En muchas regiones de Estados Unidos, la competencia en los mercados de oficinas, almacenes y logística continúa intensificándose. Dado que un gran porcentaje de estos edificios se entrega de forma especulativa, la “velocidad de comercialización” se ha convertido en una característica definitoria de la entrega de proyectos contemporáneos, a menudo brindando a los desarrolladores una ventaja competitiva o sirviendo a veces como una necesidad para la viabilidad.
A medida que los cronogramas continúan comprimiéndose, las actividades de construcción que tradicionalmente se llevaban a cabo con mayor separación se superponen cada vez más. Observaciones recientes en proyectos seleccionados sugieren que esta superposición puede influir en el comportamiento de las losas de cimentación de maneras que merecen un examen más detenido. Si bien identifica los efectos potenciales y los factores que contribuyen, este artículo destaca consideraciones relacionadas con la programación y la secuenciación, pero no intenta sacar conclusiones definitivas.
En la parte sur de los Estados Unidos, la secuencia de construcción común para proyectos de paneles prefabricados (tilt-up) suele ser la siguiente:
- Instalar cimientos del edificio.
- Construya la losa sobre el terreno, con la excepción de los huecos.
- Formar paneles sobre la losa y lechos de colada.
- Colocar concreto para paneles.
- Levante y erija los paneles con puntales temporales.
- Erguir estructura de acero y losa de cubierta.
- Colocar concreto en los vanos.
- Quitar las llaves.
Con un énfasis en la rapidez de comercialización, los cronogramas han condensado cada vez más el tiempo entre la colocación de la losa y el encofrado y vaciado de los paneles. En algunos proyectos, se programa a los contratistas de concreto para que comiencen a encofrar paneles tan pronto como uno a tres días después de la colocación de la losa. Los encofrados para perímetros, aberturas y recortes o los encofrados son a menudo asegurados a la losa mediante adhesivos o sujetadores mecánicos. El acero de refuerzo y los elementos empotrados se colocan poco después, y la colocación del concreto para los paneles ocurre tan pronto como cuatro días después de la colocación de la losa.
El rendimiento de las losas sobre el terreno es ampliamente considerado como uno de los atributos más importantes de las instalaciones de almacenes y logística, ya que afecta directamente el uso por parte de los inquilinos y la funcionalidad a largo plazo. Como resultado, las losas suelen recibir una atención importante durante el diseño y la construcción. La guía para el diseño y la construcción de losas es proporcionada por el Comité 360 del ACI, Diseño de Losas sobre el Terreno, y el Comité ACI 302, Guía para la Construcción de Pisos y Losas de Concreto. Los ingenieros y contratistas generalmente siguen estas guías, junto con refinamientos que han evolucionado desde su publicación más reciente.
Con cronogramas de construcción acelerados, han surgido preguntas sobre si ciertas prácticas basadas en el cronograma pueden tener consecuencias imprevistas. Estas preguntas incluyen si el fraguado y vaciado de paneles poco después de la colocación de la losa pueden restringir la retracción de la losa, si las condiciones de curado se ven afectadas, si las losas se están cargando antes de lo previsto y si estos factores contribuyen a un aumento del agrietamiento. Las observaciones de un proyecto reciente proporcionan un contexto para explorar estas preguntas.
Consideraciones del proyecto
Un proyecto en el área de Houston incluyó dos edificios, cada uno de aproximadamente 46,450 metros cuadrados de tamaño. Surgieron algunos problemas relacionados con la financiación después de que comenzó la construcción, lo que resultó en que el contratista de concreto fuera excluido del sitio durante aproximadamente 14 meses. Los encofrados tipo panel permanecieron en su lugar durante este período. Para ambos edificios, las áreas principales de losa sobre terreno (excluyendo huecos) ya se habían colocado antes de que la construcción se detuviera. Para uno de los edificios, se habían encofrado y fundido todos los paneles, excepto los paneles apilados, sobre la losa. El encofrado para estos paneles comenzó dos días después de la colocación de la losa, y el concreto de los paneles se colocó seis días después de la colocación de la losa.
Al regresar al sitio, el contratista observó agrietamientos en la losa de cimentación adyacente a los paneles. No se observaron agrietamientos comparables en la losa de cimentación del edificio adyacente, donde no se habían formado ni fundido paneles. Basado en estas observaciones, parecía que la presencia de paneles en la losa de un edificio podría haber influido en la formación de grietas en la losa de cimentación.
Se observaron varias grietas adyacentes a los paneles. Si bien el ancho de las grietas variaba, estas generalmente estaban orientadas perpendicularmente a los paneles y se extendían hasta los moldes del panel. Además, una grieta que inicialmente parecía terminar en el borde del panel en realidad se extendía más allá, un hecho que solo fue visible después de que se levantó el panel.
Con dos losas adyacentes de tamaño y construcción similares, que difieren principalmente en la presencia o ausencia de paneles colados, el proyecto presenta una oportunidad útil para la observación. Varios factores merecen consideración, incluyendo la carga temprana, las condiciones de curado y los efectos potenciales en la retracción de la losa. Desafortunadamente, el retraso prolongado en la construcción limitó la capacidad de realizar observaciones provisionales que podrían haber ayudado a clarificar los factores contribuyentes. Como resultado, no se pueden extraer conclusiones definitivas de estas observaciones por sí solas.
Una consideración es el impacto del fraguado de los paneles en el curado de la losa cuando los paneles se colocan poco después de la colocación de la losa. El curado tiene como objetivo promover la retención de humedad durante la hidratación, permitiendo que el concreto alcance su resistencia de diseño al tiempo que se reduce el riesgo de grietas por retracción plástica. El curado de losas en el sitio se logra más comúnmente utilizando compuestos de curado evaporables que cumplen con los requisitos de ASTM C309, aunque ocasionalmente se especifica el curado húmedo. En proyectos acelerados, el curado húmedo es generalmente poco práctico, ya que las actividades de encofrado requieren la eliminación de mantas o cubiertas de curado.
En años recientes, algunos fabricantes han propuesto el uso de rompedores de adherencia como compuestos de curado. Si bien estos productos no cumplen con los requisitos de ASTM C309, los proveedores señalan que los métodos de prueba de ASTM no están destinados específicamente para losas de almacén pulidas con llana y pruebas en sitio que indican un rendimiento comparable en tales condiciones. En el proyecto al que se hace referencia, el compuesto de curado utilizado fue W. R. Meadows 1100 Clear, y el rompedor de adherencia fue Dayton Superior J-6.
Usar la losa sobre el terreno como superficie de vaciado para paneles es una práctica establecida desde hace mucho tiempo. Con un agente desmoldante aplicado sobre la losa, la losa debajo de los paneles generalmente experimenta condiciones de curado favorables, ya que está protegida de la exposición a la intemperie y la radiación ultravioleta. Es común observar humedad retenida en la superficie de la losa cuando se retiran los paneles, lo que indica una hidratación continua. Esta condición se observó en el proyecto de referencia. Por lo tanto, parece poco probable que la colocación temprana de paneles haya afectado negativamente el curado de la losa, lo que sugiere que el curado no fue un factor principal que contribuyera al agrietamiento observado.
El comportamiento de retracción de la losa sobre el terreno es otra consideración. El concreto continúa contrayéndose con el tiempo, aunque a un ritmo decreciente. Las juntas de contracción se cortan típicamente en las losas para controlar el agrietamiento por retracción, utilizándose sierras de entrada temprana una vez que el concreto puede soportar el tránsito peatonal y de equipos sin daños. La activación adecuada de estas juntas es esencial para acomodar la retracción y minimizar el agrietamiento aleatorio. El refuerzo también es importante, y el acero de refuerzo que cruza las juntas de corte de sierra generalmente se limita a 0.10% para permitir el movimiento de la junta. En este proyecto, el refuerzo de la losa consistió en barras No. 3 a 18 pulgadas en el centro en una losa de seis pulgadas de espesor.
Los moldes de panel se suelen fijar a la losa mediante adhesivos o fijaciones mecánicas, dependiendo de la práctica regional. Los moldes a menudo cruzan las juntas de contracción. Dada la flexibilidad de los moldes típicos de madera dimensional y la limitada rigidez que proporcionan a través de las juntas, es poco probable que los moldes en sí mismos restrinjan significativamente la retracción de la losa.
Los paneles suelen permanecer en la losa sobre el nivel del terreno durante períodos que van desde aproximadamente siete a 35 días antes del montaje. Los paneles comúnmente se funden no antes de cinco días después de la colocación de la losa y, en la mayoría de los casos, las juntas de contracción se activan antes de que comience el encofrado de los paneles. Por lo tanto, en condiciones típicas, es poco probable que la presencia de paneles interfiera con la activación de las juntas. En este caso, sin embargo, la duración extendida de los paneles sobre la losa distingue el proyecto de las condiciones típicas de construcción.
El peso del panel de concreto también merece consideración. Un panel de 10 pulgadas de espesor impone una carga adicional de aproximadamente 125 PSF sobre la losa en el terreno. Si bien el rompedor de adherencia permite el movimiento relativo entre el panel y la losa, existe algo de fricción entre las superficies. Es poco probable que esta fricción restrinja significativamente la contracción de la losa; esto es similar a las condiciones en las que se coloca concreto sobre un retardador de vapor. No obstante, la duración prolongada de la carga puede ser una variable que contribuya.
También se consideraron factores ambientales. El clima de Houston incluye altas temperaturas, humedad y una precipitación anual significativa. Porciones de la losa que estaban debajo de los paneles fueron protegidas de la exposición ultravioleta y las fluctuaciones de temperatura, mientras que las áreas de losa adyacentes expuestas experimentaron una mayor variación ambiental. Esta exposición diferencial puede haber resultado en cambios volumétricos no uniformes, lo que potencialmente contribuyó al agrietamiento adyacente a los paneles. Una condición comparable existe donde las losas interiores hacen la transición a losas exteriores; aquí es donde comúnmente se proporcionan juntas de construcción para acomodar el movimiento diferencial.
Las condiciones del subsuelo en el área de Houston típicamente consisten en arcillas altamente plásticas que se expanden y contraen con los cambios de humedad. Si bien la exposición prolongada a la intemperie puede provocar movimientos del suelo, ambas losas estuvieron sujetas a condiciones ambientales similares. En ausencia de condiciones de borde o drenaje diferentes, el movimiento del subsuelo por sí solo no parece explicar completamente el patrón de agrietamiento observado.
La carga a edades tempranas sigue siendo otra consideración. El desarrollo de la resistencia del hormigón varía con el diseño de la mezcla, el tipo de cemento y las condiciones de curado. A los tres días, el hormigón puede alcanzar aproximadamente el 40 su resistencia de diseño; a los siete días, esto aumenta a aproximadamente el 65%. El uso de materiales cementicios suplementarios o cemento tipo IL puede influir aún más en la ganancia de resistencia temprana. Cargar losas sobre el terreno a edades tempranas puede afectar el rendimiento a largo plazo, contribuyendo potencialmente a preocupaciones sobre fisuración, alabeo o durabilidad.
Además de las cargas de paneles, los cronogramas acelerados a menudo dan como resultado que otros materiales se almacenen en las losas antes de lo que se hacía en el pasado. Pueden entregarse y acopiarse perfiles de acero estructural, viguetas de barra y materiales de losas en las áreas de las losas para adaptarse a los cronogramas de fabricación. En un proyecto, se observaron haces de viguetas de barra que excedían las 55 kips en una losa cinco días después de su colocación; estos estaban apoyados en patines de madera. El equipo utilizado para transportar estos materiales contribuyó aún más a la carga temprana. Actividades como estas pueden aumentar la probabilidad de agrietamiento de la losa y problemas de rendimiento relacionados.
Ideas sobre la información del proyecto
Las observaciones del proyecto de referencia plantean más preguntas que respuestas definitivas. Si bien se observó claramente el agrietamiento de las losas adyacentes a los paneles, no se puede identificar concluyentemente la causa específica. El curado, la retracción, la exposición ambiental y la carga temprana fueron considerados como factores que podrían contribuir. El retraso prolongado en la construcción limitó las oportunidades de observación provisional que podrían haber aclarado el momento y la progresión del agrietamiento.
Si bien se podrían desarrollar pruebas de laboratorio para simular ciertos aspectos de este proyecto, las condiciones inusuales —particularmente la duración prolongada de la carga de los paneles— limitan la aplicabilidad de dichas pruebas a la práctica de construcción típica. Por lo tanto, el valor de pruebas exhaustivas en condiciones que rara vez ocurren puede ser limitado.
De los factores considerados, la carga temprana sigue siendo uno de los más relevantes para la discusión en la industria en general, particularmente dada la presión continua para acelerar los cronogramas de construcción. Si bien el proyecto no establece de manera concluyente la carga temprana como la causa del agrietamiento, tampoco elimina esa posibilidad.
¿Qué Sigue?
Se espera que el énfasis en la velocidad de comercialización continúe. Además, los retrasos imprevistos, como el clima, pueden comprimir aún más los cronogramas, lo que aumenta la presión para recuperar el tiempo perdido. Como resultado, la colocación de losas puede ocurrir bajo condiciones menos favorables, o las losas pueden estar sujetas a cargas tempranas por la construcción de paneles, el acopio de materiales o el tráfico de equipos.
Las medidas de mitigación potenciales merecen consideración. Aumentar la resistencia a la compresión de la losa podría mejorar el rendimiento a temprana edad, pero introduce preocupaciones de costo y sostenibilidad. Un mayor contenido de cemento aumenta las emisiones de carbono, y las discusiones en la industria ya cuestionan si los requisitos típicos de resistencia a los 28 días para losas de almacén se alinean con las condiciones de servicio reales. Como tal, es poco probable que aumentar la resistencia de la losa sea una solución ampliamente adoptada.
Otra opción es el desarrollo de directrices más claras relacionadas con la secuencia de construcción y la carga de losas. Los comités ACI 302 y 360 podrían abordar estas cuestiones a través de futuras directrices, al igual que la American Society of Concrete Contractors (ASCC). Sin tales directrices, los contratistas de concreto pueden buscar aumentos en las tolerancias de agrietamiento aceptable, particularmente donde se imponen calendarios acelerados. ACI 302 actualmente anticipa agrietamiento en 0 a 3% de los paneles de losas, y existe una discusión creciente sobre si este rango refleja adecuadamente las prácticas de construcción actuales.
Las discusiones sobre las fisuras en las losas se están volviendo más comunes hacia el final de los proyectos. Si bien muchas fisuras no afectan el desempeño estructural, pueden generar preocupaciones estéticas o de comercialización para los desarrolladores. Los umbrales de reparación a menudo se establecen en función del ancho o la ubicación de la fisura, pero las reparaciones en sí mismas pueden llamar la atención sobre el agrietamiento. Por lo tanto, el aumento de las cargas a edades tempranas puede contribuir a disputas y esfuerzos de remediación adicionales.
Independientemente de la guía futura, los equipos de proyecto pueden abordar estos problemas de forma proactiva. Las reuniones previas al colado en proyectos de muros prefabricados deben incluir discusiones sobre cronogramas, cargas anticipadas, áreas de acopio planificadas y condiciones ambientales durante el colado. También se deben discutir de antemano las expectativas con respecto al agrietamiento y los umbrales de reparación. Estas conversaciones pueden ayudar a alinear las expectativas y reducir las disputas al cierre del proyecto.
Los proyectos recientes de muros prefabricados (tilt-wall) han puesto de relieve los desafíos asociados con los cronogramas de construcción acelerados y su posible influencia en el rendimiento de las losas sobre el terreno. Si bien la rapidez para salir al mercado sigue siendo una característica definitoria de la construcción contemporánea, una coordinación cuidadosa y un diálogo temprano pueden ayudar a los equipos a gestionar sus implicaciones y lograr resultados aceptables para todas las partes.
Por Don Greive, PE
Director ejecutivo
Pinnacle Structural Engineers
David Buzzelli
Vicepresidente
Texas A&M Concrete LLC
Los autores reconocen las contribuciones de Derick Rainey, Vicepresidente - Ventas, Nox-Crete.
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