciones de las piezas a producir, ya que, en estas plantas fijas se posibilita, de hecho, la utilización de la producción industrial en la 10 Tesis, Análisis del montaje de elementos estructurales prefabricados en obras de edificación. Andrea del Carmen Ponce García. Universidad Central de Chile.
  31. 31. 17 técnica de la construcción, sin embargo, el factor del transporte final al lugar de utilización de los elementos necesarios es el factor limitante por excelencia. Por lo demás las ventajas de la producción en planta son indiscutibles.11 La producción de prefabricados al pie de obra tiene las naturales limitaciones de una producción inestable, no requiere gente capacitada para realizar el elemento que se necesita, en este caso vigas de hormigón armado, la calidad puede ser menor, al comparar con un elemento prefabricado de industria, pero de mejor calidad que de elementos in situ. Al tener trabajadores, solo enfocados en realizar elementos prefabricados al pie de la obra, pero se gana tiempo, al tener elementos prefabricados acopiados en obra, para luego llegar y montar el elemento. La elaboración de los elementos prefabricados al pie de la obra es una labor de producción, que es extraña, dentro del campo de la construcción, que tiene un cierto carácter de inestabilidad, por lo que requiere, especial atención de aquel que organiza la obra, pues debe introducir técnicas que son de uso común en la producción industrial pera no usuales en construcciones en obra. 11 Tesis, Análisis del montaje de elementos estructurales prefabricados en obras de edificación. Andrea del Carmen Ponce García. Universidad Central de Chile.
  32. 32. 18 Por ejemplo, la determinación del área de prefabricado que se debe construir para una obra, es una labor que generalmente se realiza sin un ordenamiento previo y anárquicamente. 12 Sin embargo, en la obra descrita en este proyecto de título, fue posible realizar este proceso constructivo, se disponía de gente especializada, también de espacio exclusivo para poder realizar los elementos. El administrador de la obra, fue capaz de ingeniar este sistema constructivo, producir vigas prefabricadas al pie de la Obra junto al proceso constructivo tradicional, y construyó el edificio con ambos procesos. Con las vigas prefabricadas, se construyó como el método construcción modular. En la planificación de Obra, se procede a la ubicación en el tiempo de las necesidades de equipos y se realiza el programa de equipos para cada una de las tareas de la prefabricación. El montaje de los elementos prefabricados, el máximo aprovechamiento de las grúas que se utilizaran en el izaje. 12 Tesis, Análisis del montaje de elementos estructurales prefabricados en obras de edificación. Andrea del Carmen Ponce García. Universidad Central de Chile.
  33. 33. 19 2.5.2. Área de prefabricado La determinación de un Área de prefabricados no es más que la determinación de un área de producción con su reserva de almacenaje de esta producción, en función del uso que se hace o de la intensidad con que se extrae el producto terminado del mismo. Luego, es necesario, satisfacer distintos requerimientos tecnológicos en la determinación de un área de prefabricado. Con esto se debe también considerar algunos puntos en la prefabricación de elementos, tales como:  Los elementos que se fabricarán y de sus dimensiones.  La intensidad de esta producción en la unidad del tiempo.  Los sistemas constructivos que se emplearan en su elaboración.  La reserva de almacenaje que es necesario disponer en función de la extracción del producto terminado.  Las características y parámetros de los equipos que se utilizarán para el trasporte de materiales de construcción al área y para el traslado de los elementos terminados fuera del área.  Las necesidades de instalaciones para dar servicio durante las labores de construcción que dentro del área deben efectuarse, agua, electricidad, etc., sobre esta base y con pleno conocimiento de lo que anteriormente
  34. 34. 20 nos hemos referido, pueden determinarse la necesidad de superficie total que el área de prefabricado requiere.  Por tanto a las áreas para el prefabricado, se distinguen las siguientes:  Área de fabricación y preparación: donde se prefabrican los elementos y se realizan las vigas de hormigón armado.  Área de almacenaje: donde se almacena el producto terminado o en preparación.13 13 Tesis, Análisis del montaje de elementos estructurales prefabricados en obras de edificación. Andrea del Carmen Ponce García. Universidad Central de Chile.
  35. 35. 21 2.6. HORMIGÓN ARMADO El hormigón es una mezcla de arena, grava, roca triturada u otros agregados unidos en una masa rocosa por medio de una pasta de cemento y agua. En ocasiones, uno o más aditivos se agregan para cambiar ciertas características del hormigón, tales como la ductilidad, durabilidad y tiempo de fraguado. Al igual que la mayoría de los materiales pétreos, el concreto tiene una alta resistencia a la compresión y una baja resistencia a la tracción. El hormigón reforzado es una combinación de hormigón y acero en la que el refuerzo de acero proporciona la resistencia a la tracción de que carece el hormigón. El acero de refuerzo es también capaz de resistir fuerzas de compresión y se usa en columnas, así como en otros miembros estructurales y en situaciones que se describirán más adelante. 14 14 McCormac, Jack. Diseño de Concreto Reforzado. 2014.724 p.
  36. 36. 22 2.6.1. Características generales del hormigón armado Una estructura o elementos de hormigón correctamente diseñada y construida, conforma un sólido muy resistente capaz de resistir diferentes esfuerzos. Las armaduras o barras de acero, se colocan como refuerzo al hormigón. Este elemento del hormigón armado también cumple con otros fines:  Otorgar mayor resistencia a la tracción.  Absorber esfuerzos secundarios no considerados en el diseño.  Controlar agrietamiento por retracción térmica.  Confinar el hormigón, entre otras características. Cabe mencionar que las deformaciones de ambos elementos, el hormigón y el acero, son iguales aproximadamente en la superficie de contacto con ellos. Por otro lado, los elementos prefabricados de hormigón armado, son empleados ampliamente en la construcción por su versatilidad, resistencia y durabilidad. El método tradicional de construcción in situ de estructuras de hormigón armado, tiene la gran desventaja de la dependencia lineal entre todas y cada una de las tareas a ejecutar.
  37. 37. 23 Los avances tecnológicos exigen cada día construcciones de más complejidad y con mayores requerimientos dimensionales y de construcción acelerada. Es una de las causas fundamentales que han propendido el amplio desarrollo de los prefabricados en las estructuras de hormigón armado en las construcciones industriales. El Hormigón Armado posee características explicitas que aumentan el uso de este material para la fabricación de elementos prefabricados:  Cuando el hormigón fragua, se contrae y presiona fuertemente las barras de acero, creando además fuerte adherencia química. Las barras, o fibras, suelen tener resaltes en su superficie, llamada corrugada o estriada, que favorecen la adherencia física con el hormigón.  Por último, el pH alcalino del cemento produce la pasivación del acero, fenómeno que ayuda a protegerlo de la corrosión.  El hormigón que rodea a las barras de acero genera un fenómeno de confinamiento que impide su pandeo, optimizando su empleo estructural.15 15 Tesis, Análisis del montaje de elementos estructurales prefabricados en obras de edificación. Andrea del Carmen Ponce García. Universidad Central de Chile.
  38. 38. 24 2.6.2. Materiales que componen el hormigón. El hormigón es una mezcla entre varios componentes tales como cemento, agua, áridos y algunas veces aditivos. Estos son utilizados a partir de una dosificación específica que será determinada según requerimientos mecánicos y/o solicitados de la estructura. Para la dosificación del hormigón, existen variados métodos que permiten establecer la correcta, estos se pueden clasificar en: - Métodos empíricos, que funcionan de acuerdo a tablas. - Métodos granulométricos, en el cual se logran ajustes granulométricos a curvas de referencia directos, en la que la dosificación se establece preparando directamente el hormigón. 16 16 Zabala G. Hernán. Tecnología de la construcción.
  39. 39. 25 2.7. VARIABLES QUE INTERVIENEN EN UN PROCESO CONSTRUCTIVO En un proceso de construcción intervienen básicamente tres variables.  Costos: En la actualidad se debe optimizar tanto el costo de la obra (mantenerla dentro del presupuesto) y optimizar los costos futuros de operación y manteamiento.  Plazos: Se deben cumplir los plazos, pero en los procesos constructivos la variable que se optimiza es la productividad. A mayor productividad menos plazos.  Calidad: La calidad de un producto queda establecida en su diseño (planos y especificaciones). Por lo cual en los procesos de construcción se habla de gestión de calidad para lograr o superar la calidad establecida.
  40. 40. 26 En los modelos antiguos de Costo-Plazo-Calidad se asumía que la calidad se contraponía con el plazo y los costos. Sin embargo, si en una obra se aplican con éxito los principios de gestión de calidad no solo se logra la calidad de ésta, sino que se logra además un significativo aumento de la productividad por reducción de trabajo rehecho y pérdida de materiales. Este último, en términos generales se traduce en la reducción de los costos directos e indirectos de obra.17 17 SOLMINIHAC T. Hernán. Procesos y técnicas de construcción. 2011.545
  41. 41. 27 CAPÍTULO III DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CONSTRUCTIVOS VIGAS IN SITU Y PREFABRICADA DE HORMIGÓN ARMADO EN OBRA. En el siguiente capítulo, se presentarán los pasos y procedimientos que se deben realizar para cada proceso constructivo in situ y prefabricado en obra de vigas de hormigón armado hasta su correcta terminación. 3.1. PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS Los procesos constructivos están, en general, poco estudiados, y esto lleva a un gran desperdicio de recursos, tanto humano como material, a un incremento innecesario de los riesgos y a una calidad inadecuada del producto final, en nuestro caso la obra de edificación. Cualquier procedimiento constructivo tiene tres factores principales que influyen directamente, los cuales son, mano de obra, materiales, equipos y maquinarias.  La mano de obra Ocupa un lugar muy importante en la planificación de la ejecución de la obra, pues de ella depende el rendimiento y la rapidez en los trabajos de construcción. Esta se estima en base al procedimiento constructivo que se utilizará y se deberá determinar en la planificación, la cantidad y la calidad de
  42. 42. 28 mano de obra que se requerirá para la ejecución de cada etapa de la obra, así como también las etapas en que se necesite de mano de obra especializada.  Los materiales La elección del material está condicionada por los siguientes factores: cualidades estéticas apropiadas, aptitud para el trabajo que ha de soportar, resistencia a los agentes agresivos y el costo, hasta quedar recibido en obra. Existen otros determinantes para la selección del material que también deben ser considerados tales como: accesibilidad para la obtención del material, factor económico, características del lugar en que se va a construir, relación con el entorno, etc. El material escogido es el resultado de un análisis tomando en cuenta los aspectos anteriores.  Las maquinarias y equipos. El procedimiento constructivo a emplear en la ejecución de un proyecto, determina el tipo y cantidad de equipos y maquinarias que se utilizaran en el transcurso de ejecución de la obra. El uso del equipo mecánico en la construcción, incide en una reducción en los tiempos de ejecución y permite cumplir con los trabajos en el tiempo previsto. 18 18 Tesis, Sistemas constructivos prefabricados aplicables a la construcción de edificaciones en países en desarrollo. Joel Alexander Novas Cabrera. Madrid 2010.
  43. 43. 29 3.2. PROCESO CONSTRUCTIVO DE VIGA IN - SITU Las vigas se consideran como uno de los elementos más delicados en la construcción de edificaciones, ya que una colocación incorrecta del acero de refuerzo puede llevarla al colapso sin necesidad de que sobrevenga un sismo o alguna carga de tipo accidental. Cada paso que se realice durante el proceso constructivo será determinante en el futuro comportamiento de la viga, es por ellos que se debe realizar siguiendo las especificaciones técnicas que contempla la Norma para tal fin. Las especificaciones de dicho edificio, son igual para ambos procesos constructivos, in situ y prefabricados. La etapa de construcción de las vigas es tan importantes como todas las anteriores y su correcta realización va garantizar que el desempeño de la misma sea el esperado para las cuales se diseñaron. Cual sea el proceso de fabricación de la viga, in situ o prefabricada siempre se debe contar con la ayuda de los planos estructurales de las vigas para realizarlas, siguiendo las indicaciones y las especificaciones que da el calculista a cabalidad de manera que una vez finalizada la obra se hayan obtenido las características que se desean de toda viga:  Capacidad portante  Solidez  Capacidad de aislamiento acústico  Capacidad de aislamiento térmico
  44. 44. 30  Resistencia al fuego  Resistencia a las sacudidas sísmicas. A continuación se presentan los pasos y procedimientos que se deben realizar en el proceso constructivo de las vigas hasta su correcta terminación, acompañados de imágenes que ayuden a su correcta interpretación19: 3.2.1. Preparación de sitio de obra Se debe tener un ambiente de trabajo limpio y libre de obstáculos, en el que se puedan movilizar libremente las personas y maquinarias que participaran en la obra. 3.2.2. Preparación de materiales, herramientas y maquinarias Al momento de iniciarse la obra se deben contar con todos los elementos que se van a necesitar al igual que tener todos los materiales a disposición para que el proceso no se vea interrumpido o paralizado por la falta de alguno de los anteriores. A continuación se mencionan algunas de las herramientas, equipos y materiales comúnmente utilizados en la construcción de vigas de hormigón armado: a) Herramientas: sierra eléctrica, escuadra, martillo, gancho para amarrar el acero, hilo de nylon, lápiz, nivel, plomo, alicate. 19 SANCHEZ. Néstor Luis. Proceso Constructivo de Losa de concreto armado. 249p.
  45. 45. 31 b) Equipo: balde, capacho, máquina dobladora, vibrador, bomba de hormigón, grúa, cango, andamios. c) Materiales: Placas fenólicas, separadores de moldajes, barras estriadas, tuberías de PVC, sanitarias y eléctricas, producto desmoldante para encofrado, yeso, pasta de muro, moldaje metálico. 3.2.3. Colocación de Armaduras Se procede a la colocación de armaduras, realizando las uniones correspondientes con elementos ya hormigonados, ver ilustración 8. Es evidente que previamente se debió haber cortado y doblado la enfierradura de acuerdo a los planos de estructura, con una calidad de A630 - 420H (ver Anexo 2, según especificaciones técnicas del edificio Arcadia). Es importante que las barras se fijen en su posición para evitar que se muevan cuando se esté vaciando el hormigón, también debemos respetar los recubrimientos que deben tener.
  46. 46. 32 Ilustración 8: Colocación de enfierraduras y tuberías. Fuente: EBCO Se deben utilizar los amarres de alambre adecuados para fijar las barras ortogonales y los estribos en caso de que los haya. También se deben dejar los arranques de fierros con longitudes adecuadas de los elementos que no serán vaciados junto a la viga. En general, para una buena ejecución de la obra y colocación de las armaduras, se debe respetar lo siguiente (Anexo 3, según especificaciones técnicas del edificio Arcadia): - No se podrán emplear aceros de diferentes tipos en un mismo elemento estructural. - Las barras de acero se cortan y doblan en frío y a velocidad controlada. - Las barras de acero que han sido dobladas no podrán ser enderezadas y volver a doblarse en una misma zona.
  47. 47. 33 - Las armaduras deben colocarse totalmente limpias, exentas de toda clase de sustancia capaz de reducir la adherencia con el hormigón. - Las armaduras que estuviesen cubiertas por mortero, pasta de cemento u hormigón endurecido, se limpian hasta eliminar todo resto en contacto con las barras. - Todas las armaduras se colocarán en las posiciones precisas que se indican en los planos. - Durante la colocación y fraguado del hormigón, se deberán disponer de los elementos necesarios para asegurar la posición de las armaduras indicadas en los planos, evitando los desplazamientos y vibraciones energías que lo pudieran provocar. - Para sostener o separar las armaduras solo se emplearan espaciadores de mortero (calugas) o de material plástico. - Todos los estribos deberán llevar ganchos en sus extremos, formando ángulos de 135°, tal como se indican en los planos. - Las barras tendrán un diámetro de doblado igual o mayor a 8ø. - Se deberá consultar los dispositivos (amarras) que aseguren el correcto control de los recubrimientos especificándose una tolerancia de ± 3mm. - La distancia libre entre barras paralelas no deberá ser inferior al diámetro de las barras y por lo menos igual a 1.33 veces el tamaño del agregado grueso o 25mm. En todo caso, se deberá cumplir que el hormigonado de
  48. 48. 34 los elementos estructurales se realice de tal forma que asegure la debida compactación del hormigón. - Los suples en segunda capa en vigas, se deben colocar según la siguiente forma, ver ilustración 9. Ilustración 9: Ubicación de capas de barras en viga. Fuente: EBCO
  49. 49. 35 3.2.4. Apuntalamiento y encofrado Luego de realizar la armadura, se deben armar los encofrados de placa fenólica para darle la forma deseada a la viga El encofrado: Es la estructura temporal que sirve para darle el hormigón la forma definitiva. Su función principal es ofrecer la posibilidad de que el acero de refuerzo sea colocado en el sitio correcto, darle al concreto la forma y servirle de apoyo hasta que endurezca, está constituido por el molde. Los tableros de madera: presentan la ventaja de que pueden ser cortados para darles la forma deseada, sin embargo esto genera desperdicios de material que en ocasiones no se pueden reutilizar. Para alargar la vida útil del encofrado se le debe dar un cuidado especial, como se indica: - Se deben limpiar retirando el concreto adherido inmediatamente después del desencofrado, con agua a presión y cepillo de cerdas plásticas blandas. - Se deben retirar todos los dispositivos flojos, las varillas de amarre, clavos, tornillos, residuos de lechada o polvo. - Se deben controlar el uso excesivo de martillo metálicos durante el vaciado y el desencofrado pues el golpearlos con esta herramienta los deteriora. - No deben almacenarse a la intemperie al sol y al agua, porque se tuercen y se deteriora a la superficie.
  50. 50. 36 3.2.5. Colocación de tuberías y conductos para instalaciones eléctricas e hidrosanitarias. De acuerdo al uso de la edificación, se decidió embutir las tuberías entre la estructura de acero, para luego vaciar el hormigón. En el caso de las tuberías destinadas a las instalaciones eléctricas se recomienda pintarlas o etiquetarlas de manera que se puedan distinguir entre las tuberías de apagadores, tomacorrientes, etc. Al igual que el acero, las tuberías se deben fijar para que no se muevan durante el vaciado del concreto. Se debe tener especial precaución con que la colocación de las tuberías y conductos no afecte la resistencia debido a la perdida de sección de la viga. 3.2.6. Vaciado de Hormigón y vibrado Luego de tener todos los elementos de la viga en su sitio, se lleva a cabo el proceso de vaciado de hormigón, el cual fue traído de planta de premezclado. El vaciado se realizó con un camión mixer de hormigón bombeable H30- 90, con un asentamiento de 8 a 10 cm (Anexo 2, según especificaciones técnicas del edificio Arcadia), junto a un capacho. Los materiales que componen el hormigón bombeable H30-90 son los siguientes (Anexo 3, según especificaciones técnicas del edificio Arcadia):
  51. 51. 37 - Cemento: Se utilizó cemento portland, que cumple con la norma NCh 148. - Agua: El agua de mezcla fue dulce y cumple con la norma NCh 1498. - Agregados: Los agregados sólidos, arena y ripio, cumplen con la norma NCh 163, no se aceptaron agregados de dimensiones superiores a 35 mm ( 1 ½”). Sin embargo, en elementos de dimensiones menores que 20 cm el tamaño de los agregados será de 20 mm (3/4”). - El uso de aditivos plastificantes y retardadores, deben ser aprobados por el calculista y se usan siempre bajo la supervisión técnica del fabricante. Durante el vaciado se debe expandir el hormigón por toda la viga y vibrar la mezcla para que se asiente uniformemente por toda la viga y adopte la forma del encofrado evitando así que queden espacios dentro de ella que pudiera perjudicar su comportamiento estructural o dejar al descubierto el acero de refuerzo o las tuberías. Tampoco se puede exagerar con el vibrado porque causa la segregación del material, separando el agregado grueso del fino y quedando una lechada de concreto pobre en la parte superior de la viga.
  52. 52. 38 3.2.7. Curado del Hormigón El principal objetivo del curado es el de evitar que se evapore el agua de la mezcla, lo que podría producir grietas de tracción debido a la pérdida de humedad y alteraciones en la relación agua/cemento de la mezcla, lo que incide directamente de su resistencia. Para obtener mejores resultados, se recomienda humedecer el concreto durante los primeros 7 días de vaciado. Existen diversas técnicas para curar el hormigón, en este caso se aplicó el curado por medio de agua, con mangueras. En climas calurosos, como en nuestro país, se requiere de mayor cuidado en el proceso de curado, ya que es mucho más fácil que se evapore el agua. 3.2.8. Desencofrado y desapuntalamiento El desencofrado de las vigas in situ se realizará a partir de las 24 horas de inicio de fraguado, así se va recuperando moldaje para reutilizarse. Las vigas al ser descimbradas del molde de placa fenólica en el proceso constructivo in situ, presentan algunos problemas, los cuales son: agrietamientos, segregación de los materiales componentes y agujeros en el hormigón, obteniendo un mal acabo de viga, disminuyendo considerablemente la calidad de la viga, sometiéndola a tratamientos, para un buen acabo.
  53. 53. 39 Cuando se presentan vigas con daños, y necesitan ser reparadas, se someten al siguiente procedimiento de reparación según especificaciones técnicas (Anexo 2, según especificaciones técnicas del edificio Arcadia) A) Reparación Superficial. Cuando la zona a reparar tiene menos de 5 cm de profundidad se procederá de la siguiente manera: - Delimitar el contorno del área a reparar con disco de corte de 0.5 cm - Limpiar la superficie con aire a presión eliminado material suelto y polvo, aplicar puente adherente tipo Sikadur 32 HI-MOD de Sika o similar. - La reparación se hará utilizando mortero Sikarep de Sika o similar. - La primera capa se restregara fuertemente con las manos (guantes), en la superficie existente, para asegurar la adherencia y la compactación de la mezcla. La terminación superficial debe ser rugosa para garantizar adherencia con la capa siguiente. - El espesor de las capas serán de máximo 2 cm, hasta llegar al máximo de 5 cm. - La segunda capa debe ser aplicada cuando la primera haya endurecido. - Respetar las condiciones de curado dadas por el fabricante.
  54. 54. 40 B) Reparación Profunda. Cuando la zona a reparar tiene más de 5 cm. de profundidad se procederá de la siguiente forma: - Delimitar el contorno del área a reparar con disco de corte de 0.5 cm. Ver ilustración 10. Ilustración 10: Reparación profunda de viga in situ. Fuente: EBCO - Picar todo el material suelto hasta llegar al hormigón sano, debiendo tener esta cavidad mínimo 12cm. de profundidad y 15x15 en el frente. - Si el espesor de la zona detrás de la cavidad es menor de 8cm, se deberá picar el espesor completo del muro. - Limpiar la superficie con aire a presión, eliminando material suelto y polvo. Aplicar puente de adherencia tipo Sikadur 32 HI-MOD de Sika o similar.
  55. 55. 41 - Recomponer el hormigón usando Sikarep de Sika o similar con gravilla. Aplicar según especificaciones del fabricante. Cuidar el plazo máximo del orden de 20 minutos para verter el material después del mezclado - El moldaje tipo buzón debe sobrepasar mínimo 10cm. el nivel superior de la cavidad. Evitar bolsas de aire vertiendo calmadamente y sin interrupción siempre por un mismo lado, ver ilustración 11. Ilustración 11: Moldaje tipo buzón para reparación. Fuente: EBCO - A las 24 horas se puede retirar el moldaje, los excesos de pueden picar manualmente evitando desprendimientos. - El picado del muro o viga en las dimensiones mínimas indicadas no debe amenazar su integridad estructural, si hay dudas al respecto, se debe consultar al ingeniero calculista.
  56. 56. 42 El desapuntalamiento se debe ir haciendo en forma progresiva a medida que van pasando los días, hasta que se pueden retirar todos los puntales.
  57. 57. 43 3.3. PROCESO CONSTRUCTIVO DE VIGA PREFABRICADA Para llevar a cabo dicho proceso, se debe determinar el área donde se realizarán los prefabricados al pie de obra y a la vez, donde se acopiarán al término de su fabricación. Las especificaciones técnicas del edificio, son igual para ambos procesos, in situ y prefabricado. El edificio contiene 15 vigas por piso, las cuales 11 fueron prefabricadas más las 2 escaleras y 4 fueron realizadas de manera en situ. Se puede apreciar la ilustración 12 en 3D. Ilustración 12: Planta de edificio, con vigas prefabricadas en 3D. Fuente: EBCO A continuación se presentan los procedimientos que se deben realizar en el proceso constructivo de las vigas hasta su correcta terminación, acompañados de imágenes que ayuden a su correcta interpretación.
  58. 58. 44 3.3.1. Preparación de sitio de obra A diferencia del proceso constructivo in situ, para poder realizar las vigas prefabricadas, se necesita un espacio al pie de obra, para poder ejecutar las vigas, un espacio amplio, limpio, libre de humedad, y que no tenga contacto directo con el sol, para que no se deteriore ningún material que se necesite para poder llevar a cabo las vigas. 3.3.2. Preparación de materiales, herramientas y maquinarias Al momento de iniciarse la obra se deben contar con todos los elementos que se van a necesitar al igual que tener todos los materiales a disposición para que el proceso no se vea interrumpido o paralizado por la falta de alguno de los anteriores. A continuación se mencionan algunas de las herramientas, equipos y materiales comúnmente utilizados en la construcción de vigas de hormigón armado: a) Herramientas: sierra eléctrica, escuadra, martillo, gancho para amarrar el acero, hilo de nylon, lápiz, nivel, plomo, alicate b) Equipo: balde, capacho, maquina dobladora, vibrador, bomba de hormigón, grúa para izaje.
  59. 59. 45 c) Materiales: Placas fenólicas, separadores de moldajes, fierros estriados, tuberías de PVC, sanitarias y eléctricas, producto desmoldante para encofrado, yeso, pasta de muro, Cáncamos. 3.3.3. Encofrado de placa Fenólica Se deben armar los encofrados de placa fenólica para darle la forma deseada a la viga El encofrado: Es la estructura temporal que sirve para darle el concreto la forma definitiva. Su función principal es ofrecer la posibilidad de que el acero de refuerzo sea colocado en el sitio correcto, darle al concreto la forma y servirle de apoyo hasta que endurezca, está constituido por el molde. Los tableros de madera: presentan la ventaja de que pueden ser cortado para darles la forma deseada, sin embargo esto genera desperdicios de material que en ocasiones no se pueden reutilizar. Para alargar la vida útil del encofrado y que se le debe dar un cuidado especial como se indica: - Se deben limpiar retirando el concreto adherido inmediatamente después del desencofrado, con agua a presión y cepillo de cerdas plásticas blandas. - Se deben retirar todos los dispositivos flojos, las varillas de amarre, clavos, tornillos, residuos de lechada o polvo.
  60. 60. 46 - Se deben controlar el uso excesivo de martillo metálicos durante el vaciado y el desencofrado pues el golpearlos con esta herramienta los deteriora. - No deben almacenarse a la intemperie al sol y al agua, porque se tuercen y se deteriora a la superficie. 3.3.4. Colocación de Armaduras Luego de haber realizado el encofrado de placa fenólica correctamente, la viga se procede a la colocación de armaduras. Es evidente que previamente se debió haber cortado y doblado la enfierradura de acuerdo a los planos de estructura, con una calidad de A630 - 420H, dado por especificaciones técnicas, ver Anexo 1 y 3. Es importante que las barras se fijen en su posición para evitar que se muevan cuando se esté vaciando el hormigón, también debemos respetar los recubrimientos que deben tener. Se deben utilizar los amarres de alambre adecuados para fijar las barras ortogonales y los estribos en caso de que los haya. También se deben dejar los arranques de fierros con longitudes adecuadas de los elementos que no serán vaciados junto a la viga.
  61. 61. 47 3.3.5. Colocación de tuberías y conductos para instalaciones eléctricas e hidrosanitarias. De acuerdo al uso de la edificación, se decidió embutir las tuberías entre la estructura de acero, para luego vaciar el hormigón. En el caso de las tuberías destinadas a las instalaciones eléctricas se recomienda pintarlas o etiquetarlas de manera que se puedan distinguir entre las tuberías de apagadores, tomacorrientes, etc. Al igual que el acero, las tuberías se deben fijar para que no se muevan durante el vaciado del concreto. Se debe tener especial precaución con que la colocación de las tuberías y conductos no afecte la resistencia debido a la perdida de sección de la viga. 3.3.6. Vaciado de Hormigón y vibrado Luego de tener todos los elementos de la viga en su sitio, se lleva a cabo el proceso de vaciado de hormigón, el cual fue traído de planta de premezclado. El vaciado se realizó con un camión mixer de hormigón bombeable H30- 90 con asentamiento de 8 a 10 cm (Anexo 2, según especificaciones técnicas del edificio Arcadia), junto con un capacho para ejecutar las vigas al pie de obra. Para ambos procesos se utilizó el mismo hormigón, por ende las vigas prefabricadas, no necesitan un hormigón con características diferentes.
  62. 62. 48 Durante el vaciado se debe expandir el hormigón por toda la viga y vibrar la mezcla para que se asiente uniformemente por toda la viga y adopte la forma del encofrado evitando así que queden espacios dentro de ella que pudiera perjudicar su comportamiento estructural o dejar al descubierto el acero de refuerzo o las tuberías. No se puede exagerar con el vibrado porque causa la segregación del material, separando el agregado grueso del fino y quedando una lechada de concreto pobre en la parte superior de la viga. 3.3.7. Curado del Hormigón El principal objetivo del curado es el de evitar que se evapore el agua de la mezcla, lo que podría producir grietas de tracción debido a la pérdida de humedad y alteraciones en la relación agua/cemento de la mezcla, lo que índice directamente de su resistencia. Para obtener mejores resultados, se recomienda humedecer el concreto durante los primeros 7 días de vaciado. Existen diversas técnicas para curar el hormigón, en este caso se aplicó el curado por medio de agua, con mangueras. En climas calurosos, como en nuestro país, se requiere de mayor cuidado en el proceso de curado, ya que es mucho más fácil que se evapore el agua.
  63. 63. 49 3.3.8. Desencofrado El desencofrado de las vigas se realizara a partir de las 48 horas de inicio de fraguado en temporada de verano, y 72 horas en temporada de invierno. Luego de realizar el descimbre de la viga, se obtiene tiene un acabo de muy alta calidad, libre de agujeros en el hormigón y poco agrietamiento. Al tener un buen acabado, la viga no necesita someterse algún tratamiento, para ser reparada, solo aplicar el correspondiente tratamiento, se yeso, pasta de muro y pintura luego de ser montada en el edificio. 3.3.9. Acopio de Vigas Luego del desencofrado de las vigas, se realiza el acopio de ellas, en lugar determinado, siendo apoyadas en palette, libre de humedad, y sin contacto directo con el sol. Al momento de seleccionar una viga respecto a la programación de la construcción del edificio para ser izada y luego ser montada, se deben instalar dos cáncamos en cada viga, para enganchar las cadenas de la grúa, para ser izada.
  64. 64. 50 3.3.10. Izaje con Grúa Con respecto a la programación de día a día en obra, se realiza el izaje de las vigas correspondientes, ver ilustración 13. Esto se lleva a cabo con grúa pluma de 40 m. A continuación se muestra en la tabla 1, donde se indican los m3 de cada viga, el peso de cada una de ellas y el tipo de ramal que se necesita en la pluma de la grúa para realizar el izaje, esto depende del peso de cada viga, en este caso, se encuentran dos vigas con pesos superior a lo que soporta un ramal de grúa, por ende se tuvo que agregar un segundo ramal, y el resto de la vigas, fue suficiente con un solo ramal. Tabla 1: Tabla de vigas prefabricadas. Fuente: EBCO Densidad 2500 kg/m3 Largo Pluma 40 mtrs. V1A 27,50 0,44 1.100,0 3.150 3.000 1.900 Usar ramal simple V1B 23,99 0,44 1.100,0 3.900 3.000 1.900 Usar ramal simple V2A 23,55 0,95 18,35 2.375,0 3.900 3.000 625 Usar ramal simple V2B 18,70 0,95 18,35 2.375,0 5.050 3.000 625 Usar ramal simple V3 19,46 1,34 50,30 3.350,0 5.050 3.000 -350 OBLIGACIÓN usar ramal doble V2C 10,60 0,39 18,92 975,0 6.000 3.000 2.025 Usar ramal simple V4 6,85 0,42 20,46 1.050,0 6.000 3.000 1.950 Usar ramal simple V5A 18,90 0,43 20,75 1.075,0 5.050 3.000 1.925 Usar ramal simple V5B 6,57 0,43 32,66 1.075,0 6.000 3.000 1.925 Usar ramal simple V6 21,77 0,44 21,38 1.100,0 3.900 3.000 1.900 Usar ramal simple V7 25,21 0,95 20,23 2.375,0 3.150 3.000 625 Usar ramal simple V8A 11,47 0,39 18,98 975,0 6.000 3.000 2.025 Usar ramal simple V8B 19,63 0,98 18,81 2.450,0 5.050 3.000 550 Usar ramal simple V1C 29,51 0,44 1.100,0 3.150 3.000 1.900 Usar ramal simple V1D 26,26 0,44 1.100,0 3.150 3.000 1.900 Usar ramal simple E1 15,85 1,20 3.000,0 5.050 3.000 0 OBLIGACIÓN usar ramal doble E2 14,59 0,46 1.150,0 6.000 3.000 1.850 Usar ramal simple OBSERVACIÓNViga Diferencia Carga kg m3 Peso kg sin baranda Peso kg Barandas Carga MÁX Doble Ramal Grúa 5513 Distancia al eje de la grúa Carga MÁX Ramal Simple Grúa 5513 CUADRO DE PREFABRICADOS ARCADIA
  65. 65. 51 En la ilustración 13 se puede apreciar, el izaje de viga, con sus respectivos arranques de enfierradura, para realizar el encuentro con la losa. Para llevar a cabo este proceso, con un cango se picaba la viga como puente adherente para el encuentro con la losa. Ilustración 13: Izaje de viga para montaje. Fuente: EBCO
  66. 66. 52 3.3.11. Colocación de vientos Por último, la viga prefabricada es izada y montada en su respectivo lugar, ver ilustración 14, realizado el encuentro de fierros de la viga con los de la losa, y llevando a cabo el hormigonado de la losa, para realizar la unión entre ellas. Finalizando se instalan cuerdas aceradas (vientos) para sostener las vigas, hasta que se realice el hormigonado de la losa de encuentro. Ilustración 14: Viga instalada en edifico. Fuente: EBCO
  67. 67. 53 CAPÍTULO IV ANÁLISIS TÉCNICO Y ECONÓMICO DE VIGA IN SITU Y PREFABRICADA En el presente capítulo, se realiza un análisis técnico comparativo y un análisis económico comparativo, de ambos procesos constructivos, los cuales son representados en, un cuadro comparativo respecto de las partidas de cada proceso, y en un análisis de precio unitario estimado de cada viga (in situ y prefabricada). 4.1. ANÁLISIS TÉCNICO COMPARATIVO DE PROCESOS CONSTRUCTIVOS, VIGA IN SITU Y PREFABRICADA Tabla 2: Cuadro técnico comparativo de viga in situ y prefabricada. Fuente: Elaboración propia. Partida In situ Prefabricado Preparación de sitio de obra Se debe tener un espacio limpio y libre de obstáculos, en el lugar del edificio, donde se ejecutara la viga, dependiendo en el nivel que se encuentre, se van tomando las distintas medidas de seguridad. La fabricación de la viga prefabricada es a pie de obra, se necesita un lugar específico y único para ejecutar las vigas y luego dejar acopiadas. Preparación de materiales, herramientas, y maquinarias Para poder ejecutar la viga in situ, se debe llevar toda la implementación para poder llevar a cabo la viga, con la ayuda de la grúa, se elevan todas las herramientas y materiales que se requieran para ejecutarla. Para ejecutar la viga prefabricada, al ser realizada al pie de obra, no hay que trasportar ningún material, ni herramientas algún lugar específico.
  68. 68. 54 Apuntalamiento y encofrado Se deben armar el encofrado y se aplica líquido desmoldante, dependiendo en el nivel del edifico, y luego se realiza el apuntalamiento, con alzaprimas Se arma el encofrado de placa fenólica al pie de obra y se aplica líquido desmoldante, respecto a los planos estructurales. Colocación de Armadura Luego de estar hecho el encofrado de placa fenólica, se lleva a cabo la colocación de la armadura de barras estriadas. Luego de realizar el encofrado de placa fenólica al pie de obra, se procede a la colocación de la armadura de barras estriadas Colocación de tuberías y conductos Las tuberías se embuten en la armadura de barras estriadas, para luego ser hormigonadas. Para la viga prefabricada, se dejan las tuberías embutidas a la armadura, y estas quedan pasadas por el moldaje, para hacer la conexión, cuando son montadas en el edificio. Vaciado de hormigón y vibrado El vaciado de hormigón bombeable H30-90, se llevó a cabo con capacho, independiente de la altura del edificio. El vaciado de hormigón bombeable H30-90 para las vigas prefabricadas al pie de obra, se ejecutó con capacho.
  69. 69. 55 Curado de hormigón El curado de las vigas se llevó a cabo, a modo de manguera. El curado de las vigas prefabricadas, se realizó con manguera, y posteriormente el acopio de ellas, se continuó con el curado, bajo agua. Desencofrado En dicha partida, es donde se produce la diferencia entre procesos. Cuando se realiza el desencofrado, se presentan problemas en vigas y se procese a reparaciones, dependiendo si estas son profundas o superficiales. Aquí se produce, un mayor tiempo y gasto para llevar a cabo la reparación. El análisis de esta partida fue responder a la siguiente pregunta. ¿Por qué al descimbrar ambas vigas, la viga in situ se tiene que someter a reparaciones y la viga prefabricada no? Analizando esta partida, se lleva acabo de que esto se produce por las condiciones de trabajo, una viga in situ, se ejecuta en alturas, por ende el trabajador tiene que realizar su trabajo bajo la cuerda de vida, restringiendo movimientos, tomando en cuenta que las vigas in situ y prefabricadas están ubicadas en el perímetro del edificio, además el temor de sufrir algún tipo de accidente. Dicho esto, el trabajador al realizar su trabajo, cual sea, Se realiza el desencofrado de las placas fenólicas, para luego ser acopiadas, teniendo un acabo de alta calidad, sin tener que someterse a reparaciones, lista para ser acopiada, y luego izada, para su montaje.
  70. 70. 56 hormigonar, colocar enfierradura, vibrar hormigón, lo realizará de manera lo más rápido posible, independiente si esto se ejecuta de una buena forma. En comparación de la viga prefabricada, explicado anteriormente el proceso constructivo, dicha viga es ejecutada al pie de obra, con distintas condiciones, no en altura, sin impedimentos de movimientos (utilización de cuerda de viga), ni riesgos de caídas. Por lo tanto, cuando se termina de ejecutar la viga, y se procede al desencofrado, se presentan problemas, como: agrietamientos o nidos de hormigón por falta de vibración, por otra parte, al elaborar el moldaje, realizan malas uniones, y al momento de hormigonar, con la fuerza que cae el hormigón a través del capacho, se abren los moldajes, produciéndose prominencias de hormigón, teniendo que someterse a reparaciones. Acopio de Vigas No aplica. La viga se lleva a lugar determinado, para luego ser acopiada. Se debe mantener en lugar limpio y no en contacto directo con el sol, además se debe mantener el curado de ella.
  71. 71. 57 Izaje de Vigas No aplica. Antes de ser izadas las vigas, se deben colocar unos ganchos llamados cáncamos, para que la grúa se enganche de ellos, y luego izar las vigas, y ser montadas en su respectivo lugar. Colocación de vientos No aplica. Posterior a lo que se monta la viga, se procede a colocar los vientos, que son cuerdas aceradas, que mantienen fija la viga.
  72. 72. 58 4.1.1. Ventajas y desventajas de proceso constructivo de Viga in situ Ilustración 15: Cuadro de ventajas y desventajas viga in situ. Fuente: Elaboración propia. -Área de ejecución: No se requiere de área adiconal para una planta de fabricación y para almacenamiento como elementos terminados. Las vigas se realizan, en área definitiva. - Proceso in situ: Es un Proceso conocido y manejado a la perfección, utilizado por la mayoria de todas las construcciones en Chile. - Daños estructurales: No son propensas a sufrir daños estructurales, ya que no necesitan maniobras de traslación, para ser izadas. - Mayor riego de accidentes de trabajores: El riego de accidentes en los trabajadores, aumenta, ya que la ejecución de vigas, es en altura, y se requiere de trabajar con cuerda de vida, el trabajo se limita bastante, por la incomidad del trabajor. Riego de personal, por trabajo en altura. -Menor Calidad: La calidad de la viga disminuye enormemente, al realizar el descimbre del moldaje, se enfrentan a reparaciones, ya que se presentan nidos o excesos de hormigon, teniendo una baja calidad en terminación - Mayor tiempo de ejecución: Se requiere de mayor mano de obra para ser ejecutada, concreteros, enfierradores, albañiles, - Requiere de trataminto de reparación, depués del descimbre. - Mayor tiempo y costo en raparación, luego del descimbre de moldaje. Ventajas Desventajas
  73. 73. 59 4.1.2. Ventajas y desventajas de proceso constructivo de viga prefabricada Ilustración 16: Cuadro de ventajas y desventajas de viga prefabricada. Elaboración propia. - Mayor avance en Obra: Se ejecuta al pie de obra, y luego solo se monta en respectivo edificio. - Mayor Calidad: Debido a que las piezas de se hacen en ambiente más controlado y con ambientes especializados de curLa calidad de la viga es mayor, ya que no necesita reparaciones como la viga in situ. - Menor mano de obra: Se requiere menos mano de obra, en la partida de descimbre de moldaje, ya que la viga no necesita reparaciones, en comparación a la viga in situ. -Menor tiempo de ejecución y montaje - Reutilización de moldaje: Las placas fenólicas se reutilizan, para producir las vigas. -Menor riesgo de accidentes en trabajadores: La fabricación de vigas, al ser al pie de la obra, no existe riego de accidentes en altura. - Organización similar al de una fábrica - Área de ejecución: Se requiere de espacio para realizar la prefabricación y acopio de las vigas. -Detalle en planos y montaje: Se requiere de Mayor detalle en planos de construcción, izaje y montaje de la viga. - Planificación de obra Se requiere de una mayor planeación (estudio en tiempo y movimientos de maquinarias) - Uso de maquinaria: Se requiere de grúa para el izaje de las viga. -Ejecución restringida: Solo se pueden ejecutar para ciertos largos de viga. (Lo determina el ingeniero calculista) Ventajas Desventajas
  74. 74. 60 4.2. ANÁLISIS ECONÓMICO COMPARATIVO DE PROCESOS CONSTRUCTIVOS, VIGA IN SITU Y PREFABRICADA A continuación se realizará un análisis económico, a través de una estimación de análisis de precio unitario (APU) de un metro cúbico (m3), de cada una de las vigas, in situ y prefabricadas, divididas en tres ítem, mano de obra, materiales, y equipos, maquinarias herramientas (detalle cálculo de APU, ver ANEXO 4). El siguiente análisis se llevó a cabo, utilizando la viga más desfavorable, tanto a tamaño y peso en comparación a las demás vigas del edificio. Se muestra en la ilustración 17, viga V3 (dimensiones 0.98m x 9m * 0.2m), para mayor interpretación, ver Anexo 1, plano estructural del edificio Arcadia. Ilustración 17: Plano de planta vigas prefabricadas, en formato 3D. Fuente: EBCO
  75. 75. 61 4.2.1. Análisis de precio Unitario estimado de Viga in situ Tabla 3: Análisis de precio unitario Viga in situ. Fuente: Elaboración Propia. M3 1.1 1.1.1 m2 1,05 4.532$ 4.758$ 1.1.2 unidad 2 2.980$ 5.960$ 1.1.3 Unidad 2 392$ 783$ 1.1.4 Unidad 4 8.870$ 35.480$ 1.1.5 Lt 0,01 3.737$ 37$ 2.1 2.1.1 día 0,06 30.000$ 1.800$ 2.1.1.1 % 30 540$ 3.1 3.1.1 día 0,018 3.690$ 66$ TOTAL 49.425$ 1.2 1.2.1 Kg 163,54 6.942$ 1.135.236$ 1.2.2 kg 39,56 1.099$ 43.476$ 1.2.3 Bolsa 0,7 16$ 11$ 2.2 2.2.1 kg 1 750$ 750$ 2.2.1.1 % 30 225$ 3.2 3.2.1 día 0,0125 1.500$ 19$ TOTAL 1.179.717$ Andamios MANO DE OBRA Enfierrador leyes sociales EQUIPO MATERIALES Barras estriadas Alambre de Amarre Separadores de moldajes Sierra electrica 2. ENFIERRADURA Item Descripción Unidad Cantidad Precio Productivo Costo Total Leyes sociales HERRAMIENTA Tuerca Líquido desmoldante MANO DE OBRA Carpintero MATERIALES Placa Fenólica de 18mm Perno de moldaje 1mt Tarugo ANÁLISIS DE PRECIO UNITARIO EDIFICIO ARCADIA Vigas de Hormigón Armado In Situ 1. MOLDAJE Item Descripción Unidad Cantidad Precio Productivo Costo Total
  76. 76. 62 1.3 1.3.1 m3 1,05 54.167$ 56.875$ 2.3 2.3.1 día 0,025 25.000$ 625$ 2.3.1.1 % 30 188$ 2.3.2 día 0,025 20.000$ 500$ 2.3.2.1 % 30 150$ 3.3 3.3.1 día 0,015 2.500$ 38$ 3.3.2 día 0,0125 1.500$ 19$ TOTAL 58.394$ 1.4 1.4.1 kg 7,5 137$ 1.025$ 1.4.2 kg 1 796$ 796$ 1.4.3 kg 0,9 500$ 450$ 2.4 2.4.1 día 0,06 30.000$ 1.800$ 2.4.1.1 % 30 540$ 2.4.2 día 0,05 30.000$ 1.500$ 2.4.2.1 % 30 450$ 2.4.3 día 0,05 15.000$ 750$ 2.4.3.1 % 30 225$ 3.4 3.4.1. día 0,013 130.000$ 1.690$ 3.4.2 día 0,02 6.590$ 132$ TOTAL 9.358$ 1.296.894$ Cango COSTO TOTAL DE VIGA IN SITU leyes sociales DESCIMBRE DE MOLDAJE Grúa Albañil leyes sociales Jornal Cangero MANO DE OBRA Carpintero leyes sociales MATERIALES Yeso Pasta de Muro Sika Rep leyes sociales HERRAMIENTA Y EQUIPO 4. DESCIMBRE DE MOLDAJE Item Descripción Unidad Cantidad Precio Productivo Costo Total Vibrador Andamios Concretero leyes sociales Capachero MATERIALES Hormigón Bombeable H30 MANO DE OBRA 3. HORMIGÓN Item Descripción Unidad Cantidad Precio Productivo Costo Total
  77. 77. 63 4.2.2. Análisis de precio Unitario estimado de Viga prefabricada. M3 1.1 1.1.1 m2 1,05 4.532$ 4.758$ 1.1.2 unidad 2 2.980$ 5.960$ 1.1.3 Unidad 2 392$ 783$ 1.1.4 Unidad 4 8.870$ 35.480$ 1.1.5 Lt 0,01 3.737$ 37$ 2.1 2.1.1 dia 0,06 30.000$ 1.800$ 2.1.2 % 30 540$ 3.1 3.1.1 día 0,018 3.690$ 66$ TOTAL 49.425$ 1.2 1.2.1 Kg 163,54 6.942$ 1.135.236$ 1.2.2 Kg 39,56 1.099$ 43.476$ 1.2.3 Bolsa 0,7 16$ 11$ 2.2 2.2.1 kg 1 750$ 750$ 2.2.1.1 % 30 225$ TOTAL 1.179.698$ MANO DE OBRA Enfierrador Leyes sociales MATERIALES Barras estriadas Alambre de Amarre Separadores de moldajes Carpintero Leyes sociales MOLDAJE Placa Fenólica de 18mm Perno de moldaje 1mt Tarugo Tuerca EDIFICIO ARCADIA Vigas de Hormigón Armado Prefabricada 1. MOLDAJE Item Descripción Unidad Cantidad Precio Productivo Costo Total ANÁLISIS DE PRECIO UNITARIO MATERIALES Liquido desmoldante MANO DE OBRA Sierra electrica 2. ENFIERRADURA Item Descripción Unidad Cantidad Precio Productivo Costo Total Tabla 4: Análisis de precio unitario Viga prefabricada. Fuente: Elaboración Propia.
  78. 78. 64 1.3 1.3.1 m3 1,05 54.167$ 56.875$ 2.3 2.3.1 dia 0,025 25.000$ 625$ 2.3.1.1 % 30 188$ 2.3.2 dia 0,025 20.000$ 500$ 2.3.2.1 % 30 150$ 3.3 3.3.1 día 0,015 2.500$ 38$ 3.3.2 día 0,0125 1.500$ 19$ TOTAL 58.394$ 1.4 1.4.1 dia 0,06 30.000$ 1.800$ 1.4.1.1 % 30 540$ TOTAL 2.340$ 1.5 1.5.1 Unidad 2 1.011$ 2.022$ 2.5 2.5.1 día 0,013 130.000$ 1.690$ TOTAL 3.712$ 1.293.569$ Grúa COSTO TOTAL DE VIGA PREFABRICADA MATERIALES Cancamos IZAJE DE VIGAS 5. IZAJE DE VIGA Item Descripción Unidad Cantidad Precio Productivo Costo Total MANO DE OBRA Carpintero Leyes sociales Vibrador Andamios 4. DESCIMBRE DE MOLDAJE Item Descripción Unidad Cantidad Precio Productivo Costo Total Concretero Leyes sociales Capachero Leyes sociales HERRAMIENTA Y EQUIPO Costo Total MATERIALES Hormigón Bombeable H30 MANO DE OBRA Item Descripción Unidad Cantidad Precio Productivo 3. HORMIGÓN
  79. 79. 65 CAPÍTULO V CONCLUSIONES Y ANÁLISIS DE RESULTADOS Para llevar a cabo este proyecto de título ha sido necesario revisar antecedentes bibliográficos nacionales referidos al tema, realizar entrevistas a diferentes profesionales involucrados en esta obra, ya que el edificio estaba construido al momento de empezar el estudio de él. Todo esto, ha permitido reunir información necesaria para evaluar las vigas in situ y prefabricadas en el ámbito de la construcción, estudiando los aspectos tecnológicos y económicos. Una consideración importante que se tiene que tener presente, para poder ejecutar estas vigas prefabricadas al pie de obra, que es una excelente idea para innovación en la construcción y tener elementos de muy alta calidad, es tener el espacio necesario para poder ejecutarlas y acopiarlas en el lugar, que este punto es el más difícil de llevar a cabo, ya que la mayoría de las construcciones de edificio en Chile, se utiliza por completo el área de construcción, no teniendo el espacio necesario para poder ejecutar las vigas. Por otro lado, desde el punto de vista práctico, si no se tiene el espacio suficiente para poder ejecutar las vigas, ver la posibilidad de ejecutar las vigas de manera industrializada, mandar los planos estructurales a la empresa de prefabricados, y realizar la construcción de vigas del edificio, de forma modular, se presentarían otras variables, tales como, aumento de costo por la prefabricación en industria, trasporte, riesgos de daños estructurales por
  80. 80. 66 movilización. Queda propuesto para otro estudio de vigas de hormigón armado de edificio, pero prefabricadas en industria. Los detalles constructivos expuestos de cada viga, corresponden a lo que se llevó a cabo en práctica, en la construcción del edifico, sin embargo, para elegir alguna opción es esencial considerar la experiencia y el buen criterio del ingeniero constructor a cargo, ante situaciones particulares. Al evaluar económicamente la viga in situ versus la viga prefabricada a través de sus partidas, se obtiene que no hay diferencia de costos en las siguientes partidas: moldaje, enfierradura y hormigón. Donde se produce diferencia porcentual de costos, es en la partida de descimbre de moldaje, obteniendo que la viga in situ tiene un 75% más que viga prefabricada. Esta diferencia porcentual es alta, ya que la viga in situ, se somete a reparaciones, por lo tanto, se debe considerar materiales y mano de obra adicional , obteniendo un 29% más de mano de obra en la viga in situ. Por otra parte la diferencia porcentual de costos en la partida de descimbre de moldaje, se compensa con la partida de izaje de la viga, ya que la viga in situ no se somete a esta, y la viga prefabricada sí, teniendo que considerar elementos como los cáncamos para poder realizar de forma correcta el izaje de la viga. De forma global la viga prefabricada, tiene un costo menor, casi insignificantico de fabricación en comparación a la viga in situ, con un porcentaje muy bajo de 0.256%.
  81. 81. 67 Si se analiza la viga del punto de vista de calidad, la viga prefabricada tiene mayor calidad en todo aspecto, no teniendo que someterse a reparaciones, teniendo un excelente acabo en terminaciones. También hay que considerar los otros beneficios asociados a su utilización de vigas prefabricadas, como mejor planificación, cambio en la secuencia constructiva y disminución de los recursos humanos, no se necesita mayor mano de obra, porque no se somete a reparación la viga. Otro punto importante, es el tiempo de instalación. La viga prefabricada, demora 10 minutos entre el izaje y realizar la unión con otro elemento, sin contar con el tiempo que se necesita para ejecutarla. En cambio la viga in situ, tiene mucho más tiempo, ya que se considera el tiempo de ejecución, y luego el tiempo de reparación de cada viga in situ que se ejecuta, considerando aumento de tiempo y de costos que conlleva estas reparaciones, siendo una gran ventaja que las vigas prefabricadas conlleva menor tiempo, tiene como ventaja en los proyectos donde el tiempo siempre es un factor importante. Se debe considerar además el ahorro en los gastos generales al tener un menor plazo de construcción. Por lo cual, al realizar el análisis para decidir que viga utilizar, se tiene que considerar los costos directos como indirectos correspondientes a cada una de la vigas.
  82. 82. 68 En este proyecto, lo que se realizó fue evaluar económicamente, ambas viga de manera estimada, se analizó la viga más desfavorable, obteniendo los costos totales de cada una de ellas, obteniendo costos, y ver cuál de las dos es más económica, obteniendo que la viga prefabricada es más económica, con una baja diferencia porcentual de costos, pero se considera más que la viga in situ, por el tema de la calidad y terminación de esta viga. En Chile, aún es incipiente la utilización de los elementos prefabricados en edificios habitacionales, lo cual la constructora EBCO, quiso innovar y probar algo nuevo, teniendo buenos resultados, reflejado en el presente proyecto. De esta manera se concluye el siguiente proyecto de título, que permitirá la incorporación de elementos prefabricados al pie de obra, en este caso vigas de hormigón armado, como una opción viable para proyectos de edificios habitacionales. Este desarrollo debe ir de la mano con los ingenieros estructurales e ingenieros constructores para que utilicen, desde la concepción del proyecto, los recursos y ventajas que tienen las vigas prefabricadas.
  83. 83. 69 ANEXOS ANEXO 1
  84. 84. 70 ANEXO 2
  85. 85. 71 ANEXO 3
  86. 86. 72 ANEXO 4 Cálculo de rendimientos de materiales, mano de obra y Maquinaria. Todos los precios, utilizados en el análisis de precio unitario, fueron adquiridos, por empresas privadas y por jefe de obra de edificio estudiado. Materiales:  Placa fenólica: Las dimensiones de una placa fenólica son de 2.44*1.22 y para un m3 de viga se necesita 1.05 m2 de placa fenólica.  Perno de moldaje: Para la viga se utilizaron 2 pernos de moldajes de 1 metro junto a 2 tarugos y 4 tuercas (2 para cada tarugo).20  Líquido desmoldante: Un galón rinde 90 m2 por litro, en un m2 se utiliza 0.01 litro. 20 Información entregada por jefe de obra de Edificio Arcadia
  87. 87. 73  Barras estriadas: A continuación se muestra imagen de plano estructural, utilizado para realizar cálculo de enfierradura. Ilustración 18: Plano estructural de viga V3. Fuente: EBCO
  88. 88. 74 Para la viga se utilizaron la siguiente enfierradura. 154.7𝑚 ∅ 8 = 154.7 𝑚 ∗ 0.395 𝑘 𝑚 ∗ $2.250 = $137.490 154.7 𝑚 ∗ 0.395 𝑘 𝑚 = 61,11𝑘 $𝟏𝟑𝟕. 𝟒𝟗𝟎 → 𝟔𝟏. 𝟏𝟏 𝒌 72 𝑚 ∅ 16 = 72𝑚 ∗ 1.578 𝑘 𝑚 ∗ $10.951 = 1.244.208 72 𝑚 ∗ 1.578 𝑘 𝑚 = 113,616𝑘 $𝟏. 𝟐𝟒𝟒. 𝟐𝟎𝟖 → 𝟏𝟏𝟑, 𝟔𝟏𝟔 𝒌 72 𝑚 ∅ 8 = 72 𝑚 ∗ 0.395 𝑘 𝑚 ∗ $2.250 = 63.990 72 𝑚 ∗ 0,395 𝑘 𝑚 = 28,44 𝑘 $𝟔𝟑. 𝟗𝟗𝟎 → 𝟐𝟖, 𝟒𝟒 𝒌 18 𝑚 ∅ 12 = 18 𝑚 ∗ 0.888 𝑘 𝑚 ∗ $4.880 = 78.002 18 𝑚 ∗ 0.888 𝑘 𝑚 = 15,984 𝑘 $𝟕𝟖. 𝟎𝟎𝟐 → 𝟏𝟓, 𝟗𝟖𝟒 𝒌 Por lo tanto la enfierradura y el precio total que se utilizó para la viga fue: $𝟏. 𝟓𝟐𝟑. 𝟔𝟗𝟎 → 𝟐𝟏𝟗. 𝟏𝟓𝒌 La viga analizada es de 1.34 m3, y los kilos de enfierradura que se utilizaron fueron 219.15k, por lo tanto para un m3 se necesitan 163.54k.
  89. 89. 75  Alambre de amarre: Se utilizó 144 m de alambre de amarre aproximadamente. El rollo de 10k rinde 36.4 m, por lo tanto para 144m se necesitan 39,6 k (4 rollos aproximado).  Separadores de moldaje: El espaciamiento de los separadores es de 3.5cm, en un metro se utilizan 60/3.5 = 14.2* 2 = 34,28 separadores. La bolsa de separadores contiene 50 separadores, por ende se utiliza un 68,56% de la bolsa.  Hormigón Bombeable H30: El hormigón que se utilizo es 1.05 m3, determinado por ilustración 13.  Cáncamos: Se utilizan 2 unidades de cáncamos, para izaje de viga  Yeso para reparación: El rendimiento del yeso, por especificaciones técnicas del producto, es de 7.5 kg*m2.  Pasta de Muro para reparaciones: El rendimiento de la pasta de muro, por especificaciones técnicas del producto, es de 1 kg*m2.  Sika Rep para reparaciones: El rendimiento de Sika Rep para reparaciones, por especificaciones técnicas del producto, es de 0.9 kg*m2.
  90. 90. 76 Mano de Obra: En el análisis de precio unitario, incluye el 30% de leyes sociales, lo cual contiene, movilización, isapre, almuerzo, AFP.  Carpintero: Un maestro carpintero, ejecuta 15 m2 al día. Para un m3 trabaja 0.06 día.  Enfierrador: Un maestro enfierrador, ejecuta 250 kg de fierro al día. Para un m3 trabaja 1 kg día.  Concretero: Un maestro concretero, ejecuta 40 m3 por día, Para un m3 trabaja 0.025 día.  Capachero: Un maestro capachero, ejecuta 40 m2 por día. Para un m3 trabaja 0.025 día.  Albañil: Un maestro albañil, repara 2.7 vigas por día. Para un m3 trabaja 0.05 día.  Jornal Cangero: Un maestro Cangero, repara 8 vigas por día. Para un m3 trabaja 0.05 día.
  91. 91. 77 Equipo, Maquinaria, Herramientas  Sierra eléctrica Cada viga es de 9 m2, se multiplica por 2 (tomando las dos caras de la viga es igual a 18m2 y cada día se realizan 3 vigas, por ende son 3*18, dando un total de 54 m2. Por lo tanto la sierra eléctrica, corta 54 m2 en un día. En un m2 es 0.018 días.  Andamios: Los andamios, se utilizan no solo para la ejecución de las vigas, por ende el andamio se utiliza un 0.0125 día, para la ejecución de un m3 de viga.  Vibrador: El vibrador rinde 64 m3 al día. Por ende en un m3 rinde 0.015 día.  Grúa: La grúa, se utiliza para todo trabajo dentro de la obra, no solo para ejecución, o movilización de materiales para las vigas, por ende, la grúa funciona un 100% durante todo el día. Por lo tanto, en un m3 de viga su rendimiento es de 0.013 día.  Cango: El rendimiento del cango para un m3 es de 0.02 día.  Maquina dobladora de fierro: La constructora EBCO, compró la máquina dobladora, para respectiva obra Arcadia, de un costo de $7.000.000  Capacho concretero: La constructora EBCO, compro capacho concretero, para respectiva obra Arcadia, de un costo de $1.500.000.
  92. 92. 78 BIBLIOGRAFÍA Argüelles, R. (1992). Curso de Diseño y Cálculo de Estructuras de Madera. Madrid. Bernal, J. (2005). Hormigón Armado Vigas. Buenos Aires. Harmsen, T. (2005.). Diseño de estructura de Concreto Armado. Pontificia Universidad Católica del Perú. Novas, J. (2010). Sistemas constructivos prefabricados aplicables a la construcción de edificaciones en países en desarrollo. Madrid, España. Ponce., A. d. (s.f.). Tesis, Análisis del montaje de elementos estructurales prefabricados en obras de edificación. Universidad Central de Chile. Sanchez, L. N. (s.f.). Proceso Constructivo de Losa de concreto armado. Solminihac. (2011). Procesos y técnicas de construcción. Procesos y técnicas de construcción. Zabala, H. (s.f.). Tecnología de la construcción.

×