Respira tranquilo

Por Karen S. Hand, P.E., Needham and Associates Inc.

La construcción de paneles prefabricados de concreto (Tilt-Up) exitosa requiere atención especial al diseño y cuidado especializado en la construcción para acomodar la expansión y contracción térmica. En otras palabras, los paneles necesitan "respirar". Sin embargo, muchos profesionales de Tilt-Up no se dan cuenta de la importancia de este principio.

Esta falta de comprensión puede explicarse en parte por el tremendo crecimiento de la industria Tilt-Up en los últimos años. Muchos ingenieros y contratistas ahora ingresan a la industria sin apreciar las preocupaciones sobre la expansión y la contracción. Desafortunadamente, los edificios que carecen de una previsión adecuada en el diseño de las conexiones pueden experimentar problemas sustanciales a los pocos años de su finalización.

Incluso los ingenieros y contratistas que han trabajado durante años en la construcción Tilt-Up están encontrando que la industria está cambiando y presentando nuevos desafíos. A medida que el Tilt-Up se vuelve más alto, más ancho, más grueso y más pesado, el diseño de las conexiones se vuelve aún más crítico.

CENTRO DE LA EPA DISEÑADO PARA EXPANSIÓN

El Centro de Ciencia y Tecnología de la EPA es un proyecto exitoso que tuvo que superar un problema con la expansión térmica durante el proceso de construcción. El acero y el concreto tienen diferentes coeficientes de expansión térmica. Este principio fundamental, aunque a menudo pasado por alto, debe considerarse no solo en el diseño, sino también en la ubicación de las conexiones.

En este ejemplo, se iba a añadir una tubería de 6 pulgadas de diámetro en el exterior del edificio como un elemento arquitectónico. El diseño especificaba que el tubo debía ser soportado con dos conexiones rígidas en el panel Tilt-Up a una distancia aproximada de 8 pies. El par de soportes estaría espaciado a intervalos de alrededor de 45 pies. Hubo una falla en la comunicación con respecto a la colocación de las juntas de expansión en la tubería de acero, lo que resultó en problemas con las conexiones. Al construirse, la larga extensión de la tubería de acero se extendió por varios pares de soportes de panel antes de realizar una junta de expansión (de alivio). El acero se expande y contrae independientemente del concreto, lo que causa incompatibilidad de materiales. La ubicación de la conexión rígida en relación con la junta de expansión en el acero creó altas tensiones residuales en la conexión rígida.

Cuando una conexión falla de esta manera, muchos contratistas inicialmente culpan al concreto mal diseñado. Sin embargo, reparar el concreto como solución sin buscar la causa raíz solo proporciona una solución temporal. En la lucha entre el acero y el concreto, el acero dúctil siempre gana. El descascaramiento del concreto fue un síntoma de un problema mayor, un principio fundamental en el comportamiento de los materiales. Una vez que las juntas de expansión de acero se ubicaron correctamente en relación con los soportes del panel, el descascaramiento del concreto se reparó y los materiales ahora son compatibles y funcionan según su diseño.

Superando una mentalidad de prefabricación

El problema más grande en la comunidad de ingeniería con el diseño de conexiones Tilt-Up es la mentalidad de panel prefabricado. El Tilt-Up requiere un ingeniero especialista y es adquirido con mayor frecuencia por el subcontratista Tilt-Up bien avanzada la fase de diseño de la estructura.

Dos escenarios pueden generar problemas. En una situación, el ingeniero responsable puede no estar realizando el diseño, pero ya especificó las conexiones y los paneles de la misma manera que la firma especificaría los paneles prefabricados.

En este caso, el ingeniero de Tilt-Up no es consultado hasta que se devuelven los planos de taller de acero, lo que causa problemas de coordinación con el diseño de acero. En el segundo escenario, el ingeniero director es una firma que no participa habitualmente en el diseño de Tilt-Up y decide diseñarlo sin tener la experiencia adecuada. Cuando dichas firmas buscan orientación de diseño, a menudo recurren primero al diseño de paneles prefabricados.

El problema con estos escenarios es que el Tilt-Up y la prefabricación son dos aplicaciones muy diferentes. El objetivo para una estructura Tilt-Up no es crear una caja rígida, sino crear elementos que transfieran adecuadamente las cargas de corte y las cargas gravitatorias a la cimentación. Si los paneles no pueden “respirar”, se desgarrarán tratando de hacerlo.

Los ingenieros no deben depender de la tecnología de concreto prefabricado y pretensado como base para el diseño de sus conexiones para Tilt-Up. Considere dos grandes diferencias entre el concreto prefabricado y el concreto Tilt-Up: el tamaño del panel y los tendones pretensados. Con un tamaño de panel limitado, las tensiones debidas a la expansión térmica son mínimas en comparación con un panel Tilt-Up que puede ser 10 veces más grande. Además, con tendones pretensados, el panel puede soportar más tensión residual que un panel reforzado convencionalmente. Se debe prestar especial atención a las conexiones de base, al borde de la losa, al borde del techo y a las conexiones de las esquinas. Las conexiones que consisten en ángulos continuos, cuerdas y conexiones de vigas colectoras requieren consideración especial.

Con la participación temprana y una mejor comprensión de las preocupaciones de conexión por parte de todos los ingenieros y contratistas, su proyecto puede ser exitoso. Solo recuerde, deje que sus paneles respiren fácilmente para que usted también pueda respirar tranquilo.