Paneles de GRC para viviendas de bajo coste y otras ... · en la actualidad se producen ciertas aberraciones con serias consecuencias desde ... aunque como se demostrará en el punto

CONVENIO DE COLABORACIÓN ENTRE VETROTEX ESPAÑA S.L. Y EL DPTO. DE CONSTRUCCIÓN Y TECNOLOGÍA ARQUITECTÓNICA DE LA UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO DE INVESTIGACIÓN TITULADO:

PANELES DE GRC PARA LA VIVIENDAS DE BAJO COSTE Y OTRAS APLICACIONES PARA ATENDER DETERMINADAS SITUACIONES DE EMERGENCIA Y CATÁSTROFE

Investigador principal: Francisco Hernández Olivares (1) Equipo de investigación: Jaime Santa Cruz Astorqui (2) Mercedes del Río Merino (2) (1) Dpto. de Construcción y Tecnología Arquitectónica. ETS Arquitectura (2) Dpto de Tecnología de la Edificación. EU Arquitectura Técnica (3) Dpto. de Construcciones Arquitectónicas y su Control. EU Arquitectura Técnica

Oct-2002 nov-2004

Paneles de GRC para viviendas de emergencia 1 UPM

Objeto del estudio El presente trabajo, trata de proponer la aplicación del hormigón armado con fibra de vidrio (GRC) como material semiestructural en forma de paneles prefabricados para la construcción de viviendas de bajo coste en situaciones de emergencia y catástrofe. Desarrollo del trabajo Para ello, se estudia en primer lugar las diferentes aplicaciones constructivas del GRC comercializadas, su evolución hasta nuestros días, y los diferentes planteamientos existentes de la prefabricación en el marco de la edificación, y en concreto, en la necesidad objetiva de la construcción de viviendas de emergencia. En segundo lugar, se proponen diferentes líneas de trabajo, como alternativas posibles para la formulación de paneles de fachada portante con el GRC como material base. Por último, se estudia en profundidad el sistema elegido. En dicho estudio se diseñan los paneles y elementos especiales, así como los sistemas de juntas y montaje, para resolver un caso concreto de viviendas en hilera. La validación del comportamiento mecánico de los paneles propuestos, se realiza mediante la modelización y comprobación por elementos finitos (ANSYS), cuyos resultados positivos avalan la posibilidad futura de un plan de ensayos en laboratorio sobre modelos a escala real. Indice: 1. ESTADO DEL ARTE: 1.1 LA PREFABRICACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS

1.1.1 Ventajas de la prefabricación 1.1.2 Inconvenientes de la prefabricación

1.2 SISTEMAS DE PREFABRICADOS ACTUALES 1.3 PANELES DE HORMIGÓN

1.3.1 Paneles portantes 1.3.2 Paneles autoportantes 1.3.3 Sistemas de montaje

1.4 PANELES DE GRC

1.4.1 Fabricación de paneles de GRC 1.4.2 Anclaje y sujeción de paneles 1.4.3 Juntas entre paneles


2. LA EDIFICACIÓN DE EMERGENCIA: PLANTEAMIENTOS INICIALES 2.1 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA APLICACIÓN DEL GRC AL CONTEXTO DESCRITO 2.2 PROPUESTA DE POSIBLES LINEAS DE TRABAJO

2.2.1 Paneles de GRC estructurales a) Con estructura de acero b) Muro portante de hormigón

2.2.2 Paneles de GRC para conformar estructura in situ de H.A. a) De muros portantes b) De pórticos de H.A

3. DEFINICIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO 3.1 DEFINICIÓN GEOMÉTRICA Y CONSTRUCTIVA DE LOS PANELES 3.2 DETALLES CONSTRUCTIVOS Y DE MONTAJE DE LOS PANELES

3.2.1 Cimentación 3.2.2 Forjado inferior 3.2.3 Paneles verticales de planta baja 3.2.4 Forjado y paneles superiores 3.2.5 Cubierta 3.2.6 Junta horizontal entre paneles verticales 3.2.7 Junta vertical entre paneles 3.2.8 Formación de espacios diáfanos

4. COMPROBACIÓN DE LOS PANELES POR EL METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS 4.1 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES 4.2 HIPOTESIS DE CARGA 4.3 HIPOTESIS DE CALCULO 4.4 ENSAYOS REALIZADOS 4.5 GRÁFICOS, DATOS Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS DE ENSAYOS REALIZADOS POR FEM 4.6 COMPROBACIÓN ANALÍTICA DEL PANEL DE FORJADO 5. DEFINICIÓN DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO 6. PROPUESTA DE APLICACIÓN: VIVIENDA UNFAMILIAR EN HILERA 6.1 PROGRAMA Y SUPERFICIES 6.2 PARTICIONES INTERIORES 6.3 CARPINTERIAS INTERIORES 6.4 INSTALACIONES

6.4.1 Instalaciones de suministro y vertido 6.4.2 Instalaciones interiores

REFERENCIAS COMERCIALES y BIBLIOGRAFÍA

Paneles prefabricados de GRC Paneles prefabricados de hormigón Fijaciones y anclajes Bibliografía


1. ESTADO DEL ARTE

1.1 LA PREFABRICACIÓN EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS

1.1.1 Ventajas de la prefabricación 1.1.2 Inconvenientes de la prefabricación

1.2 SISTEMAS DE PREFABRICADOS ACTUALES 1.3 PANELES DE HORMIGÓN

1.3.1 Paneles portantes 1.3.2 Paneles autoportantes 1.3.3 Sistemas de montaje

1.4 PANELES DE GRC

1.4.1 Fabricación de paneles de GRC 1.4.2 Anclaje y sujeción de paneles 1.4.3 Juntas entre paneles


1. ESTADO DEL ARTE 1.1 LA PREFABRICACION EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS: La industrialización ha evolucionado mucho en los procesos de fabricación de componentes y materiales para la construcción. Muchos de éstos materiales innovadores que actualmente se aplican en la construcción de edificios, provienen de la investigación aeroespacial y militar, puesto que una vez “amortizadas” estas investigaciones, se buscan campos de aplicación en la industria. Es quizá en el mundo de la construcción donde ésta aplicación resulta más difícil, debido sobre todo a dos características propias del proceso constructivo:

• El objeto arquitectónico es difícilmente estandarizable, tanto por su fundamento creativo como por ser un objeto que se debe adaptar a situaciones muy diversas y a veces poco previsibles.

• A diferencia de lo que sucede en una fábrica, en el proceso de montaje

difícilmente se pueden controlar aspectos como las inclemencias del tiempo y (sobre todo) la cualificación de los operarios.

En realidad, la gran diferencia entre el proceso de industrialización en una fábrica y en una obra de construcción, es que en la primera resulta rentable invertir en una cadena de producción, tanto en maquinaria como en formación específica del personal, pues esa misma cadena funcionará de forma idéntica durante el tiempo necesario para permitir su amortización, y no así en el sector de la construcción. Estas limitaciones propias del proceso constructivo, limitan (e incluso imposibilitan) la utilización de métodos “tecnológicos” o industrializados. En un mundo altamente tecnológico, donde se pueden automatizar casi todos los procesos de carácter rutinario (con la consiguiente mejora de la calidad), la distinta evolución que están sufriendo el mundo industrial y el mundo de la construcción, y el consiguiente abismo entre sus niveles tecnológicos, empieza a originar graves problemas de compatibilidad de tecnologías; si bien hace 200 años los medios de construcción estaban adecuados a los materiales utilizados y a los medios utilizados, en la actualidad se producen ciertas aberraciones con serias consecuencias desde el punto de vista económico y fundamentalmente de la calidad. Actualmente, se están colocando en obra componentes y materiales de alta tecnología, con unos requerimientos de niveles altísimos de control de calidad, por operarios sin ningún tipo de formación, y con una ausencia de control real de puesta en obra. El resultado es una calidad inferior a la lograda por medios tradicionales y a un coste mayor, en consecuencia, un rechazo a éstos sistemas por parte de arquitectos y constructores. Estos son quizá los motivos más importantes por los que la prefabricación todavía no supone un porcentaje importante en la construcción de edificios hoy en día, aunque como se demostrará en el punto siguiente, desde muchos puntos de vista, su utilización sólo reporta ventajas.


1.1.1 Ventajas de la prefabricación Racionalidad del proyecto La prefabricación, implica un diseño más riguroso del proyecto de los edificios a construir, así como una necesidad de adaptar las formas y geometría del mismo a una modulación determinada. Ello supone un mejor aprovechamiento de espacios (menores espesores de cerramiento), y en general, obras mas racionalizadas. No hay que olvidar que “inventar” es complicado y generalmente merma la calidad, y sin embargo, la utilización de componentes industrializados, asegura una solución constructiva contrastada y experimentada. Economía de tiempo La prefabricación obliga a una programación en obra minuciosa, con lo que se evitan retrasos de suministros, plazos de fraguado, interferencias entre oficios, etc. Además, es importante resaltar la poca incidencia de las condiciones atmosféricas en los tiempos de montaje. Economía de materiales Se produce una utilización más racional de los materiales para obtener los mismos resultados y prestaciones que en los sistemas tradicionales, utilizando componentes de menor espesor y peso. También se reduce al máximo el volumen de escombro, siendo ésta tecnología más benigna con el medio ambiente. Economía de transporte Se reduce considerablemente el peso total de material a transportar, racionalizándose además dicho transporte al tratarse de piezas acabadas. Economía de mano de obra Sustituye horas/hombre en la “obra”, por horas/hombre especializado en fábrica, de mayor rendimiento, calidad y eficacia. En consecuencia, se reduce la mano de obra de colocación y montaje “en obra”, y se evita la necesidad de especialización de la misma. Este aspecto es especialmente importante en la prefabricación de fachadas, pues los sistemas tradicionales implican un alto número de horas para su realización (p.ej. una fábrica de ladrillo visto). Economía en la estructura del edificio Pues se reduce considerablemente el peso propio de los elementos constructivos que debe soportar la estructura. En el caso de utilizar paneles portantes, el ahorro sobre la utilización de muros de carga convencionales es aún mayor.


Calidad final La calidad ya no depende de la idoneidad de las soluciones constructivas ni de la pericia de su ejecución en obra, pues todos éstos factores se controlan en fábrica, bajo estrictos controles de calidad en un proceso de fabricación industrializado. Su puesta en obra se realiza siguiendo estrictos protocolos y pliegos de condiciones técnicas que han sido elaborados de forma específica y experimentada. ++++++++ La nueva legislación sobre la calidad de la edificación, y en consecuencia la necesidad de controlar exhaustivamente la calidad de cada unidad de obra, obliga al arquitecto a plantearse la utilización de sistemas constructivos industrializados, en donde la incidencia del operario en obra no especializado en la calidad final se minimice. Se trata de reducir el riesgo de malas ejecuciones no controlables en obra debidas a:

- Falta de formación específica del operario - Ausencia de control intensivo en cada fase de montaje. - Condiciones de ejecución no deseables: temperaturas extremas, medios

auxiliares no idóneos, etc. En paralelo, la industria está reaccionando a ésta creciente demanda, y empieza a dar respuesta con una gran variedad de productos que resultan muy interesantes desde el punto de vista arquitectónico, y aunque a día de hoy todavía se les cataloga como soluciones de imitación (p.ej. morteros impresos, piedra artificial, etc.), se está demostrando que poco a poco van sustituyendo a las soluciones tradicionales. A medida que el mercado se habitúe a éste tipo de construcción, las empresas invertirán mas en investigar nuevos materiales, y se amortizarán antes los costes de I+D, haciendo estos sistemas perfectamente competitivos. 1.1.2 Inconvenientes de la prefabricación Lógicamente existen numerosas razones y situaciones en las que no es aconsejable la adopción de sistemas prefabricados, aunque en cierta medida siempre existe en un grado u otro la industrialización: Necesidad de modulación En ciertas situaciones (sobre todo en edificios de viviendas), el aprovechamiento máximo de la superficie edificable y del perímetro de ocupación máxima del solar, obliga a adoptar formas, fundamentalmente en la fachada del edificio, difícilmente resolubles por sistemas industrializados. Cuando en éstas situaciones se intenta utilizar un alto grado de prefabricación, los costes se disparan debido a la imposibilidad de modulación, a la complejidad de los mismos y al elevado coste de los moldes por el alto numero de piezas especiales. A esto se suman los problemas originados por las soluciones complicadas de encuentros y juntas que normalmente se dan en soluciones arquitectónicas complejas.


Limitaciones de diseño Una característica de éstos sistemas es la limitación en cuanto al diseño de elementos diferentes, pues esto nos llevaría a un aumento en los costes. No se debe olvidar que un alto nivel de prefabricación implica la utilización de piezas existentes en catálogo, por lo que en ocasiones ciertos diseños son complejos de realizar. Este ha sido sin duda el factor más determinante desde el punto de vista arquitectónico, que ha frenado el desarrollo de los sistemas prefabricados. Es un hecho que el espíritu creativo con el que se debe iniciar cualquier proyecto, se ve en cierta medida constreñido por la poca oferta existente en el mercado. Volumen de obra mínimo Dado que se utilizan piezas cuyo coste empieza a ser competitivo a partir de una cantidad determinada, hay dos alternativas de diseño: Utilización de paneles y piezas en stock: el diseño y el molde ya están amortizados, y el coste final no depende de la cantidad suministrada, pero la oferta comercial es pobre y enfocada sobre todo a edificaciones industriales. Utilización de piezas por encargo: para ser competitivos en costes respecto a sistemas tradicionales, hay que amortizar los moldes, y esto obliga al pedido de un gran numero de piezas por molde. En definitiva, éste sistema que es muy flexible desde el punto de vista de diseño, sólo es rentable en obras de mucho volumen. Requisitos mínimos en obra Los sistemas de montaje de elementos prefabricados obligan a una coordinación y una programación muy estudiadas, así como a la existencia en obra de unos medios auxiliares adecuados al transporte y colocación de los mismos, fundamentalmente en el caso de paneles pesados ó frágiles. Además, aunque la colocación de estos elementos no suele precisar de mano de obra especializada, sí precisa en cambio de un control de replanteo efectuado por un operario especializado, algo que puede convertirse en un inconveniente en ciertas situaciones.


1.2 SISTEMAS DE PREFABRICADOS ACTUALES Al entrar en la industrialización de la edificación se puede considerar el producto industrial de dos formas, bien que sea todo un edificio, o bien que sean sus partes. En el primer caso estaremos hablando del método de modelos y en el segundo del método de elementos. El método de modelos se identifica con los sistemas cerrados y el de elementos con la llamada industrialización abierta por componentes compatibles. Método de modelos: Se caracteriza principalmente porque los elementos que constituyen los edificios a que da lugar no pueden intercambiarse con elementos procedentes de otras marcas, al igual que sucede en la industria del automóvil, los electrodomésticos, etc. Dentro de este método se han desarrollado extensamente los sistemas de grandes paneles prefabricados de hormigón, los edificios realizados con encofrados-tunel y los módulos tridimensionales pesados y ligeros. Son todos ellos, sistemas aplicables a edificios de programa simple y duradero. En estos sistemas, las cuestiones de coordinación dimensional han pasado a un segundo plano, siendo en la mayoría de los casos una simple herramienta interna de trabajo, sin ninguna relación con procedimientos de otros fabricantes.

Método de elementos: Por el contrario, la característica principal de éste método es la intercambiabilidad, es decir, el uso en un mismo edificio de componentes realizados en distintas fábricas, que se montan en obra con uniones sencillas, cada vez más universales. Por ello, y para que los elementos sean intercambiables, su puesta en marcha exige que dos convenios sean admitidos y aplicados:


- Todos los participantes en el objeto arquitectónico deben ponerse de acuerdo, principalmente en las elecciones de multimódulos y retículas modulares, dimensiones y tolerancias de fabricación y montaje. - Las juntas deben ser compatibles, aunque los elementos a combinar sean de distinta procedencia.

Este método se basa en la construcción mediante elementos tipo lámina (paneles). Los sistemas actuales de grandes paneles tienen sus precedentes en experimentaciones realizadas con diversas clases de hormigón desde mediados del siglo XIX. No obstante, hubo que esperar a la finalización de la II guerra mundial, para que la necesidad de viviendas y la escasez de la mano de obra, incidiera en la búsqueda de sistemas industrializados que fueran capaces de satisfacer lo más rápido posible la demanda. En España se realizaron los primeros elementos prefabricados de este sistema en la década de los cuarenta, pero hubo que esperar a 1.970 para la realización de experiencias más serias en el terreno de la construcción industrializada, constituyéndose fábricas importantes para la producción de grandes paneles según sistemas franceses y daneses principalmente, existiendo también uno ruso y varios de origen español. Con todos ellos se realizaron conjuntos de viviendas pero por culpa de la depresión económica y sus negativos efectos en el sector de la construcción se cerraron la mayoría de estas factorías, quedando sólo algunas que fabrican para su propia inmobiliaria. Para la construcción de paneles tipo lámina, en principio, se necesita un material que mantenga unas condiciones de trabajo no direccionales (isotropía). El hormigón y el GRC son los materiales más adecuados para realizar elementos constructivos de este tipo. Los elementos laminares tienen la ventaja de ser componentes con funciones resistente (a esfuerzos verticales y de arriostramiento del edificio) y divisoria (vertical u horizontal) del espacio (exterior-interior, interior-interior) a la vez, aunque, un único elemento laminar, no forma espacio ni es estable por si mismo. Estos elementos suelen disponer de: • Terminación de sus paramentos, de tal forma que sólo precisan la incorporación

en obra de los materiales de acabado (pavimentos, pinturas, papeles,...). Los elementos de fachada suelen salir de fábrica con su terminación definitiva.

• Aislamiento térmico en caso necesario. • Aislamiento acústico. • Incorporación de instalaciones secas. • Incorporación de carpinterías: ventanas y cercos de puertas. Estos elementos por su composición se pueden clasificar en: • Homogéneos, generalmente los elementos interiores. • Multicapa, los elementos de cerramiento.


Además y atendiendo a su función, podemos clasificarlos como: • Paneles exteriores portantes o no. • Paneles interiores portantes o paneles no portantes de tabiqueria. • Paneles de forjados. • Elementos específicos (bloques técnicos, escaleras...) Paneles exteriores Estos elementos, además de su función propia de cerramiento (estanqueidad al aire y al agua, aislante higrotérmico, aislante acústico), podrán tener otras como la resistente, en el caso de ser portantes. Atendiendo a diversas consideraciones, se pueden presentar diferentes clasificaciones: • Por su forma: Elementos cerrados y abiertos. Los primeros comprenden paneles que cubren la distancia suelo-techo y suelen incorporar la carpintería. Los segundos pueden adoptar formas muy variadas, que pueden ir desde los sencillos paneles de peto a los elementos de macrocelosía. • Por su composición:

− Paneles multicapa: de hormigón o GRC con aislamiento en la capa intermedia;

− Paneles mixtos de hormigón y cerámica. − Paneles homogéneos: (hormigones ligeros). − Paneles cáscara que precisan de trasdosado en obra.

• Por su peso, según la NBE-CT-79: Se clasifican en pesados o ligeros, si pesan más o menos de 200 k/m². • Por su función: Actualmente, los paneles prefabricados se utilizan en dos situaciones diferentes, que a su vez definen dos grandes tipologías:

- Paneles portantes (fachada + muro de carga) - Paneles de fachada autoportantes para fijar a una estructura existente

• Por el material que los constituye:

− Hormigón − GRC


Lógicamente, este último método abre enormemente las posibilidades creativas y de aplicación. A pesar de esta gran ventaja, se decide continuar este estudio en el campo del método de modelos, pues se entiende que es el más adecuado para resolver el objetivo de este trabajo, es decir la construcción de viviendas de bajo coste para casos de emergencia en caso de catástrofes. Dependiendo de si son homogéneos o multicapa, los paneles estarán constituidos por una o varias hojas. En general, además, si el material base que los constituye es hormigón armado, el panel se definirá como panel pesado si el material que lo constituye es GRC entonces se definirá como panel ligero. 1.4 PANELES DE HORMIGÓN Material base Se utiliza el hormigón armado con acero (malla electro soldada en armadura de reparto, y barras de alta adherencia en refuerzos). Cuando se trata de piezas sin requerimientos mecánicos excesivos, se pueden utilizar hormigones aligerados:

- Mediante áridos ligeros (arlita, vermiculita, etc.) - Mediante granulometrías exentas de finos - Con la adición de espumantes (hormigón celular)

Estos hormigones son de alta calidad, pues en su fabricación se controla de forma precisa tanto la granulometría como el vibrado y el curado en condiciones higrotérmicas óptimas. En el caso de paneles multicapa, se trasdosará a la capa base de hormigón:


Aislamiento térmico En los paneles multicapa, se utilizan planchas de poliestireno expandido, debido a su bajo coste y suficiente rigidez, sin necesidad de que sea impermeable al agua. En ciertos modelos, si el hormigón que constituye el panel está aligerado, el aislamiento se confiere únicamente al hormigón. Aislamiento acústico En general, todos los elementos que configuran el panel, colaboran en el aislamiento acústico global. La masa propia de hormigón por un lado, y la asimetría usual del panel, son características mas que suficientes para asegurar un suficiente aislamiento acústico. Acabado interior Normalmente, el acabado de éste tipo de paneles es el resultante del molde, para revestir posteriormente al interior con guarnecido de yeso, pinturas u otros materiales. Acabado exterior Es aquí donde se observa una gran evolución de la oferta comercial, pues es lo que durante años ha constituido el factor decisivo en cualquier criterio de diseño de fachadas. Podríamos clasificar éstos acabados exteriores en:

• Acabados por molde directo • Acabados por tratamiento del hormigón • Revestimientos

Acabados por molde directo: Según las características del molde, la superficie de hormigón resultante puede ofrecer los aspectos de textura deseados. Los moldes utilizados son mas caros y menos reutilizables, pero las posibilidades casi infinitas si combinamos la coloración del hormigón y el tipo de árido, con la textura y forma del molde. Ejemplos conocidos de ésta técnica son los morteros impresos para suelos (Paviprint) y las piezas de hormigón aligerado para revestimientos (Ecopiedra). En ambos casos se han conseguido imitaciones casi exactas de materiales como la piedra natural, el ladrillo, la madera, etc. Acabados por tratamiento del hormigón: Están enfocados a conseguir una aspecto de hormigón texturado, utilizándose para ello, y preferiblemente durante las primeras horas de fraguado:

• Lavado con ácido de la pasta superficial (2-3 h después del hormigonado) • Chorro de arena (ídem) • Cepillado (ídem) • Fratasado (antes de endurecer) • Abujardado (en hormigón fresco con rodillo o mecánico en H. duro)


Estos sistemas de acabado superficial (los mas utilizados hasta la fecha) son económicos, aunque la excesiva rugosidad obtenida, hace que la suciedad se incruste en la superficie del hormigón, dificultando en éste aspecto su mantenimiento posterior. Revestimientos: realizados en el mismo proceso de hormigonado del molde. Se trata de la inclusión de un material específico de acabado en la cara exterior de la pieza: - Piedra artificial: se incorpora un árido de mármol o granito, y colorante en la pasta de cemento. Una vez desmoldado el hormigón, se pule la cara exterior, obteniéndose una superficie de gran calidad y alta resistencia. Y alta durabilidad - Aplacados: la inclusión de piezas o placas de piedra natural o material cerámico en el molde, que al desmoldar quedan como acabado exterior. Este sistema a abierto grandes posibilidades, pues con los sistemas de corte de piedra actuales, podemos utilizar lajas de espesores mínimos (0,7 -> 1 cm) de bajo coste ,que quedan perfectamente unidas a la base de H.A. El resultado es idéntico a de fachadas de gran calidad, pero con costes mas reducidos y un máximo nivel de industrialización. Otros sistemas de acabados son los realizados en obra, una vez montados los paneles:

• Pintura • Barnices • Chapados

1.3.1 Paneles portantes Este tipo de paneles se suele utilizar de forma conjunta con placas de forjado de tipo alveolar, de tal forma que por combinación de las mismas se obtiene un armazón estructural completo y cerrado. Así, los tiempos de terminación del edificio son los mínimos conseguidos. Estos paneles se apoyan unos sobre otros mediante grúas (son paneles muy pesados), y con diversos sistemas de nivelación, dejando juntas abiertas para el apoyo de las placas de forjado y arriostrando temporalmente sobre el forjado inferior (ya construido) para evitar el vuelco de los paneles. Una vez estabilizado el conjunto y asegurado el replanteo de cada elemento, se hormigonan las juntas (denominadas húmedas), haciendo solidarios los paneles inferior, superior y placa de forjado. Una vez endurecida la junta, podemos seguir añadiendo módulos en altura, quedando un conjunto de gran monolitismo. Sistemas de juntas en paneles portantes En este sistema de paneles, las juntas horizontales son casi siempre húmedas, para conseguir el mencionado monolitismo entre estructura vertical (paneles) y estructura horizontal (placas de forjado).


Las armaduras de ambos paneles y de la placa de forjado, pueden unirse por solape o por soldadura, para una vez hormigonada la junta, asegurando la perfecta transmisión de esfuerzos entre elementos. En paneles donde la capa aislante es pasante y la hoja interior del panel es la resistente, la placa de forjado apoya sobre ésta última, y el hormigonado de junta se realiza contra el material aislante, asegurando así la ausencia de puentes térmicos. En casi todas las tipologías de juntas, existen una serie de elementos que garantizan la estanqueidad de la las mismas:

- Achaflanado de la arista del panel: impide roturas en la manipulación del mismo.

- Cordón de sellado rehundido, y lámina impermeable.

- Material aislante para evitar el puente térmico de la hoja exterior y el hormigón

de junta. Estos mismos elementos los encontramos en el diseño de juntas verticales, aunque en éstas, la función principal es la resistir los esfuerzos de cizalladura entre paneles. Para reforzar esta unión, se suele incorporar al diseño del canto del panel, unas entalladuras o redientes.


1.3.2 Paneles autoportantes En líneas generales, la colocación se realiza apoyando la hoja interior (hoja resistente) o nervio del panel, en el forjado inferior, para posteriormente fijar el panel en el forjado superior evitando así la posibilidad de vuelco. En los paneles fijados a estructura vertical, el panel se apoya sobre el panel inferior mediante cuñas, y posteriormente se fija a la estructura a través de placas embebidas en el hormigón. Debido a la existencia de una estructura o bastidor de fijación de los paneles, para la nivelación y planeidad final de la fachada será muy importante el buen replanteo de dicho bastidor, y la utilización de fijaciones que permitan un ajuste “fino” en los tres ejes espaciales:

- Reglado horizontal o nivelación (eje vertical) - Reglado en el plano o alineación (eje horizontal perpendicular a fachada)

- Replanteo en el plano de fachada (posición respecto otros paneles)

En todos los tipos de fijaciones, el elemento principal suele ser una pieza de acero embebida en el hormigón del panel, a la que se puede soldar o atornillar elementos mas complejos de ajuste de la unión, o sencillamente soldar pletinas a la estructura metálica del edificio. Sistemas de juntas en paneles autoportantes En éste tipo de paneles, la junta tiene otras consideraciones, pues no existe una transmisión de esfuerzos de un panel a otro, y únicamente deben satisfacer los requerimientos siguientes: - Absorber las deficiencias de colocación y tolerancias dimensionales de

fabricación. - Permitir movimientos relativos entre paneles debidos a dilataciones diferenciales,

y a movimientos de la base estructural. - Impermeabilizar ante el agua de lluvia, teniendo especial consideración en las

cámaras de drenaje (cámaras de descompresión), y en las características de los productos de sellado aplicados una vez montados los paneles. El espesor de junta debe ser suficiente como para no provocar entrada de agua por capilaridad.

- Resolver en la medida de lo posible el problema de puentes térmicos, y

aislamiento térmico, a ser posible con elementos diferentes de los empleados para la impermeabilización de la junta.

- Y por último lugar, y muy importante, permitir la sustitución de paneles dañados

de la forma menos traumática posible.


En paneles con aislamiento incorporado y continuo, se hace necesario poner especial cuidado en el diseño de junta para asegurar dicha continuidad, y en paneles nervados, se intentará aislar por el interior dichos nervios para atenuar el efecto del puente térmico creado. Las juntas pueden ser: - Juntas selladas

o Sellado con mástic + protección sellado o Sellado con cubrejuntas a presión

- Juntas secas o drenadas (cámara de descompresión) - Juntas por solape y encaje 1.3.3 Sistemas de montaje A efectos de describir los diferentes sistemas de colocación de paneles, diferenciaremos entre los sistemas de paneles portantes (o estructurales) y paneles autoportantes:


1.4 PANELES DE GRC El GRC (Glassfibre Reinforced Cement) ó cemento reforzado con fibras de vidrio, es un material compuesto que surge hace treinta años como alternativa al hormigón armado. En este material, el hormigón resiste los esfuerzos de compresión y las fibras de vidrio distribuidas al azar, se encargan de absorber los esfuerzos de tracción. Este sistema presenta el inconveniente de contar con fibras en zonas donde el material trabaja únicamente a compresión y donde por tanto estas fibras no serían necesarias, pero esto se compensa con la reducción de costes en la mano de obra, al resolverse el proceso de fabricación de una forma automatizada. El GRC, esta constituido por un cemento ordinario tipo Pórtland y una fibra de vidrio tipo “AR” (resistentes a los álcalis del cemento), con características de tensión de rotura de 2.500 MPa, un módulo de elasticidad de 70 GPa y un alargamiento en rotura del 3.6%.

1.4.1 Fabricación de paneles GRC Existen dos aplicaciones arquitectónicas del GRC, donde su sistema de fabricación las diferencia, siendo estas; premezclado o “pre-mix”, para pequeñas piezas o de


formas complejas; y la proyección simultánea o “spray-up”, para piezas planas de mayor tamaño (principalmente paneles ligeros para fachadas). Siendo éste último el más empleado y por tanto el más susceptible de presentar problemas sino se realiza adecuadamente. En ambos sistemas la longitud de las fibras estará comprendida entre 20 y 40 mm y el espesor de la capa o capas de GRC, según se trate de un panel simple o de un panel “sandwich” oscilará alrededor de 10 mm. El proceso de fabricación se realiza manualmente; las dimensiones del panel no deben exceder los 2.00 m, para que el operario pueda abarcar el molde sin dificultad, sin embargo también se cuentan con otras medidas llegando a alcanzar hasta los 6-7 m. En el caso del panel “sándwich” por su espesor (10 mm) y su ligereza puede desempeñar el papel de panel ligero de fachada, pero deberá rigidizarse mediante nervaduras (también de GRC) para evitar posibles problemas en el panel, como fisuras o alabeos. Estas nervaduras se realizan durante el proceso de fabricación del panel, colocando sobre la primera capa de GRC, planchas de aislante compartimentados a intervalos de 1 m aproximadamente.

Dentro de esta fabricación convencional se pueden presentar diferentes tipos de acabados en superficie, estos pueden ser:

• Con cemento blanco. • Con cemento gris, con pinturas y / o barnices.

• Con pigmentos.

• Con aspecto satinado, cubriendo totalmente la porosidad del material.

• Con textura estriada: a diferentes escalas y dibujos. Se coloca en el molde

papel vinílico con textura ó madera proporcionando formas sutiles.

• Con superficie de árido visto, capa de áridos con diferente coloración que se coloca sobre el fondo del molde consiguiendo texturas muy suaves. Estos


también pueden conseguir texturas variadas así como el acabado cepillado, con chorro de aire, lavado, tipo martelinado, etc.

1.4.2 Anclaje y sujeción de paneles de GRC El anclaje a la estructura de los paneles de fachada de GRC debe cumplir unos requisitos específicos para su correcta puesta en obra, evitando posibles lesiones de ejecución que se podrían traducir en fisuras e incluso en el desgarramiento de los paneles. Estas condiciones son: − Deben de ir sujetos tanto en el extremo superior como en el interior; − Deben de ir apoyados en su parte inferior, de tal modo que su centro de

gravedad caiga sobre la zona de apoyo y poder así presentar una mayor resistencia a los efectos del viento;

− Las piezas auxiliares de sujeción deben diseñarse de forma que permitan el libre

movimiento del panel debido a variaciones térmicas, siendo anclajes de tipo flexibles;

− La fijación se hará interponiendo arandelas elásticas, tipo neopreno, para no

causar lesiones al panel; − Por último, en el caso de los paneles tipo”sándwich”, las fijaciones se realizarán

en zonas macizadas de un GRC de buena calidad; Además, en paneles simples, se está utilizando recientemente una estructura auxiliar o “stud-frame” que posteriormente se fija a la estructura principal del edificio y sirve como aislante térmico convirtiendo al panel simple en un panel “sándwich” con una capa interna de poliestireno expandido o espuma de poliuretano.



1.4.3. Juntas entre paneles de fachada de GRC Existen diferentes juntas entre paneles, las mas utilizadas por su sencillez de ejecución son: − Junta sellada: exige una separación entre paneles colindantes en función a la

anchura mínima permitida por el mástic, donde el sellado es de pasta de silicona para proporcionar mayor durabilidad a la junta. En los paneles sándwich esta junta se complementa con un retén para evitar el desplazamiento del material de sellado al interior de la junta.

− Junta abierta: por su fabricación tan compleja no se usa con frecuencia pero este

tipo de junta permite una mayor separación entre dos paneles anexos. − Junta cerrada: de gran empleo. Estas juntas precisan mantener una cierta

compresión lateral entre los paneles para que funcione el sellado.

− Perfil tapajuntas: es poco frecuente debido a la gran perfección alcanzada en los acabados de estos paneles que hacen innecesario el empleo de este tipo de junta para disimular los defectos que pudiera presentar el panel tras su proceso de fabricación. Permiten variaciones de anchura y movimiento de los paneles, pero deben estudiarse cuidadosamente los encuentros entre las juntas verticales y horizontales para no alterar la estética de la fachada.


2. LA EDIFICACIÓN DE EMERGENCIA: PLANTEAMIENTOS INICIALES

2.1 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA APLICACIÓN DEL GRC AL CONTEXTO DESCRITO 2.2 PROPUESTA DE POSIBLES LINEAS DE TRABAJO

2.2.1 Paneles de GRC estructurales a) Con estructura de acero b) Muro portante de hormigón

2.2.2 Paneles de GRC para conformar estructura in situ de H.A.

a) De muros portantes b) De pórticos de H.A


2. LA EDIFICACIÓN DE EMERGENCIA: PLANTEAMIENTOS INICIALES Como ya se indicó al principio, el objetivo principal del trabajo es el diseño y formulación de una serie de paneles de GRC, que solucionen por si mismos, y dentro del contexto que supone la edificación de emergencia, la totalidad de las unidades constructivas que constituyen la obra gruesa de un edificio: El estudio se centra en un contexto bien definido como es la edificación llamada de emergencia, cuyas características mas relevantes son:

FABRICACIÓN de COMPONENTES Debe ser rápida y eficaz en el tiempo, lo que implica un alto grado de prefabricación, y sistemas altamente modulares. También es importante su bajo coste, debido a las limitaciones de los recursos existentes en estas situaciones. TRANSPORTE Puede limitar el transporte de piezas grandes y pesadas, debido a la precariedad de las vías, accesos y tamaño de camiones disponibles. MONTAJE en OBRA Debe ser rápido y sencillo, mediante mano de obra NO cualificada, y con medios auxiliares muy básicos (o inexistentes). El control de calidad en la recepción de materiales y en la puesta en obra, es previsiblemente bajo. Esto limita las tipologías constructivas a utilizar, siendo preferible la utilización de elementos muy prefabricados, con un sistema de montaje en seco. De utilizar sistemas húmedos, habrá que asegurar unas condiciones que permitan los fraguados y curados de las pastas, de tal forma que se obtengan unos mínimos de resistencias.

Las tipologías edificatorias objeto de éste trabajo son básicamente dos:

- Viviendas unifamiliares adosadas - pareadas de 1 o 2 plantas. - Edificios multifuncionales de una planta, para usos varios (hospitales,

centros de acogida, colegios, edificios administrativos, etc). En cualquier caso, serán edificios con un alto grado de prefabricación, y diseños altamente modulares. 2.1 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA APLICACIÓN DEL GRC AL CONTEXTO DESCRITO. En el presente trabajo, se propondrán modelos de fabricación de elementos prefabricados para solucionar los siguientes capítulos constructivos:

Los muros de fachada. Los muros y particiones interiores. La estructura horizontal y vertical.


Obviamente se excluyen aquellos elementos de carpintería y cerrajería tanto de huecos de luz como de paso, aunque se estudiarán sus ubicaciones, fijaciones y sellados. Ventajas: En cuanto a los dos primeros capítulos, su cumplimiento queda asegurado con la adaptación de cualquiera de los tipos de paneles de GRC existentes en el mercado que incorporen un aislamiento, a los condicionantes planteados. También es de resaltar el bajo peso final de dichos paneles, así como su alto grado de calidad (tanto en sus características físico-mecánicas, como en las posibilidades de acabados exteriores e interiores). Inconvenientes: Sin embargo, encontramos en el capítulo estructural una contradicción de planteamiento, y es que el GRC nace de la necesidad de armar (reforzar) láminas o cáscaras de hormigón de bajo espesor (y peso), algo inviable mediante armaduras de acero pero si mediante fibras de vidrio. Esta composición permite espesores de hormigón muy pequeños, y por tanto pesos muy bajos, sobre todo en comparación al de los paneles de hormigón armado (calificados éstos como prefabricados pesados, y comúnmente utilizados como muros prefabricados estructurales). Es decir, la utilización del GRC en fachadas está ligada al concepto de elemento prefabricado autoportante (sobre bastidor o estructura portante independiente), mientras que la idea de panel prefabricado portante (o muro de carga) es propia de los paneles de hormigón armado con malla de acero, por ser ésta mas idónea para resistir solicitaciones de tracción localizadas y ponderadas. En consecuencia, no parece razonable la utilización de GRC en paneles portantes prefabricados para fachadas, debido a su baja capacidad estructural. Otra consideración a tener en cuenta (ésta de carácter económico) es el alto coste relativo de las piezas de GRC frente a soluciones mas tradicionales e incluso frente a los paneles de hormigón armado. Esto nos hace reflexionar sobre la viabilidad de la utilización del GRC en un contexto de edificación de emergencia, por las limitaciones económicas antes señaladas. 2.2 PROPUESTA DE POSIBLES LINEAS DE TRABAJO Una vez planteadas las necesidades básicas y los condicionantes de partida, podemos definir como primer paso, diferentes vías de trabajo, de tal forma que todas ellas resuelvan los inconvenientes antes descritos. Desde un punto de vista estructural, el GRC por sí solo no permite la formación de elementos portantes salvo que diseñemos piezas de mayor espesor, momento en el que parecería aconsejable la utilización armar el hormigón con acero y no con FiVi.


Por ello, debemos acompañar los paneles de GRC con un sistema estructural independiente, que podrá realizarse “in situ” o bien estar incorporado en el panel de fábrica. Según éste criterio podemos hablar de dos tipos de soluciones:

2.2.1 Paneles de GRC estructurales. a) Con estructura de acero b) Muro portante de hormigón

2.2.2 Paneles de GRC, para hormigonar “in situ” la estructura de H.A.

a) De muros portantes b) De pórticos de H.A

2.2.1 Paneles de GRC estructurales Sería el sistema de mayor grado de prefabricación, pues permitiría un montaje en seco mediante clips de presión y tornillería, o bien mediante sellantes o adhesivos, prescindiendo así de tiempos de espera de fraguados y controles de calidad. Se proponen dos sistemas bien diferenciados: uno a base de paneles que incorporan la estructura metálica en su interior, y otros que funcionan como muros portantes mediante hormigones aligerados. a) Paneles de GRC con estructura de acero incorporada Este primer modelo propone una solución altamente prefabricada y de bajo peso, para todas las unidades de obra gruesa del edificio, como son las fachadas, los muros interiores y particiones y las losas de forjado. Se basa en la utilización de paneles sándwich de GRC+EPS unidos solidariamente a un bastidor de perfiles de chapa de acero conformada en frío. El conjunto permite asumir las funciones estructurales del edificio, basándonos en la utilización de una estructura tipo “carpintero”, y la mejora del comportamiento mecánico de los perfiles de chapa de forma combinada al panel de GRC. Para el diseño, se ha partido de una tipología básica de vivienda en hilera de 1 planta + bajocubierta, de dimensiones 8x8m por vivienda (crujías de 2m), y con cubierta común a dos aguas.

modelo de viviendas en hilera


Se proponen los siguientes tipos de paneles:

a. Paneles portantes de cerramiento exterior b. Paneles portantes de muro interior c. Paneles de fachada NO portantes d. Paneles de forjado e. Paneles de cubierta f. Paneles de remate de hastiales de cubierta

Las ventajas fundamentales de ésta solución frente a otras, son:

- Bajo peso/m2, y en consecuencia, facilidad de transporte y colocación - Montaje en seco: no hay esperas de fraguados (sistema mecano)

Panel de muro: Se constituye mediante un panel sándwich de GRC+EPS, en cuyo interior se aloja un bastidor portante de perfiles de chapa tipo CF, configurando un marco rígido solidario con las láminas de GRC. Los acabados superficiales serán del tipo liso al interior y liso/rugoso con color en masa al exterior. Se dejarán previstas las conducciones en fábrica. El ensamblaje entre paneles se realizará a través de clips de presión entre perfiles, y un sellado posterior entre láminas de GRC.


Dentro de éste tipo, diferenciamos el panel de fachada no portante, cuyo bastidor metálico será mas esbelto y carecerá de la celosía superior. Este panel tendrá preparados los huecos de fachada (ventanas y puertas). En cuanto a la diferencia del panel portante de fachada (en testeros) y el interior (muros transversales), radica en el acabado superficial de la cara exterior, siendo su constitución idéntica. La transmisión de esfuerzos del forjado a los perfiles verticales se realiza mediante el bastidor superior en forma de celosía, que asegura una deformación mínima en el plano del panel, de tal forma que sea compatible con las deformaciones admisibles del GRC. Panel de forjado: siguiendo con el mismo sistema, el forjado se forma de un conjunto de perfiles de chapa tipo CF, unidos solidariamente a un panel sándwich superior de GRC+EPS, que sirve de tablero de piso. En su cara inferior, se cierra el conjunto con una lámina de GRC, que colabora con los perfiles y al mismo tiempo sirve de protección a los mismos y de falso techo del piso inferior. El acabado de la cara superior (el piso) puede realizarse con un GRC moldeado y coloreado en masa, con adición de resinas para formar directamente el solado.

Sección del panel de forjado

Vista del apoyo del panel sobre murete de cimentación


Panel de cubierta: mediante una cáscara moldeada de GRC, con adición de un agente hidrófugo, se forman los elementos de cubierta que apoyados en los muros interiores, y solapados entre ellos, cierran totalmente la edificación, permitiendo un cierto grado de ventilación. Estos elementos son autoportantes, para lo cual incorporan unos nervios del mismo material.

Panel de remate de hastiales: para resolver el piñón entre la cabeza de los muros y el perfil de cubierta a dos aguas. Su constitución será idéntica a la del panel de muro intermedio interior, al no necesitar aislamiento térmico. b) Paneles de GRC como muros portantes prefabricados Se trata de un panel portante prefabricado, en cuya definición encontramos las siguientes propiedades: Es un panel estructural, capaz de soportar cargas estáticas y dinámicas (de

cierto orden). Tiene un gran aislamiento térmico, así como cierta inercia térmica al interior

(estabilidad térmica). Asegura un suficiente aislamiento acústico al ruido aéreo. Incorpora de fábrica tanto el acabado exterior como el interior. Permite el paso de conductos. Tiene un peso/m2 que permite su colocación sin necesidad de M.Aux. complejos.

Definición del panel: Se resuelve a base de un sándwich de dos elementos cáscara de GRC, que incorporan el acabado exterior y el interior respectivamente. Dichas “cáscaras” o láminas, se fabrican contra molde dejando gran rugosidad en las caras internas del panel, para rellenar el sándwich (y asegurar la adherencia entre fases) con un núcleo de GRC aligerado (con áridos ligeros, arcilla expandida, perlitas de EPS, corcho, etc) en masa, que permita conseguir una suficiente resistencia a compresión (para dos plantas al menos 3 Kp/cm2, manteniendo un bajo peso que haga fácil el transporte y manipulación del panel. Esta masa de relleno aligerado, proporcionaría además unos índices de resistencia térmica suficientes, así como un buen aislamiento acústico.


Como variante, se podría utilizar una masa de relleno mas densa (y resistente), incluyendo alveolos de aligeramiento en la geometría del núcleo, aunque ésta solución sería sin duda mas costosa de fabricación. Aunque el material del núcleo por si solo no presente consistencia ni resistencia, hay que considerar el funcionamiento del conjunto a modo de sándwich, en el que es muy importante el papel que juegan las láminas de GRC (este si de alta resistencia) exteriores, confiriendo al conjunto gran resistencia.

Este modelo implica la formulación de un material nuevo, el GRC aligerado, que abriría un campo nuevo de aplicación del GRC, como material semi estructural de relleno, muy idóneo en nuestro caso. 2.2.2 Paneles de GRC, para hormigonar “in situ” la estructura de H.A. Este sistema, quizá mas económico y flexible, utilizaría los paneles de GRC tanto en su función de acabado y aislamiento, como en la de encofrado perdido para la estructura, que se realizaría con hormigón armado. A su vez, éste sistema da lugar a otros dos, según sea la estructura vertical a base de muros de carga o bien a base de pórticos. a) Estructura in situ de muros portantes Consiste en un panel cáscara de GRC hueco, que incorpora un aislamiento y deja espacio para rellenar con un hormigón pobre in situ, para así conformar un muro resistente de H.A. o en masa (dependiendo de si el panel incorpora una malla de acero en su interior o no). La utilización del panel de GRC en este caso se justifica por varios motivos: El panel suministrado a obra, constituye un encofrado perdido y de fácil montaje

y ejecución.


Una vez completada la operación de hormigonado in situ, tanto la fachada como los muros interiores quedan totalmente terminados, tanto en sus acabados interiores y exteriores como en sus propiedades estructurales y de aislamiento térmico y acústico.

El sistema es rápido, pues los paneles portantes se manipulan fácilmente debido

a su “bajo” peso, lo que no exige la utilización de medios auxiliares especiales. En edificaciones de poca altura, los muros portantes no están solicitados por

grandes tensiones, lo que nos permite simplificar este modelo con la utilización de un hormigón en masa (sin armadura) de bajas prestaciones, lo que implica un menor control de calidad tanto en la fabricación in situ del hormigón, como de su puesta en obra.

El GRC se justifica claramente pues la cáscara que constituye el panel base

(antes de ser hormigonado) debe ser lo mas fina posible (menor peso) y resistir los esfuerzos provocados por su manipulación, a la vez de constituir un material de acabado final, situación claramente favorable al GRC frente a otros materiales.

b) Estructura in situ de pórticos de H.A En éste segundo modelo, basado en el anterior, se cambia el modelo de muro de carga por el de estructura porticada de H.A. Para ello, utilizamos un panel tipo sándwich, que conformará íntegramente el elemento de fachada, pero que servirá a la vez de encofrado perdido de la estructura de H.A. que soportará todo el conjunto.


Esta solución puede ser apropiada en aquellas situaciones en las que se existe un control mínimo de la fabricación y puesta en obra del H.A., puesto que el diseño planteado permite no ser muy exigente con la calidad del hormigón, debido fundamentalmente a las pequeñas luces de la estructura horizontal. Por ello, y para minimizar la deformación de las vigas que provocaría sin duda aplastamiento en los paneles-encofrado, se propone una separación de aprox. 150cm entre pilares, lo que sin duda anulaprácticamente dichas flechas. Así, el pórtico planteado no es el tradicional, sino mas bien un bastidor ligero de H.A. de pequeñas secciones, pues dichos pilares sería de 15x20cm o incluso menos, buscando una solución de compromiso entre el mínimo volumen de hormigón (por peso y coste) y unas secciones mínimas que aseguren una correcta respuesta estructural. La envolvente que proporciona el panel de GRC, asegura una buena protección de las armaduras ante procesos corrosivos, y permite reducir notablemente los recubrimientos de las mismas.

Vista isométrica del conjunto propuesto

Definición del panel tipo Formado por dos finas capas de GRC (8-10 mm), abrazando un núcleo de espuma de poliuretano cuyas funciones serán tanto la de conferir un aislamiento térmico y acústico al cerramiento del edificio, como la de asegurar una suficiente rigidez del panel. Las dimensiones propuestas del panel de150x260 cm, permiten cubrir tramos de fachada de suelo a techo, manteniendo el peso de cada pieza dentro de los límites para facilitar su puesta en obra. El espesor base puede estar en torno a los 70 mm, salvo en los extremos, que será de 35 mm, cuya función será únicamente la de servir de encofrado perdido a la


estructura vertical de H.A., junto a los refuerzos laterales, cuyo objetivo, además de servir como encofrado lateral, será el de rigidizar el conjunto.

Definición geométrica del panel

Por último, y en el borde superior, dichos refuerzos se interrumpen para permitir la formación de la viga de H.A. que apoyada en los mencionados pilares, servirá de apoyo para la placa alveolada del forjado. El hormigonado de ésta pieza se realiza sobre un fondillo de GRC que apoya en los paneles, y que servirá de encofrado perdido.

Detalle de la unión de los paneles y el fondillo de GRC


Comportamiento estructural El panel propuesto pretende constituir la fachada integral del edificio, funcionando como elemento autoportante sobre una estructura porticada de H.A. realizada in situ, y forjados prefabricados de losa alveolar. La singularidad se produce al utilizar dichos paneles como encofrado perdido de la estructura, por lo que su colocación debe ser (planta a planta) previa al hormigonado de vigas y pilares. Por éste motivo, el diseño de los bordes verticales de los paneles, permite el hormigonado de pilares de pequeña sección, y evitar el puente térmico, además de asegurar una continuidad del acabado exterior. Este diseño plantea una serie de problemas que se discuten a continuación: El panel como encofrado perdido, debe permitir la deformación de la estructura horizontal, con el objeto de absorber las cargas y transmitirlas a los pilares, sin que intervengan en el proceso los paneles (que de hacerlo, sufrirían deformaciones que provocarían su fisuración). Para ello se plantea un sistema de estructura horizontal de pequeñas luces (150cm) y pilares de pequeña sección, que asegura unas deformaciones (flecha) muy pequeñas y por tanto asumibles por el panel. Por otro lado, se debe asegurar una sencilla colocación del panel y su estabilización para permitir las operaciones de hormigonado y vibrado. Esta operación se realizará por nivelación y aplomo de los paneles sobre la losa inferior de apoyo, mediante piezas auxiliares de apuntalamiento. La rigidez propia de estos paneles, asegura su estabilidad en el proceso. Fases de montaje de paneles y estructura

1) Sobre las esperas dejadas en la solera o en la losa inferior, se colocan los zunchos de armado de los pilares (de forma previa a los paneles).

2) Fijación, nivelación y aplomado de los paneles, sellando las juntas con

material elástico.

3) Colocación de una tapeta de tablero aglomerado hidrófugo, a modo de encofrado perdido de la cara interna de los pilares, sobre los refuerzos de los paneles.

4) Colocación de los fondillos de GRC para el encofrado inferior de la estructura

horizontal de apoyo de las losas.

5) Colocación de la armadura de las vigas de H.A. en cabeza de los paneles.

6) Hormigonado de la sección inferior de dichas vigas (hasta enrasar el borde superior de los paneles).

7) Colocación de sopandas para apoyo de las placas prefabricadas de forjado.


8) Colocación del armado de negativos y conectores, así como de las esperas de los pilares superiores.

9) Fijación de los costeros del forjado, formados por pequeños paneles de GRC

tipo sándwich (aprox. de 150x23cm), a modo de encofrado y elemento de continuidad de la fachada.

10) Hormigonado de la capa de compresión, junto con la sección superior de las

vigas y zunchos.

Sección horizontal por unión entre paneles y pilar de H.A.

Sección vertical: apoyo de forjado en panel de fachada y en panel interior


Particiones y trasdosados Si bien el sistema propuesto permite completar la estructura y la fachada del edificio, en los casos en los que se pretenda un mejor nivel de acabado interior (viviendas, edificios públicos, etc), se deberá trasdosar el panel de fachada, y para ello se propone utilizar el mismo sistema que el utilizado en las particiones interiores.

TRASDOSADO DE YESO LAMINADO

PARTICION INTERIOR: YESO LAMINADO

ESTRUCTURA PORTICADA DE H.A.

MAESTRAS DE FIJACION DEL TRASDOSADO

ZUNCHO DE ARMADO DEL PILAR

PANEL DE FACHADA: SANDWICH DE G.R.C. Y ESPUMA DE POLIURETANO

ENCOFRADO PERDIDO: TABLERO HIDROFUGO


3. DEFINICIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO

3.1 DEFINICIÓN GEOMÉTRICA Y CONSTRUCTIVA DE LOS PANELES 3.2 DETALLES CONSTRUCTIVOS Y DE MONTAJE DE LOS PANELES

3.2.1 Cimentación 3.2.2 Forjado inferior 3.2.3 Paneles verticales de planta baja 3.2.4 Forjado y paneles superiores 3.2.5 Cubierta 3.2.6 Junta horizontal entre paneles verticales 3.2.7 Junta vertical entre paneles 3.2.8 Formación de espacios diáfanos


3. DEFINICIÓN DEL SISTEMA PROPUESTO Tomando en cuenta las alternativas formuladas dentro del contexto que supone la edificación de viviendas de emergencia, se considera que el sistema mas interesante es el definido por placas de GRC sobre bastidor metálico formando un sándwich. Este sistema facilita el montaje, asegura una construcción en seco, y unos acabados de calidad. A continuación, se presenta la definición técnica de dichos paneles y las especificaciones de montaje. 3.1 DEFINICIÓN CONSTRUCTIVA Y GEOMÉTRICA DE LOS PANELES Todos los paneles necesarios se resumen en cuatro tipos básicos, tres de panel de fachada / muro interior y uno de forjado. En el dibujo siguiente se muestran los diferentes paneles verticales acotados:

PC PP PV

Panel PCe de fachada ciego PCi de muro interior ciego PPe de puerta en fachada PPi de puerta en muro interior PV de ventana (únicamente en panel de fachada) PA de remate de peto en azotea


La diferencia entre los paneles de fachada y de muro interior radica en la cara exterior de los primeros, cuya terminación en el GRC se adecuará a exteriores (color, textura, etc).

junta elásticaGRC

EPS

# 50.2 cortado

UF 60.3

UF 60.3

GRC EPS

# 60 2 # 60.2

JUNTA HORIZONTAL ENTRE PANELES DE FACHADA


En cuanto al forjado, se resuelve siempre con un mismo tipo de panel, cuya terminación en la placa superior de GRC será especial, con una capa de mortero de resinas integrando el color en la masa:

PANEL DE FORJADO

La utilización de los paneles de forjado, puede realizarse dejando vistos los perfiles inferiores, o bien puede colocarse un falso techo de yeso laminado sobre maestras fijadas a dichos perfiles, creando una cámara que permita la fácil distribución de conductos.

CF 180.3

GRC EPS

CF 180.3

SECCION TRANSVERSAL PANEL DE FORJADO

fijacion entre perfiles cada 1m

sellado de junta

JUNTA VERTICAL ENTRE PANELES DE FORJADO

Por último, se definen una serie de capiteles en chapa de acero galvanizado, cuya finalidad es la de unir los paneles de forjado a los paneles portantes y la unión entre si de los paneles.


3.2 DETALLES CONSTRUCTIVOS Y DE MONTAJE DE PANELES 3.2.1 Cimentacion Las consideraciones iniciales para el diseño de la cimentación, son las siguientes:

• Bajo peso propio del sistema constructivo • Sistema de fácil ejecución y recuperación • Mínima alteración del área de implantación

Por ello se propone un sistema a base de un bastidor de acero laminado apoyado en soportes metálicos cimentados en dados de hormigón en masa, dejando una cámara abierta bajo el edificio. Todas las uniones se realizarán mediante tortillería. El bastidor se formará de perfiles IPE-180 a los que se soldará un tubo #120.50.3 que permitirá la fijación y apoyo de capiteles y paneles superiores. La unión del bastidor a los soportes se realizará mediante tornillos a las placas #180.250.5 de remate de dichos soportes, placas que unirán los bastidores entre si. Se propone como alternativa la construcción de un murete de fábrica cimentado en una zanja de hormigón. Dicho murete se rematará con una maestra #120.50.3 que servirá de apoyo a la superestructura.

(ver esquemas de montaje D1, D8-b y D9) 3.2.2 Forjado inferior Sobre el bastidor se atornillan los capiteles correspondientes, que servirán de apoyo a los paneles de forjado. Dichos paneles se atornillan a los capiteles y también entre si para asegurar la ausencia de deformaciones diferenciales en el plano vertical. En los laterales del forjado, se atornilla el perfil al capitel lateral (CAP-4) para arriostrar los paneles laterales verticales al forjado (ver D8-a) Posteriormente, se aplicará un sellado a la junta entre paneles de forjado.

(ver esquemas de montaje D1,D2, D8-b y D9) 3.2.3 Paneles verticales de planta baja Una vez colocados los paneles de forjado, se procede al montaje de los paneles verticales sobre el remate de la viga de cimentación. Para ello se coloca primero una banda elástica autoadhesiva sobre dicho remate, que asegurará tanto la estanqueidad de la junta como el perfecto asiento entre los elementos metálicos.


A continuación se apoyarán los paneles verticales nivelándolos mediante una tornapunta auxiliar. Cada panel se unirá al conjunto ya montado mediante tornillería a través de las cabezas de los bastidores verticales y los capiteles inferiores. Dicha fijación se realizará desde el espacio inferior bajo el forjado. La unión entre paneles del mismo nivel se asegura por la unión a través de los capiteles en sus cuatro esquinas. Es importante resaltar la unión firme que se produce entre los cuatro paneles que concurren en el capitel, y entre éstos y los dos/cuatro paneles de forjado. Esto asegurará un comportamiento conjunto a efectos de esfuerzos horizontales (viento, sismo, etc). Por otra parte, se minimiza el riesgo de fisuración en el GRC, pues la unión se realiza a través de los bastidores de acero, guardando siempre una junta elástica entre placas contiguas de GRC. 3.2.4 Forjado y paneles superiores Se sigue el mismo procedimiento anterior, con la salvedad de que el apoyo de los capiteles se realiza sobre los paneles inferiores. El esquema completo de montaje y unión entre paneles-capiteles-forjado, se explica detalladamente en los esquemas D4, D5, D6 y D7. 3.2.5 Cubierta Se proponen dos sistema de cubierta diferentes, en función de la climatología de la zona de implantación: Azotea plana: Los paneles de fachada se coronan con paneles idénticos de menor altura (PA) a modo de peto de azotea. Dichos paneles se rematan con una albardilla de chapa plegada (D11), que servirá de babero de remate a una lámina de impermeabilización de PVC que se fijará directamente sobre el último forjado, creando una cubierta de pendiente cero, cuya evacuación se realizará a través de sumideros recibidos en los paneles de forjado (previa perforación de los mismos) Cubierta inclinada ligera: Formada a varias aguas mediante una estructura ligera de parecillo de perfil de chapa conformada en frio, sobre los que se atornillan las correas que servirán de apoyo de la chapa plegada. Los parecillos se fijarán directamente a los paneles del forjado superior, repartiendo así la carga de la cubierta en la totalidad del forjado.


La evacuación de pluviales se realizará directamente al exterior por el alero o bien a través de canalón. El remate del alero se realiza mediante una chapa plegada y fijada a la cabeza del panel de fachada inferior.

(ver esquema D9) 3.2.6 Junta horizontal entre paneles verticales: La transmisión de cargas verticales provenientes del forjado y de los paneles superiores, se realiza de forma puntual a través del bastidor vertical de los mismos, mediante su unión a través de los capiteles. No obstante los perfiles horizontales que atan el bastidor, aunque colaboran en el comportamiento estructural del panel, su función es la de unir solidariamente el panel inferior con el superior, y transmitir los esfuerzos horizontales provocados sobre el panel, a la estructura vertical del mismo. Para asegurar dicha unión, se atornillan unos tornillos rosca chapa en cajeados en el GRC preparados a tal efecto. La unión se produce a través de una banda elastomérica que asegura un asiento uniforme e impide el ruido entre perfiles. Las placas de GRC de los paneles quedan con una holgura de 5mm, que será sellada, para evitar posibles fisuraciones debidas a dilataciones térmicas.

3.2.7 Junta vertical entre paneles verticales Dado el esquema de funcionamiento estructural de los paneles, únicamente se requiere una junta de estanqueidad, proporcionada por una banda elástica auto adherente que queda fijada a las caras de los bastidores contiguos. Por último se aplicará un cordón de sellado en las juntas externas entre las placas de GRC. En la hoja de esquema de montaje D11 se detallan estas juntas, así como los remates en esquina y encuentros en “T”.


3.2.8 Formación de espacios diáfanos En los casos propios de edificios administrativos, escuelas, etc, en los que la luz entre paneles definida (4,12m) no sea suficiente para ciertos usos, se propone una variante de apoyo interior de paneles de forjado. Se trata de sustituir una línea de paneles portantes por un pórtico de acero realizado in situ, sobre cuyas vigas (IPE 180) se realizará el apoyo de los forjados de forma idéntica a la descrita para el apoyo del sistema en la viga de cimentación:

En aquellos casos (figura de la derecha) en los que la viga soporta únicamente los paneles de forjado que acometen a ella, las cargas disminuyen considerablemente (por el bajo peso propio de la estructura), pudiendo llegar a grandes luces con perfiles de bajo canto: Para un supuesto de carga q= 2,516 kp/cm, las luces máximas que nos permiten perfiles IPE-180 e IPE-220 son las siguientes (cálculo por deformación, viga apoyada-apoyada, E=2.100.000 Kp/cm2):

Ix=1300 cm4 (IPE 180) Luz maxima = 515 cm (5 modulos) Flecha = L/612

Ix=2770 cm4 (IPE 220) Luz maxima = 721 cm (7 modulos) Flecha = L/475

Dichas vigas apoyarían en soportes de acero, quedando suficientemente arriostrado el pórtico por el forjado (plano horizontal) y por los paneles de fachada (planos verticales).


4. COMPROBACIÓN DE LOS PANELES POR EL METODO DE LOS ELEMENTOS FINITOS

4.1 CARACTERIZACIÓN DE LOS MATERIALES 4.2 HIPOTESIS DE CARGA 4.3 HIPOTESIS DE CALCULO 4.4 ENSAYOS REALIZADOS 4.5 GRÁFICOS, DATOS Y EVALUACIÓN DE RESULTADOS DE ENSAYOS REALIZADOS POR FEM 4.6 COMPROBACIÓN ANALÍTICA DEL PANEL DE FORJADO


4. COMPROBACIÓN DE LOS PANELES POR EL MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS A continuación se muestran los resultados de las comprobaciones realizadas sobre modelos de los paneles mediante cálculo por elementos finitos, utilizando la aplicación ANSYS. Para ello se han discretizado los modelos tridimensionales del panel ciego de muro y del panel de forjado, utilizando los siguientes elementos de cálculo:

SOLID 95: Elemento tridimensional de 20 nodos del tipo sólido estructural. Se aplica a las placas de GRC y al panel de EPS.

SHELL 93: Elemento plano de 8 nodos del tipo “shell structural”. Se aplica a

los perfiles del bastidor (2mm de espesor) y a las vigas del panel de forjado (3mm de espesor).

4.1 CARACETRIZACION DE LOS MATERIALES La caracterización de los materiales empleados es la siguiente: Material 1: Acero A 37b Límite elástico= 2400 Kp/cm2 Tensión de rotura a tracción= 3700 Kp/cm2 Alargamiento en rotura= 26%

Módulo de Young Ex= 2.100.000 Kp/cm2 (2100 Mpa) Módulo de Poisson PRXY= 0,3 Densidad D=0,0078 Kg/cm3

Material 2: GRC Fibra de vidrio AR, al 5% Límite de proporcionalidad (lim elás) LOP= 100 Kp/cm2 (compresión) 50-70 “ (tracción) 70-100 “ (flexión) Tensión de rotura: 260 Kp/cm2 (210-310) (flexión) 95 “ (80-110) (tracción) 650 “ (500-800) (compresión)

Módulo de Young Ex= 200.000 Kp/cm2 (200 Mpa) Módulo de Poisson PRXY= 0,3 Densidad D=0,002 Kg/cm3


Material 3: Poliestireno expandido alta densidad (25 K/m3))

Módulo de Young Ex= 220 Kp/cm2 Mód. Poisson = 0,1 Densidad= 2,5e-005 Kg/cm3

Para simplificar el cálculo, se ha optado por modelizar en función de las simetrías de las piezas. Las figuras a continuación muestran los planos de simetría y la porción del panel que se ha modelizado y calculado (parte rayada):

Así, los modelos mallados utilizados en ANSYS quedan como se muestra a continuación:

Panel de forjado mallado Panel de fachada / muro interior mallado


4.2 HIPÓTESIS DE CARGA Pesos propios Panel de forjado (412x103m):

Placas de GRC (2x1cm): 177,9 Kg Bastidor de acero: 62,1 Kg Panel de EPS (4cm): 4,1 Kg Total: 244 Kg (57,5 Kg/m2)

Panel de fachada /interior ciego (103x274cm):

Placas de GRC (2x1cm) 112,9 Kg Panel de EPS (6cm) 4,2 Kg Bastidor acero 24,05 Kg Total i/ piezas esp: 144 Kg (51 Kg/m2 o 139,8 Kg/m)

Estimación cubierta (estructura + placas de cubierta): 100 Kp/m2 Sobrecargas

De uso (viviendas): 200 Kp/m2 Tabiquería: 100 “ Nieve: 80 “ Viento: 50 “ (100 Km/h a H<10m)

4.3 HIPÓTESIS DE CALCULO Panel de forjado: Carga mayorada Q= (pp x 1,3) + (sc x 1,6) = 555 Kp/m2 (0,0555 Kp/cm2) Flecha máxima admisible = L/500 = 0,82 cm (pp: peso propio, sc: sobrecargas) Con ésta limitación de flecha tan severa, se pretende conseguir un forjado de gran rigidez, y por tanto un riesgo mínimo de deformación (fisuración) en particiones, puesto que al tratarse de una estructura ligera, el índice sobrecarga /peso-propio es muy superior al correspondiente a estructuras convencionales, y por lo tanto, las flechas derivadas de las sobrecargas también serán relativamente mayores. Panel de muro interior ciego Peso propio pp= (cubierta + forj cub + forj piso-2)x4,12m + 2 paneles=1.1166 Kp/m Sobrecarga sc= (nieve + sobrecarga forj piso-1)x4,12 = 1566 Kp/m Carga puntual sobre el bastidor (cada perfil) P= (ppx1,3 + scx1,6)x1,03/2=2070 Kp


Panel de muro de fachada Peso propio pp= (cubierta + forj cub + forj piso-2)x2,06m + 2 paneles=723 Kp/m Sobrecarga sc= (nieve + sobrecarga forj piso-1)x2.06 = 783 Kp/m Carga puntual sobre el bastidor (cada perfil) P= (ppx1,3 + scx1,6)x1,03/2=1130 Kp Carga superficial perpendicular al panel (viento) V = 0,005 Kp/cm2 4.4 ENSAYOS REALIZADOS: Paneles de forjado: FOR1: Estado de carga según hipótesis de cálculo. Carga aplicada mayorada= 0,0555 Kp/cm2 FOR2: Estado de carga último, comprobando tensiones máximas en estado de límite elástico (que no rotura). Carga aplicada mayorada= 0,15 Kp/cm2 (1500 Kp/m2) FOR1X: Carga de hipótesis de cálculo (0,0555 Kp/cm2) aplicada al bastidor únicamente. Se trata de comprobar el bastidor estructuralmente sin la colaboración del GRC, en el supuesto de la rotura del mismo. En todos los casos, se ha supuesto un apoyo sencillo en la cabeza de la viga. Paneles de muro: FAC1: Muro interior bajo hipótesis de cargas. Carga aplicada en cada perfil vertical del bastidor, P= 2070 Kp FAC1X: mismas cargas que en FOR1, pero sin contar con el GRC en el modelo de cálculo. FAC2: Muro de fachada bajo las hipótesis de carga planteadas. Carga aplicada en cada perfil vertical del bastidor P= 1130 Kp. Presión horizontal de viento V= 0,005 Kp/cm2 FAC2X: mismas cargas que en FAC2, pero sin contar con la colaboración del GRC. Los modelos FAC1X y FAC2X se plantean para comprobar las deformaciones y el estado tensional del acero, en caso de rotura total de las placas de GRC. En todos los casos, se plantean apoyos inferiores en los perfiles verticales del bastidor, con limitación de movimientos en el plano horizontal, y libres todos los giros. En la cabeza superior del bastidor, donde se aplica la carga, se impide el movimiento en el eje perpendicular al plano del panel.


4.5 GRÁFICOS, DATOS Y EVALUACIÓN DE LOS RESULTADOS DE LOS ENSAYOS REALIZADOS POR FEM En las gráficas siguientes, se muestra codificado por colores los valores de los resultados en cada tipo de ensayo, en cada punto del panel. No obstante, se han entresacado los valores de interés en cuadros adjuntos. Las unidades en las que se expresan los valores son las siguientes: Desplazamientos: cm (+) hacia arriba (-) hacia abajo Tensiones: Kp/cm2 (+) tracciones (-) compresiones Índice de fichas de resultados de los ensayos:

ENSAYO RESULTADOS 1.1 FOR1 – FOR1X Desplazamientos verticales 1.2 FOR1 – FOR1X Tensiones longitudinales en el acero (vigas) 1.3 FOR1 Valores máximos de compresión (S3) en el GRC 1.4 FOR1 Valores máximos de tracción (S1) en el GRC 2.1 FOR2 Desplazamientos verticales 2.2 FOR2 Tensiones longitudinales en el acero (vigas) 2.3 FOR2 Valores máximos de compresión (S3) en el GRC 2.4 FOR2 Valores máximos de tracción (S1) en el GRC 3.1 FAC1 – FAC1X Desplazamientos verticales 3.2 FAC1 – FAC1X Tensiones verticales en el acero (bastidor) 3.3 FAC1 Valores máximos de compresión y tracción en el GRC 4.1 FAC2 – FAC2X Desplazamientos verticales 4.2 FAC2 – FAC2X Tensiones verticales en el acero (bastidor) 4.3 FAC2 – FAC2X Valores máximos de tracción (S1) en el acero 4.4 FAC2 Valores máximos de compresión y tracción en el GRC Nota: algunos ensayos se han presentado conjuntamente (p.ej. FOR1 – FOR1X) a efectos de comparar los resultados en los modelos propuestos.


1.1 PANEL DE FORJADO: Desplazamientos en el eje vertical FOR1 punto Valor flecha (cm) Flecha / longitud panel

A 0.51 1/808 B 0.19 1/2168 C 0.43 1/958

FOR1X punto Valor flecha (cm) Flecha / longitud panel

C 1.36 1/303

CONCLUSIONES: Las flechas máximas del panel (FOR1) son mínimas, debido a la colaboración entre el perfil de acero CF.180.3 y el panel sándwich de GRC+EPS+GRC, actuando de forma similar a una viga mixta. Podemos afirmar que el forjado propuesto tiene gran rigidez, lo que repercutirá en un menor índice de fisuración en particiones. No obstante, en caso de rotura de la lámina de GRC, comprobamos que el perfil de acero es autosuficiente (FOR1X), sin sobrepasar flechas máximas de 1/300 de la luz, valor obligado por la norma.


1.2 PANEL DE FORJADO: Tensiones longitudinales en el perfil de acero FOR1 punto Tensión (Kp/cm2)

A 692 (tracc) B -328 (comp)

FOR1X punto Tensión (Kp/cm2)

A 1549 (tracc) B -1760 (comp)

CONCLUSIONES: Con estos datos se demuestra que en caso de rotura de las láminas de GRC (FOR1X), el perfil de acero que conforma la viga es autosuficiente, no alcanzando nunca el límite elástico del acero A 37b (2400 Kp/cm2). Por otra parte, vemos en FOR1 que el panel sándwich está colaborando con el perfil de acero, lo que queda patente por las bajas tensiones máximas y por reducirse considerablemente la tensión de compresión en el ala superior (328 Kp/cm2), lo que supone disminuir el riesgo de abolladura local.


1.3 PANEL DE FORJADO: Valores máximos de compresión en el GRC FOR1 punto Tensión (Kp/cm2)

A -19.38 B -39.96 C -29.33

1.4 PANEL DE FORJADO: Valores máximos de tracción en el GRC

FOR1 punto Tensión (Kp/cm2)

A 31.94 B 0.54

(vista inferior del panel)

CONCLUSIONES: En todos los casos, el comportamiento del GRC queda muy por debajo del límite elástico, cuyos límites de proporcionalidad son 100 y 50-70 Kp/cm2 para compresión y tracción respectivamente.


2.1 PANEL DE FORJADO: Desplazamientos en el eje vertical FOR2 punto Valor flecha (cm) Flecha / longitud panel

A 1.37 1/300 B 0.53 1/777 C 1.17 1/352

2.2 PANEL DE FORJADO: Tensiones longitudinales en el perfil de acero FOR2 punto Tensión (Kp/cm2)

A 1872 (tracc) B -887 (comp)

CONCLUSIONES: Para la hipótesis de carga máxima, observamos que las deformaciones son pequeñas, y similares (1/300) a las producidas en FOR1X (carga de uso) aplicadas únicamente al perfil de acero (1.1 ). En cuanto al estado tensional del acero, estaríamos en un coeficiente de seguridad del 1,28 respecto del límite elástico (2400 Kp/cm2). Es decir, la hipótesis de carga planteada sería viable y estaría dentro de los parámetros de seguridad marcados por la norma.


2.3 PANEL DE FORJADO: Valores máximos de compresión en el GRC FOR2 punto Tensión (Kp/cm2)

A -52.4 B -108.0 C -79.3

2.4 PANEL DE FORJADO: Valores máximos de tracción en el GRC

FOR2 punto Tensión (Kp/cm2)

A 86.32 B 1.46

(vista inferior del panel)

CONCLUSIONES: Aquí podemos observar que el GRC ha sobrepasado ligeramente su límite de proporcionalidad, tanto en compresión como en tracción. Sin embargo, dichos valores máximos todavía están por debajo de los valores de tensión de rotura del GRC, por lo que podemos ratificar lo dicho en las conclusiones anteriores.


3.1 PANEL DE MURO INTERIOR: Desplazamientos en el eje vertical FAC1 FAC1X punto Valor flecha (cm) punto Valor flecha (cm)

A -0.025 A -0.056 B -0.006 B -0.003 C -0.017 C -0.054

CONCLUSIONES: Las deformaciones sufridas en el GRC por efecto de las cargas absorbidas por el bastidor, son de muy pequeña magnitud, y por lo tanto perfectamente tolerables por el GRC, pudiendo asegurar la ausencia de fisuración por éste motivo.


3.2 PANEL DE MURO INTERIOR: Tensiones longitudinales en el bastidor de acero FAC1 FAC1X punto Tensión (Kp/cm2) punto Tensión (Kp/cm2)

A -142 A -431,3 B -321 B -432 C -289 C -432

CONCLUSIONES: Por una parte, el perfecto comportamiento del bastidor ante las hipótesis de carga planteadas, y por otra, podemos afirmar que el bastidor es suficiente en si mismo para desarrollar la función estructural, caso que se puede presentar en caso de rotura total del GRC, o bien en el caso de utilización de los paneles B o C como paneles estructurales. Por otra parte, podemos observar el alto grado de colaboración del GRC, que permite rebajar las tensiones de compresión del acero de 431 a 142 Kp/cm2 en el punto A (punto de máxima tensión en caso de pandeo).


3.3 PANEL DE MURO INTERIOR: Valores máximos de compresión y tracción en el GRC FAC1 - compresión FAC1 - Tracción punto Tensión (Kp/cm2) punto Tensión (Kp/cm2)

A -35.4 A 9.28 B -46.6 B 1.92 C -0.5 C 1.67 D -0.13 D 8.14 E -13.3 E 0.035

CONCLUSIONES: En éste análisis, podemos comprobar que los estados tensionales del GRC están muy por debajo de los límites de proporcionalidad que aconsejan los fabricantes, y en consecuencia, podremos asegurar la ausencia de fisuración por efectos estructurales.


4.1 PANEL DE FACHADA: Deformaciones perpendiculares a su plano FAC2 FAC2X punto Valor flecha (cm) punto Valor flecha (cm)

A 0.038 A 0.13 B 0.045 B --

CONCLUSIONES: En el caso de panel de fachada, podemos comprobar que las deformaciones debidas a los esfuerzos horizontales, son prácticamente inexistentes, muy por debajo de los índices que marca la norma para elementos de fachada prefabricados.


4.2 PANEL DE FACHADA: Tensiones longitudinales en el bastidor de acero (compresiones verticales) FAC2 FAC2X punto Tensión (Kp/cm2) punto Tensión (Kp/cm2)

A -115 A -384 B -44 B -107

NOTA: El punto “A” se refiere a la cara exterior y mas comprimida, mientras que el punto “B” se sitúa en la cara interior del panel (la menos comprimida).

(detalle de FAC2) CONCLUSIONES: En el caso de panel de fachada, las cargas verticales son menores, pero los efectos en el bastidor pueden verse agravados con motivo de los esfuerzos horizontales. En éste análisis, podemos comprobar que en ningún caso el acero alcanza estados tensionales cercanos a su límite elástico.


4.3 PANEL DE FACHADA: Valores máximos de tracción en el bastidor de acero FAC2 FAC2X punto Tensión (Kp/cm2) punto Tensión (Kp/cm2)

A 12.0 A 39.58

CONCLUSIONES: Al igual que en el caso anterior, podemos comprobar el bajo grado de solicitación del acero a tracción.


4.4 PANEL DE FACHADA: Valores máximos de compresión y tracción en el GRC. FAC2 - compresión FAC2 - Tracción punto Tensión (Kp/cm2) punto Tensión (Kp/cm2)

A -11.15 B 1.53

NOTA: El punto “A” se refiere a la cara exterior y mas comprimida, mientras que el punto “B” se sitúa en la cara interior del panel (la menos comprimida). CONCLUSIONES: Por último, y en éste caso de panel de fachada, podemos comprobar que las tensiones de tracción en le GRC son muy bajas, lo que nos permite asegurar una ausencia de fisuración por éste motivo.


4.6 COMPROBACIÓN ANALÍTICA DEL PANEL DE FORJADO Por último, se realiza una comprobación analítica del panel sandwich de forjado, empleando el método de cálculo de tensiones y deformaciones para un elemento sándwich:

Geometría: tipo cajón cerrado por los 6 lados Espesor: 1cm de GRC Núcleo: Poliestireno expandido alta densidad (25 Kg/m3) Módulo cortante PS: G=11 Gpa

Cargas: Se ha estimado una carga total por panel (peso propio, cargas muertas y sobrecargas) de:

Wtot = 482 Kg Wtot mayorada = 772 Kg = 7,72x103 N (coef 1,6)

Cálculo de la tensión máxima:

B=412 cm D= 6 cm B= 410 cm D= 4 cm

Z=1743,1 cm3 f = 0,57 Mpa Cálculo de la flecha máxima:

K1=8 K2=77 L= 103 cm E= 25 Gpa C= 4cm T=1 cm Inercia sección I= 4.944x103 cm4

flecha máxima a flexión: y = 0,089 cm CRITERIOS DE DISEÑO:


Tensiones:

LOP (límite de proporcinalidad) = 10 Mpa (4,5 – 17 Mpa) Factor seguridad FS=1,8 f x FS=1,026 Mpa << LOP aceptable

Deformaciones:

Limitación flecha LIMF = L/500 L / y = 103cm / 0,089 = 1/1157 de la luz << LIM_F aceptable

De la comprobación analítica se desprende que el panel propuesto para el forjado, en el sentido de apoyo entre vigas es ampliamente rígido, y su estado tensional está muy por debajo de los criterios de diseño establecidos.


5. DEFINICIÓN DEL SISTEMA CONSTRUCTIVO




ESQUEMA DE UNIÓN EN CAPITEL TIPO Y UNIÓN ENTRE PANELES
















6. PROPUESTA DE APLICACIÓN: VIVIENDA UNFAMILIAR EN HILERA

5.1 PROGRAMA Y SUPERFICIES 5.2 PARTICIONES INTERIORES 5.3 CARPINTERIAS INTERIORES 5.4 INSTALACIONES

5.4.1 Instalaciones de suministro y vertido 5.4.2 Instalaciones interiores


6. PROPUESTA DE APLICACIÓN: VIVIENDA UNIFAMILIAR EN HILERA Una vez que ha quedado definido el sistema constructivo propuesto, se pretende realizar a su vez una propuesta de aplicación directa a la construcción de viviendas. La propuesta se diseña para ser construida en gran número y en hilera, con posibilidad de realizar dos plantas (escalera externa adosada), lo que reduciría sustancialmente los costes al compartir paneles medianeros y cubierta común, además de obtener un mejor comportamiento térmico. De hecho, los paneles propuestos se han diseñado y comprobado como elementos estructurales en edificios de dos plantas y crujías de 4,12 m. 6.1 PROGRAMA Y SUPERFICIES El programa de la vivienda se basa en las necesidades básicas de una familia con 4 hijos, dentro del contexto mas común que supone un realojo en situaciones de emergencia. Por ello, la configuración de los espacios viene determinada por criterios funcionales y de adaptación a los requisitos y modulación que el sistema constructivo utilizado permite. El resumen de usos y superficies es el que sigue:

Zona Sup. útil (m2) Sala de estar, comedor y cocina integrada

25.83

Distribuidor 2.98 Baño y WC (independientes) 5.47 Dormitorios dobles 3 x 10.62 Total: 66.14 Superficie construida:

71.31

Ratio util sobre construida: 92.7 % A continuación se muestra un plano de planta con la distribución propuesta:


Dormitorio

Dormitorio

Baño

Dormitorio

Sala estar - Comedor

LavadoraAcumulador

Cocina

WC

Plano de planta acotado


Propuesta de ubicación de mobiliario

Propuesta de agrupamiento de viviendas en hilera con calle interior de acceso


ESTUDIO DE COMPOSICIÓN DE FACHADA


ESTUDIO DE COMPOSICIÓN DE FACHADA


6.2 PARTICIONES INTERIORES. Los paneles de GRC diseñados únicamente resuelven las particiones interiores coincidentes con muros de carga, y difícilmente pueden aplicarse para solucionar la totalidad de las particiones en este tipo de edificaciones, dadas sus características que implican un aprovechamiento máximo del espacio, y por lo tanto una gran dificultad de muodulación interior. Por ello, se resolverán preferiblemente mediante sistemas de paneles suelo techo de escayola aligerada (alveolada). Esta decisión se justifica en base a su sencillez y rapidez de ejecución, pero sobre todo debido a no necesitar de un acabado final de superficie (salvo el tratamiento de juntas). 6.3 CARPINTERÍAS INTERIORES. Se realizarán en madera lisa barnizada, con precerco recibido en fábrica (para las particiones de escayola). En las puertas interiores en paneles de GRC, las puertas se montarán con marco directo en fábrica. 6.4 INSTALACIONES Las instalaciones discurrirán vistas por techo en tubo de protección, el cual irá fijado mecánicamente a la placa inferior de GRC del panel de forjado. Brevemente se describen los sistemas propuestos. 6.4.1 Instalaciones de suministro y vertido Aguas residuales: se instalará un grupo autónomo de depuración al que acometerá un colector que recoja los vertidos de un grupo de viviendas. Con ello se pretende eliminar en la medida de lo posible posibles epidemias en implantaciones donde no exista colectores generales. En nuestro caso, se plantea la instalación de un modelo unifamiliar. Toda la red de saneamiento horizontal se resuelve con tubo de PVC colgado bajo el forjado de PB, en la cámara libre sobre el terreno. Suministro de agua: Se realizará a través de depósitos por cada agrupamiento de viviendas. Dichos depósitos servirán tanto de acumuladores como de reguladores en caso de irregularidad de suministro. Tanto los depósitos como las depuradores irán alojadas en casetas independientes. En algunos casos, sería interesante la instalación de sistema de depuración conectados a la evacuación de pluviales.


Suministro eléctrico: Se propone la instalación de grupos generadores por cada agrupamiento de viviendas, con depósito de gasoil incorporado, también en caseta independiente. 6.4.2 Instalaciones interiores Fontanería: toda la red de tuberías de suministro de agua en polibutileno y la red de desagüe en PVC. Todas las canalizaciones irán vistas por techo y patinillos (salvo las derivaciones a aparatos, que transcurrirán vistas por pared). Instalación eléctrica: Todas las canalizaciones irán entubadas en PVC, y discurrirán vistas por techo y paredes. Se proponen 3 circuitos (cocina-horno y lavadora en 25A , tomas de corriente y calentador en 16A, y alumbrado en 10A). Mecanismos y protecciones estándar Agua caliente: en cada vivienda se instalará un calentador-acumulador de agua eléctrico de 50 litros. La decisión de individualizar la producción de ACS se realiza en base a la poca eficacia de un sistema centralizado en comunidades de éstas características (derroche, simultaneidad, etc). En cualquier caso, y dependiendo de la ubicación del edificio, sería interesante la instalación de paneles solares para el calentamiento del ACS. Cocina: se propone placa y horno eléctricos para cocinar. Se instalará también un frigorífico con congelador y extractor de aire. Se propone también la instalación (en el baño) de una lavadora con calentamiento eléctrico.


REFERENCIAS COMERCIALES y BIBLIOGRAFÍA


REFERENCIAS COMERCIALES Y BIBLIOGRAFÍA Paneles prefabricados de GRC CARACOLA EDIFICACIONES MODULARES-DRAGADOS S.A Avda. de Tenerife 4-6. Edificio Agua. 28700 San Sebastian de los Reyes. Madrid. Tel: 915 83 20 00 fax: 915 83 37 30 PREFABRICADOS DELTA, S.A. FOMENTO DE CONSTRUCCIONES Y CONTRATAS S.A Acanto, 22. 7º. 28045 Madrid. Tel: 915 30 00 47. fax: 915 30 01 87 HUARTE S.A Pol. Ind. Miralcampo. Parcela 2. Apdo 9. 19200 Azuqueca de Henares. Guadalajara Tel: 949 26 26 61 fax: 949 26 29 12 ESPECO S.A Apdo. 606 38080 Santa Cruz de Tenerife. Tel: 922 61 36 00 fax: 922 61 37 00 PREINCO S.A Pol. Ind. Aimayr. C/ Bronce 14. 28330 San Martín de la Vega. Madrid. Tel: 916 91 62 57 fax: 916 92 00 31 SOPLACAS (Sociedade de Placas de Betao, Lda) Estrada para Polima-Abóboda. 2775 S. Domingos de Rana. Portugal. Tel: 07-351-1-444 31 03/03 65 fax: 07-351-1-444 49 92 Paneles prefabricados de hormigón ALVISA Orense, 10-12 1º. 28020 Madrid Tel: 915 55 05 35 fax. 915 55 83 59 ARRIKO, S.A. Pol. Ind. De Araia, s/n. 01250 Araia (Alava) Tel: 945 30 40 26 fax: 945 30 42 51 CANDIDO ZAMORA, S.A. Crta. De los Navalmorales, 2. 45600 Talavera de la Reina (Toledo) Tel: 925 80 57 12 fax: 925 80 36 45 CASTELLO & PUJOL Hermosilla, 20, 1º. 28001 Madrid Tel: 915 75 40 46 fax: 915 75 41 03 ESCOFET Ronda Universitat, 20. 08007 Barcelona Tel: 933 18 50 50 fax: 934 12 44 65 INDAG, S.A. Santa María Magdalena 14, 1º. 28016 Madrid Tel: 913 43 18 01 fax: 913 50 22 35 HORMIPRESA Avda. de Chile, 42. 08028 Barcelona Tel: 933 34 62 50 fax: 933 33 98 01


PORQUERAS, S.A. Pol. Ind. Conde de Sert, 6 y 7. 08755 Castellbisbal (Barcelona) Tel: 937 72 07 28 fax: 987 72 12 81 POSTENSA, S.A. Apdo. 950. 48080 Bilbao (Vizcaya) Tel: 946 72 18 00 fax: 946 72 18 16 PRAINSA Vía Hispanidad, 77 A. 50012 Zaragoza Tel: 976 34 92 00 fax: 976 33 90 80 PREANVISA Pol. Ind. Venta del Barro. 44511 La Puebla del Hijar (Teruel) Tel: 978 82 18 11 fax: 978 82 16 79 PRECISA, PERFABRICADOS DE CIORDIA, S.A. Crta. N-I, km 391. 31809 Ciordia (Navarra) Tel: 948 56 33 01 fax: 948 56 20 61 PREFABRICADOS BEIN (ACB - Arquitectura en Cemento Bein, S.L.) Crta. De Andalucía, Km 18, Pol. Ind. Las Arenas. 28320 Pinto (Madrid) Tel: 916 91 06 45 fax: 916 91 60 68 PREFABRICADOS CIRERA Crta. De Gádor a Laujar, 47. 04400 Alhama de Almería (Almería) Tel: 950 64 01 30 fax: 950 64 07 81 PREFABRICATS DEL SOLSONÉS, S.A. Crta. Manresa, km 49, Apdo. 47. 25286 Olius (Lérida) Tel: 973 48 02 25 fax: 973 48 28 60 PREFABRICATS MATEU PLANAS S.A. Ctra. De Sils, s/n. 17430 Santa Coloma de Farnérs (Girona) Tel: 972 84 02 64 fax: 972 84 02 64 SIPOREX, S.A. París, 207 –2º 1ª. 08008 Barcelona Tel: 934 15 68 50 fax: 93415 97 46 TRUMES, S.L. Ctra. Exterior, s/n. 43420 Santa Coloma de Queralt (Tarragona) Tel: 977 88 03 78 fax: 977 88 10 36 VANGUARD General Díaz porlier, 109. 29006 Madrid Tel: 914 11 47 97 fax: 914 11 71 59 Fijaciones y anclajes DEHA. SISTEMA DE ANCLAJE S.L. Gral. Alvarez de Castro, 31 ss 1. 28010 Madrid Tel: 915 94 21 69 fax: 915 94 32 60 EDING APS, S.L. Doctor Vicente Pallarés, 46 3ª. 46021 Valencia Tel: 963 62 01 89 fax: 963 93 46 24 EUROCONT Londres, 68 – 1º 1ª. 08036 Barcelona Tel: 934 39 68 00 fax: 934 30 48 05


FISHER IBERICA, S.A. Avda. De Roma, 1-9. 08290 Cerdanyola del Vallés (Barcelona) Tel: 93580 60 00 fax: 936 91 19 12 HALFEN HISPANIA, S.L. Playa de Benicasim, 56. 28669 Boadilla del Monte (Madrid) Tel: 916 32 18 40 fax: 916 32 13 55 MASA Gran Vía de les Corts Catalanes, 617 1º 3ª. 08007 Barcelona Tel: 934 12 29 45 fax: 934 12 44 41 GRUPO MECANOTUBO Apdo. 23. 08100 Mollet del Vallés (Barcelona) Tel: 935 70 72 27 fax: 935 70 03 67 SITEC Prat de la Riba, 6 bajos 4º. 08620 Sant Vicenç dels Horts (Barcelona) Tel: 936 76 93 67 fax: idem Bibliografia Aguila García, Alfonso. “Las Tecnologías de la Industrialización de los edificios de Vivienda (Tomos 1 y 2)”. Edit: ETS de Arquitectura (UPM) Comino Almenara. P. I.- “Realizaciones en GRC en la construcción”. Arquimacom 96. Sevilla. Pags.419-427. Lewicki, B. “Edificios de viviendas prefabricados con elementos de grandes dimensiones” Ed. IETcc, 1968 Martin, B. “Las juntas en los edificios”. Ed. G.Gili, 1981 Meyer Bohe, W. “Manual de la Construcción con piezas prefabricadas”. Ed. Blume Nieto. Mª I. “Estudio de las reacciones de fibra de vidrio resistentes al alcali con el cemento”. I Jornada sobre aplicaciones arquitectónicas de los materiales compuestos y aditivados. ETSA Madrid 1991 Penades Martí. J. “El GRC en la construcción” . VI Jornada sobre aplicaciones arquitectónicas de los materiales compuestos y aditivados. ETSA Madrid 2000. P.C.I. “Fachadas prefabricadas de hormigón”. Ed. H. Blume, 1976 Salas Serrano, J. “Construcción Industrializada. Prefabricación”. Escuela de la Edificación (UNED) Sanchez Paradela. M.L. “Propiedades mecánicas de los cementos reforzados con fibra de vidrio”. I Jornada sobre aplicaciones arquitectónicas de los materiales compuestos y aditivados. ETSA Madrid 1991. Sanchez Paradela. M.L. “Fachadas prefabricadas de GRC” . II Master en edificios de Tecnología Avanzada. ETSAM. Madrid 2002. Soroa Gutierrez, J.M. ( Construcción IV-V). “La construcción de cerramientos con paneles prefabricados de hormigón (apuntes)”. Edit: EU de Arquitectura Técnica de Madrid (UPM) Venuat. M. “Aditivos y tratamientos de hormigones”. Barcelona (1.972). Revista TECTONICA (prefabricados 5)


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Paneles de GRC para viviendas de bajo coste y otras ... · en la actualidad se producen ciertas aberraciones con serias consecuencias desde ... aunque como se demostrará en el punto