La investigación.

De un tiempo a esta parte, los grandes incrementos en la densidad poblacional además de los grandes requerimientos comerciales en la ciudad de Cochabamba, han hecho necesaria la construcción de grandes edificaciones para permitir que las mismas que sirvan como descargo a las zonas comerciales de la ciudad, y tomando en cuenta que hace años nuestro país ha recibido un incremento considerable del costo del acero de construcción el subió hasta un 250% aproximadamente en tiempos cortos lo cual me ha motivado a encontrar alternativas técnicas que nos permitan como ingenieros ofrecer unas alternativas técnicas para la construcción de edificios medios y altos aplicados a nuestro medio.

Ante dicho antecedente he realizado en primera instancia la investigación correspondiente a la aplicación de Hormigones de Alto Performance bajo la conceptualización de que los mismos poseen características mecánicas que suelen llegar a adquirir resistencias a compresión superiores a los 400 kg/cm2 cuando se necesitan altas resistencias finales, los mismos pueden tener tamaños máximos de áridos de 40 mm o 20 mm y su aplicación den solicitar con niveles de confianza de 80%, 85%, 90% o 95%.

La premisa del uso de los HAP tuvo la hipótesis de obtener menores secciones de los elementos estructurales a compresión (columnas) ante la mayoración de sus resistencias mecánicas sin afectar la ductilidad general del edificio, esta disminución de secciones en cada uno de los casos deberá ocasionar un gran incremento en la rigidez de la estructura, pero de igual manera representará una disminución en el peso y el costo de la edificación, tomando en cuenta que entre mayor sea la resistencia de las columnas menor será su sección además de la cantidad de acero.

Esta investigación se ha realizado analizando en el edificio más alto del país el cual esta ubicado en la ciudad de La Paz y es denominado Edificio Girasoles el cual dispone en su construcción 38 niveles más terraza, la edificación cuenta con más de 30.000 metros cuadrados, con una Altura de 109 metros.

Dentro de la investigación se ha utilizado un software el cual ha sido validado y presentado de acuerdo a los requerimientos de titulación del departamento de Posgrado de la Escuela Militar de Ingeniería; dentro de lo propuesto de ha realizado la modelación de dicha estructura de acuerdo a definiciones de carga detalladas para este tipo de edificaciones según el ASCE/SEI 7-05 Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures, la normativa de diseño ha sido regida por la norma ACI 318-05 con la que se han considerado las combinaciones de carga definidas según su norma además la aplicación de la norma boliviana de cargas 1225002, norma boliviana de vientos 1225003 además de las recomendaciones de la Norma Boliviana Sismo resistente 2006 y los boletines del observatorio de San Calixto de la Ciudad de La Paz.

Durante la investigación, se había definido que el elemento principal de estudio de optimización son las columnas con sus diferentes características de resistencia mecánica del hormigón, es en ese aspecto realizando el análisis de dichos elementos y previa introducción de datos al simulador estructural evaluamos los factores principales de variación con el incremento de resistencias mecánicas, los factores variables de consideración evidentes en el manejo hormigones de alto performance que vienen relacionados a su tensión deformación es por esa razón que determinamos el módulo de elasticidad y su correspondiente coeficiente de poisson son los elementos que determinaremos para cada modelación según las resistencias mecánicas propuestas con hormigones de tipología H21, H25, H30, H40, H50 Y H60. 

Del analisis se ha constatado que los factores de esabilidad, rigidez y resisencia han sido verificados en cada reduccion del modelo de optimizacion estructural estando siempre dentro de un marco de confiabilidad del 75 al 85% de acuerdo a los diagramas de interaccion de los elementos criticos de todas las combinaciones de carga analizadas.

De los parametros comparativos de estudio se han tabulado los resultados entre las diferentes resistencias mecanicas del hormigon en los elementos de optimizacion, y los mismos han sobre pasado lo estimado en cuanto niveles de optimizacion de las secciones de los elementos analizados los cuales han definido estructuras mas ligeras e igual de resistentes sin embargo tambien mas economicas tal cual se ha definido en los resultados del siguiente diagrama.

Su obtención como desarrollo practico.

Dentro del ámbito practico, para la obtención de HAP en nuestro medio se han podido validar diferentes investigaciones que son consideradas como guías para la obtención de hormigones hasta 60 Mpa con agregados propios de canteras locales los cuales han sido registrados mediante cantidad de ensayos de roturas de cilindros los cuales en su mayoría han sido parte de la investigación en campo cada uno de ellos usando aditivos de diferentes características los cuales han permitido la obtención de Hormigones de Alto Performance con el cual se deja claro la posibilidad real de contar  con resistencias altas para su aplicación real en nuestro medio.

La aplicación real de HAP en la construcción edificios.

La construcción de los edificios de la Villa Olímpica Sudamericana se ha convertido en la oportunidad adecuada para la aplicación de Hormigones de Alto performance en la construcción de edificios, ya que la aplicación de dichos parámetros de investigación teórica han sido manejados para que puedan ser aplicados de acuerdo a las hipótesis ya definida en etapas previa, sin embargo al no poder aplicarlos dentro del modelo de optimización de disminución de secciones de columnas se ha procedido a la mayoración de resistencias en los elementos de análisis para disminuir los tiempos de ejecución de cada uno de los niveles de construcción.

El factor controlado de la obtención de este tipo de hormigones ha estado de la mano de la tecnología en cuestión de equipos y maquinaria además de aditivos de la línea Euco Quimisa los cuales han respondido a las exigencias de las solicitaciones de la obtención de hormigones de calidad desde el inicio de proyecto.

Los objetivos de inicio de proyecto han sido definidos en la disminución de los tiempos de ejecución y se ha realizado la regulación de las dosificaciones para el hormigonado de columnas, las cuales de acuerdo a los registros de seguimiento y monitoreo estructural cumplían con los requerimientos de resistencia promedio de 40 Mpa. 

Dicha ejecución de proyecto con la empresa Estrutec en su etapa de obras civiles ha originado que la aplicación práctica de esta investigación ocasione la ejecución de vaciados de losas cada 5 días en promedio, otorgándonos un alto grado de confiabilidad en sus resultados de seguimiento y que el uso de los aditivos nos han podido manifestar resistencias a 3 días vaciados dichos elementos entre 150 y 170 kg/cm2 de acuerdo a pruebas de ensayos de esclerometría realizados por lo que se generó la confianza suficiente para poder continuar con una planificación en función a dar cumplimiento a una aplicación de Hormigones de Alto Performance en la Construcción de estos edificios en la Villa Sudamericana. 

Con la aplicación práctica de esta investigación se puede determinar que se ha dado un paso enorme sobre el uso de Hormigones de Alto Performance en la construcción, a continuación, se muestra un resumen de su construcción además de las características de dicha edificación.

Conclusiones.

Se concluye con la generación particular de la relación existente entre el peso (costo) de una estructura y su variación con el número de pisos, y se ha podido generar la curva de sensibilidad y optimización de los hormigones de Alto Performance en edificios de gran altura además de observar que la optimización es  considerable en cuanto se refiere a la optimización de secciones de las columnas de hormigón convirtiéndola en una estructura más ligera y por ende más económica; además que dentro del análisis de los hormigones de alto performance y sus correspondientes variaciones de resistencias mecánicas se verifico que la ductilidad del edificio no ha sido afectada por la variación de las resistencias mecánicas de columnas, pero si bien se disponen secciones más optimas se ha observado que los desplazamientos horizontales en los coronamientos de los análisis de cada modelo es ligeramente mayor, esto debido a que las secciones a resistencias mayores son más esbeltas.

Dentro de su proceso de verificación real y su aplicación en la construcción de los edificios de la Villa Olímpica Sudamericana, el haber trabajado con HAP en las columnas ha ocasionado el haber realizado una construcción más rápida en su ejecución, esto debido a las altas resistencias mecánicas del Hormigón a edades tempranas y la seguridad de contar con factores controlados de seguridad y confiabilidad en la construcción.

Se espera que la aplicación de este tipo de procedimientos pueda ser mejorados e innovados en la construcción de edificios en nuestro medio, y volvernos no solamente pioneros del uso y aplicación de Hormigones de Alto Performance en edificios sino la punta de lanza para la mejorar los índices de construcción es edificios altos en nuestro país.

MSc. MBA. Ing. Dennis Torrico Arauco

Magister en Ingeniería Estructural

Master en Dirección de Proyectos