DOI: https://doi.org/10.37811/cl_rcm.v8i1.10472
Comparación de Dos Sistemas Constructivos Empleados en la Construcción de Edificios en la Ciudad de Quito
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Marlon Manolo Arévalo Navarrete[1] https://orcid.org/0009-0003-3534-9421 Investigador Independiente Ecuador
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Oswaldo Guillermo Latorre Garzón https://orcid.org/0009-0006-1057-4261 Investigador Independiente Ecuador |
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Jorge Eduardo Portilla Karolis https://orcid.org/0000-0002-4147-4419 Investigador Independiente Ecuador
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José Gabriel Zapata Suárez https://orcid.org/0009-0002-2175-7822 Investigador Independiente Ecuador |
RESUMEN
Se presenta la comparación de dos sistemas constructivos de hormigón armado comúnmente empleados en la Ciudad de Quito. El primero de ellos, es el sistema basado en pórticos especiales de hormigón fundamentado en el sistema conocido como tradicional o fundido in situ, el segundo está conformado por losas de entrepiso unidireccionales y de estructuras metálicas con placas colaborantes Deck, apoyadas sobre vigas que transmiten sus cargas a las columnas y cimentaciones. Esta comparación se la hace poniendo en práctica el método analítico propuesto por el Dr. Arquitecto Juan Monjo Carrió. (Juan Monjo, 1986), el mismo que considera: los condicionantes funcionales, condiciones constructivas, perfil tecnológico, análisis de subsistemas y los condicionantes económicos. Al final se comparan los resultados dentro de cada una de estas consideraciones y se concluye que: el dominio del sistema de pilares y vigas de hormigón in situ sobre el de viguetas metálicas, parece que se justifica por dos razones fundamentales, por una parte, la mayor adecuación de su técnica constructiva con la situación del sector de la construcción y, por otra, el menor coste a corto plazo de los materiales, esto se evidencia con el puntaje total de cada uno de los sistemas 15 puntos vs 13.
Palabras claves: aperaltado, higrotérmico, viguetas, in situ, montaje
Comparison of two Construction Systems Used in the Construction of Buildings in the Quito City
ABSTRACT
A comparison of two reinforced concrete construction systems commonly used in the Quito City is presented. The first of them is the system based on special concrete frames based on the system known as traditional or cast in situ, the second is made up of unidirectional mezzanine slabs and metal structures with collaborating Deck plates, supported on beams that transmit their loads on columns and foundations. This comparison is made by putting into practice the analytical method proposed by Dr. Architect Juan Monjo Carrió. (Juan Monjo, 1986), the same one that considers: functional conditions, construction conditions, technological profile, subsystem analysis and economic conditions. In the end, the results are compared within each of these considerations and it is concluded that: the dominance of the system of in situ concrete columns and beams over that of metal joists seems to be justified for two fundamental reasons, on the one hand, the greater adaptation of its construction technique to the situation of the construction sector and, on the other hand, the lower short-term cost of materials, this is evidenced by the total score of each of the systems 15 points vs 13. Keywords: superelevated, hygrothermal, joists, in situ, assembly
Artículo recibido 15 enero 2024
Aceptado para publicación: 20 febrero 2024
INTRODUCCIÓN
Hoy en día, en el Ecuador, el uso de sistemas constructivos en base a elementos prefabricados en la edificación de proyectos se ha generalizado frente al sistema constructivo de elementos fundidos in situ o llamados de hormigón armado. Lamentablemente, los prefabricados no han sido considerados dentro del Código Ecuatoriano de la Construcción CEC, lo que en ocasiones genera desconfianza en los profesionales de la ingeniería al momento de adoptar este tipo de sistemas constructivos, favoreciendo indirectamente al sistema de hormigón armado.
Por lo tanto, es necesario establecer las diferencias existentes entre los dos sistemas de construcción, en base a como estos alcanzan los objetivos arquitectónicos planeados, los mismos que deben tener las características de funcionalidad y el ser alcanzables.
Por otra parte, hay que considerar los cambios que ha sufrido la tecnología constructiva en nuestro país en los últimos años. Por todas partes encontramos varios ejemplos de errores cometidos al momento de seleccionar un adecuado sistema constructivo para pretender desarrollar un proyecto.
Se entiende que, al momento de importar nueva tecnología, el inversionista pretendió lograr el mayor beneficio de su dinero, aprovechando el deslumbramiento que la novedad produce, sin completar toda esta cadena de actividades con una adecuada ambientación y transferencia de tecnología para proporcionar a su equipo el mantenimiento necesario y así no ahondar en gastos futuros, estos detalles han hecho que varios sistemas constructivos tiendan a desaparecer rápidamente.
En décadas pasadas, Europa exportó sistemas constructivos hacia países en desarrollo, como consecuencia de las necesidades constructivas generadas por la destrucción de la segunda guerra mundial. A partir de los 50´s, los países europeos produjeron una gran cantidad de sistemas constructivos, dentro de ellos estuvieron los sistemas prefabricados, que eran, en ese momento, los más adecuados para suplir las necesidades inmediatas de vivienda. Cuando esta necesidad fue cubierta los sistemas dejaron de ser rentables y fueron negociados con ganancia. Hubo una primera migración de sistemas constructivos del norte de Europa a la cuenca mediterránea, entre los años 60’s y 70’s, estos sistemas siguieron la ruta hacia los países en desarrollo.
Esto fenómeno actualmente continua en los países del Tercer Mundistas, y frente a la experiencia obtenida en los otros continentes, es necesario poner atención y encontrar medios para evaluar cualquier tipo de sistemas constructivos, y lograr ponderar sus beneficios arquitectónicos, los mismas que no deberían reducirse a la simple comparación de los aspectos formales, más bien estas deben cubrir al menos las siguientes características: funcionalidad, formalidad y tecnología, tal como lo describe Monjo Carrió (1986).
Sistemas Constructivos
Definición
Según el Diccionario de la Real Academia Española (2001) se define "sistema" con la siguiente acepción: “conjunto de cosas que relacionadas entre sí ordenadamente contribuyen a determinado objeto” (DRAE ,2014). Pues se trata, de una definición muy general pero que puede ser aplicada sobre el ámbito de la construcción y arquitectura de obras civiles.
Por otro lado, sabemos que la construcción es un proceso acumulativo, en el que se juntan una infinidad de elementos para lograr un producto final. Dichos elementos son objetos físicos que, al unirse, producen reacciones físico-químicas en proporción a su geometría, misión y composición.
Las leyes físicas indican el modo en que se debe posicionar a los materiales y elementos juntos, dichas leyes, definirán la técnica constructiva adecuada, unas veces será una técnica de unión húmeda e in situ, como es el caso de las obras de construcción tradicional; en otras, se emplea técnicas de prefabricados, en la que los elementos llegan a la obra con un grado de acabado y se procede a conectar estos elementos, con otros que fueron elaborados con anticipación.
Por otra parte, las leyes geométricas y requerimientos físicos determinarán las dimensiones de los elementos y de las unidades constructivas finales, con el beneficio doble de facilitar su adecuada unión y acoplamiento. Este conjunto de leyes, tanto físicas como geométricas, de cada sistema constructivo, son las que nos permiten definir el Proyecto ceñido a su uso.
METODOLOGÍA
Variables Evaluadas
Una vez definido el concepto de sistema constructivo, se evalúan tres características importantes de los dos sistemas constructivos, se analizará: Funcionalidad, tecnología, y economía.
Funcionalidad
Se analiza el requerimiento que demandan los usuarios al momento de planificar proyectos que incluyan espacios que a futuro serán habitados, para ello, estos deben responder a las necesidades mínimas de acuerdo con las exigencias de uso.
Por otra parte, el proceso constructivo es la manera de producción de los elementos a ser empleados, en esta etapa hay que distinguir las siguientes fases:
§ Diseño propiamente dicho.
§ Producción de los elementos.
§ Transporte a obra.
§ Montaje en obra.
Cada una de estas fases, también, está condicionada por la tecnología y por la calidad de mano de obra que será empleada, el nivel industrial requerido para la producción de los elementos y su nivel de mantenimiento.
Hay que recalcar que, el aspecto funcional como el tecnológico tiene una gran incidencia en la producción de elementos, pero están supeditados por el factor económico con que cuenta el proyecto. Existe mucha diferencia en, emplear materiales de producción nacional que importarlos, o también, tener que hacer gastos costosos en maquinaria nueva, en lugar de utilizar la existente, y tampoco será lo mismo proyectar y construir edificios con un alto nivel de confort, que hacerlo para niveles inferiores.
Finalmente, en nuestra sociedad la economía es la que impone las reglas a casi todos los procesos y por ello no podemos dejar de considerarla.
Comparación de los sistemas constructivos
Como base de esta propuesta de evaluación de sistemas, se empleará la metodología del Dr. Arquitecto Juan Monjo Carrió, (1986), la misma que se basa en la información que se recolecta en varios cuadros, y que resumen las diferentes características de cada sistema que interviene en esta comparación, incluyendo también circunstancias concretas de tiempo y lugar.
Sistema tradicional: estructura con pórticos, columnas, vigas y losas de entrepiso de hormigón armado
Características técnicas
Estructura: Pórticos espaciales formados por vigas y columnas de hormigón armado fundido in situ.
Cimentaciones: Zapatas aisladas o cimentaciones corridas de hormigón armado fundidas in situ.
Losas de entrepiso: Nervaduras unidireccionales o bidireccionales con casetones recuperables o alivianados con bloque prensado hueco de pómez.
Loseta de compresión: Hormigón armado fundido in situ, armaduras auxiliares y de temperatura.
Encofrados: Madera o metálicos.
Paredes interiores: Bloque prensado hueco.
Losa de cubierta: Losa unidireccional o bidireccional con loseta de compresión.
Techos: Enlucidos con mortero, estucados y pintados.
Plomería: Con tubo de cobre para agua caliente e hidro tres para agua fría.
Instalaciones sanitarias: Desagües y bajantes de PVC embebidos en las losas y conducidas por ductos de centralización de instalaciones.
Instalaciones eléctricas: Con tubería conduit galvanizada embebida en las losas y conducida por ductos de centralización de instalaciones.
Partiendo de estas características técnicas, que corresponden a la mayor parte de los edificios, entonces evaluemos el primer sistema constructivo según el método propuesto:
Condicionantes Funcionales
A-1.1. Integridad ante:
A-1.1.1. Acciones mecánicas y climáticas.
A-1.2. Seguridad ante:
A-1.2.1. Acciones directas del hombre, indirectas.
A-1.3. Adecuación: De uso, constructiva.
A-1.4. Confort ambiental: Higrotérmico, Higiénico, Acústico, Visual.
A-1.5. Composición: Geométrica, Color.
Figura 1. Condiciones Funcionales Sistema tradicional in situ
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
A-2. Condiciones Constructivas
A-2.1. Materiales.
A-2.2. Fabricación.
A-2.3. Transporte.
A-2.4. Montaje.
A-2.5. Mantenimiento.
Figura 2. Condiciones Constructivas
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
A-3. Perfil Tecnológico
Figura 3. Perfil Tecnológico
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
A-4. Análisis De Subsistemas
A-4.1. Estructura.
A-4.2. Cerramientos.
A-4.3. Acabados interiores.
A-4.4. Instalaciones.
Figura 4. Análisis de Subsistemas.
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
A-5. Condicionantes Económicos
A-5.1. Coste
A-5.1.1. Materiales.
A-5.1.2. Transporte.
A-5.1.3. Mano de obra.
A-5.2. Tiempo.
A-5.2.1. Fabricación.
A-5.2.2. Ejecución.
A-5.3. Calidad.
A-5.3.1. Funcional.
A-5.3.2. Material.
Figura 5. Condiciones Económicas.
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
A-6. Perfil Económico
Figura 6. Perfil Económico
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
B.- Estructura de hormigón armado con losas de entrepiso prefabricas de estructura metálica con placa colaborante deck.
Características Técnicas
Estructura: Pórticos espaciales formados por vigas y columnas de hormigón armado fundido in situ.
Cimentaciones: Zapatas aisladas de hormigón armado fundidas in situ.
Losas de entrepiso: Losas prefabricadas de estructura metálica sobre placa colaborante Deck.
Loseta de compresión: Hormigón armado fundido in situ, estructuras metálicas (perfiles I) con armaduras auxiliares y de temperatura soldadas con conectores.
Encofrados: Madera o metálicos y placa colaborante Deck.
Paredes interiores: Bloque prensado hueco.
Losa de cubierta: Losa unidireccional con loseta de compresión sobre estructuras metálicas y placas Deck.
Techos: Enlucidos con mortero, estucados y pintados.
Plomería: Con tubo de cobre para agua caliente e hidro tres para agua fría.
Instalaciones sanitarias: Desagües y bajantes de PVC colgando de las losas y conducida por ductos de centralización de instalaciones.
Instalaciones eléctricas: Con tubería conduit galvanizada colgadas en las losas y conducida por ductos de centralización de instalaciones.
Partiendo de estas características técnicas, que corresponden a la mayor parte de los edificios utilizados en las condiciones locales indicadas, evaluemos el sistema constructivo según el método propuesto:
B-1. Condicionantes Funcionales
B-1.1. Integridad ante:
B-1.1.1. Acciones mecánicas y climáticas.
B-1.2. Seguridad ante:
B-1.2.1. Acciones directas del hombre, indirectas.
B-1.3. Adecuación: De uso, constructiva.
B-1.4. Confort ambiental: Higrotérmico, Higiénico, Acústico, Visual.
B-1.5.
Composición: Geométrica, Color
Figura 7. Condiciones Funcionales Sistema prefabricado
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
B-2. Condiciones Constructivas.
B-2.1. Materiales
B-2.2. Fabricación
B-2.3. Transporte
B-2.4. Montaje
B-2.5. Mantenimiento
Figura 8. Condiciones Constructivas
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
B-3. Perfil Tecnológico
Figura 9. Perfil Tecnológico.
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
B-4. Análisis de Subsistemas
4. B-4.1. Estructura
4. B-4.2. Cerramientos
4. B-4.3. Acabados interiores
4. B-4.4. Instalaciones.
Figura 10. Análisis de Subsistemas.
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
B-5. Condicionantes Económicos
B-5.1. Coste.
B-5.1.1. Materiales.
B-5.1.2. Transporte.
B-5.1.3. Mano de obra.
B-5.2. Tiempo.
B-5.2.1. Fabricación.
B-5.2.2. Ejecución.
B-5.3. Calidad.
B-5.3.1. Funcional.
B-5.3.2. Material.
Figura 11. Condiciones Económicas
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
B-6. Perfil Económico
Figura 12. Perfil Económico
Fuente: A proposal for the evaluation of building systems. (Juan Monjo Carrió, 1986)
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Análisis Comparativo
Figura 13. Resumen de la comparación de sistemas constructivos.
CONCLUSIONES
Bajo los condicionantes funcionales se observa que:
Con respecto a la integridad, es mejor la respuesta del sistema de pórticos, vigas y losas fundidas in situ, ya que, la estructura resultante es monolítica en su comportamiento tridimensional, mientras que el sistema con vigas metálicas con placa colaborante por su acoplamiento empernado a la superestructura no lo es. Sin embargo, las dos a futuro presentan fisuramientos leves en sus fachadas, siendo la de losas prefabricadas la de mayor afectación, debido a los asentamientos diferenciales y a pequeños movimientos dentro del rango elástico.
Frente al factor de la seguridad, tenemos una mejor respuesta por parte de la estructura fundida in situ sin estructuras prefabricadas.
Por otra parte, ante la adecuación de uso, el sistema prefabricado tiene mejores características, ya que, este puede adaptarse con más facilidad a los requerimientos arquitectónicos, de igual manera este sistema tiene mayores posibilidades frente a construcción progresiva ya que esta no depende de terceros que deben ser especialistas en estructuras metálicas.
Con respecto al confort ambiental, resulta mejor el sistema de vigas metálicas con placas colaborantes Deck ya que el aspecto higrotérmico es controlado de una manera más eficiente que el método tradicional.
Finalmente, con relación a su composición, los dos sistemas son muy limitados, pero el sistema prefabricado permite la creación de ambientes de confort con grandes luces y geometrías variadas sin tener estructuras muy aperaltadas que obligan a tener grandes alturas de entrepiso.
Ahora, bajo todos los condicionantes constructivos, el sistema que mejor resultados ofrece es el de sistema tradicional, excepto en su fabricación y montaje.
En cuanto a perfil tecnológico cada uno de los sistemas analizados tiene una amplitud para realizar mejoras futuras, pero el prefabricado sobre pasa al tradicional.
En lo referente a la participación de la mano de obra, se puede aprecia una mayor uniformidad en el sistema de estructuras metálicas como parte de las losas fundidas in situ, en la especialización de la mano de obra, las losas prefabricas son las que cuentan con una ventaja sobre los pórticos espaciales.
Dentro del Análisis de Subsistemas se evidencia de que el sistema de losas prefabricadas tiene distribuido el trabajo entre el taller y la obra.
Por último, en los condicionantes económicos, en base al coste, hay una evidente ventaja por parte del sistema tradicional, lo que se ve reflejado en la aceptación de costos y otros condicionantes económicos.
En cuanto al tiempo, aparece una ventaja importante en del sistema prefabricado, lo cual es evidente, pero sólo en la fase de ejecución de losas de entrepiso.
Es importante notar que en el perfil económico existe una ligera incidencia de la mano de obra y del volumen de trabajo en las diferentes fases.
En definitiva, pues, el dominio del sistema de pilares y vigas de hormigón in situ sobre el de viguetas metálicas, parece que se justifica por dos razones fundamentales:
Por una parte, la mayor adecuación de su técnica constructiva con la situación del sector de la construcción y, por otra, el menor coste a corto plazo de los materiales, esto se evidencia con el puntaje total de cada uno de los sistemas 15 puntos vs 13.
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