Lunes, 09 Agosto 2021 00:00

Resultados preliminares sobre diseño comparativo de hormigón prefabricado y hormigón vaciado in situ

RESUMEN 

El presente artículo muestra los resultados preliminares del proyecto de trabajo final del  Máster en Ingeniería del hormigón “Universidad Politécnica de Valencia”, sobre la  aplicación de hormigón prefabricado en Bolivia. Se realizó un diseño comparativo con una  unidad educativa ya construida en el País con el método de vaciado in situ para  posteriormente evaluar los resultados mediante impacto económico, ambiental y social.  Hasta la fecha se obtuvo los volúmenes de obra determinando una excedencia de 4.01%  de cemento y 4.35% de acero en el hormigón prefabricado, en ambos casos menor al 5%  de significancia denotando el bajo impacto ambiental y económico que representaría un  método constructivo más rápido y seguro. 

ABSTRACT 

This article shows the preliminary results of the final project of the Master in Concrete  Engineering “Polytechnic University of Valencia”, on the application of precast concrete in  Bolivia. A comparative design was carried out with an educational bulding already built in  the country with the classical on site construction to later evaluate the results through  economic, environmental and social impact. To date, the work volumes have been  obtained determining an excess of 4.01% of cement and 4.35% of steel in the precast  concrete, in both cases less than 5% of significance, denoting the low environmental and  economic impact that a faster and safer construction method would represent. 

Palabras clave: Prefabricado, comparativo, económico, ambiental. 

Año: 2021 Bolivia

I. Introducción

El sistema prefabricado de hormigón es un  método de diseño y construcción muy utilizado  en países industrializados, permite una  ejecución rápida, controlada y con bajo  porcentaje de residuos o pérdidas de material.  En Bolivia la mayoría de las construcciones de  hormigón son mediante el método tradicional  vaciado in situ, por lo cual si bien hablar de  industrialización es prematuro, la realización  de diseños comparativos nos permite apreciar las bondades y dificultades de estructuras de 

hormigón prefabricado en el país. Este tipo de  proyectos formarían parte de los primeros  peldaños en nuestro largo camino a la  industrialización.  

II. Metodología

A. Modelación estructural

La comparación fue realizada para la Unidad  Educativa tipo “San Gabriel” construida en el  departamento de Cochabamba. El diseño  consistió en modelar la estructura con la ayuda  de Cypecad respetando las cargas de diseño  originales y los volúmenes de hormigón  construidos. Se utilizaron losa nervada en 1 y  2 direcciones, columnas con secciones de  35x35, 40x40 y 25x40cm, vigas de 20x60,  25x60 y 30x25cm. 

Posteriormente se realizó una segunda  modelación para un sistema prefabricado con  nudo rígido y la utilización de losa hueva  pretensada LH 22/60 con un empotramiento  máximo de 25%. Columnas con secciones de  30x30, 35x35 y 40x40cm, vigas rectangulares de 20x40cm, “L” invertidas de 30x30 +  15x30cm, “T” invertidas de 35x35cm +  15x30cm. Asegurando un apoyo de 10cm para  la losa hueca recomendado por la F.I.B. [1]. En  ambos casos se tomó en cuenta la acción del  viento y se despreció acción sísmica. 

B. Análisis bajo factores de sostenibilidad

Uno de los objetivos del proyecto es  comparar ambas modelaciones bajo factores  económico, ambiental y social. Hasta la fecha  de elaboración del artículo se obtuvo los  volúmenes de obra para la comparativa,  dejando el cronograma de ejecución y  emisiones de CO2 totales para la finalización  del proyecto.  

 III. Resultados y discusión. 

En la tabla No1 se resume los volúmenes  obtenidos hasta la fecha de las modelaciones. 

Ho. In situ 

Ho. Prefabric.

Tipo 

Ho. 

(m3)

Ac.  

(kg)

Ho. 

(m3)

Ac.  

(kg)

Viga 

212,4 

13736 

177,9 

16523

Colum. 

65,7 

6577 

60,7 

6948

Escal. 

19,7 

1269 

19,7 

1367

Total 

297,8 

21582 

258,3 

24838

Tabla No 1: Valores obtenidos 

En base al artículo “Desperdicios vs control de  los materiales” [2] y tomando en cuenta la  disminución de desperdicio que representa el  hormigón prefabricado se obtuvieron los  valores finales (ver tabla No2). 

Desperdicio  Hormigón

Desperdicio  

Acero

Tipo 

15%* 

5%** 

18%* 

7%**

Ho (m3) 

342,4 

271.2 

-

bolsas 

2397 

2441

Ac. (kg) 

25467 

26577

*Hormigón in situ, ** Hormigón prefabricado Tabla No 2: Valores incluyendo desperdicio 

Para expresar el volumen de hormigón a bolsas de cemento se tomó en cuenta que el  modelo vaciado in situ tiene una resistencia  característica de 21MPa y el modelo de  hormigón prefabricado tiene 30MPa  representado 2 bolsas de cemento más en la  dosificación. La diferencia entre ambas  modelaciones resulta de 44 Bolsas.  Si tomamos en cuenta 6m3 de volumen que  representa las ménsulas de apoyo constructivo  en hormigón prefabricado se tiene 98 bolsas. En porcentaje, 98 bolsas de cemento  representan 4.01% de excedencia y 1110 kg  de acero (siendo la diferencia de acero entre  vaciado in situ y prefabricado) representa  4.35% de excedencia. Ambos casos menores  al 5%. Si hablamos en dinero, 98 bolsas y  1110 kg representan alrededor de 10.000bs. 

 IV. Conclusiones

  • Desde el punto de vista ambiental el  hormigón prefabricado representaría más  materiales y por lo tanto mayor emisión de  CO2 pero también lo suficientemente bajo para  no ser considerado abrasivo con el  medioambiente, más aun si tomamos en  cuenta que en un ambiente industrial  controlado los desperdicios son menores. 
  • Económicamente la excedencia es  aparentemente mayor, pero si tomamos en  cuenta la disminución en los tiempos de  ejecución y personal en obra que representa la  prefabricación, la excedencia se invierte  transformándose en ahorro económico. 
  • Socialmente la prefabricación representa  un ambiente seguro y controlado para el  bienestar de los obreros y disminuye las  molestias a los vecinos al disminuir el tiempo  de ejecución. 

REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS [1]. FIB Bulletin 74 (2014), Planning and design  handbook on precast building structures,  International Federation for Structural  Concrete, Switzerland. 

[2]. Lucio Soilbelman. (2010).” Desperdicios vs  el control de los materiales”. Instituto Mexicano  del cemento y del concreto, México.

AUTOR: Ing. Cristian Mario Estrada Plata

RNI: 31001

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