LA IMPORTANCIA DE LA DURABILIDAD EN VIVIENDAS DE INTERÉS SOCIAL EN ZONA SÍSMICA Noemí G. Maldonado, Rufino J. Michelini, Nery F. Pizarro, Ignacio A. Maldonado Centro Regional de Desarrollos Tecnológicos para la Construcción, Sismología e Ingeniería Sísmica (CeReDeTeC) Facultad Regional Mendoza. Universidad Tecnológica Nacional. Rodríguez 273 Ciudad Mendoza C.P. 5500. República Argentina. Email: ceredetec@frm.utn.edu.ar
RESUMEN Los problemas de patologías detectados en viviendas de interés social en al Provincia de Mendoza alertan sobre la necesidad de considerar la durabilidad como otro factor importante en el diseño y construcción de viviendas en una zona de elevado riesgo sísmico. Las reglamentaciones vigentes para este tipo de construcción son adecuados pero no suficientes para asegurar una vida útil compatible con el mantenimiento y uso, ya que solo incluyen conceptos de diseño estructural como prioritarias y en forma indirecta los aspectos de durabilidad. El Proyecto de Reglamento CIRSOC 201-2002 incluye la durabilidad como una acción más a considerar en el diseño del hormigón estructural. En este trabajo se analiza la influencia de la durabilidad en el diseño y cálculo de viviendas de interés social para las soluciones habitacionales más usadas en la zona, mampostería encadenada con estructuras de hormigón armado o con perfiles metálicos en los aspectos técnicos y económicos. También se presentan los resultados de un diseño alternativo con cerramiento no tradicional. Los resultados obtenidos indican, respecto a la durabilidad que se requiere con las futuras reglamentaciones, que los dos tipos de construcciones tradicionales necesitan mantenimiento para cumplimentar los requisitos de vida útil. Se comparan estos resultados con el diseño alternativo.
PALABRAS CLAVE Vivienda de interés social – Patología de viviendas – Durabilidad – Normas
ABSTRACT The detected problems of pathology in social housing in Mendoza show the necesity of consideration the durability such as an important factor in the design and construction in a high seismic risk region. The codes in force for this type of construction are adequate, but they are not sufficient to assure a service life compatible with use and maintenance, because they are only included concepts of structural design and the durability it is considered indirectly. The Proyect of Regulations CIRSOC 201-2002 contains the durability such as an action into structural design. In this paper it is analyzed the influence of the durability in the design and calculations of social housing with reinforced concrete tie-masonry and with iron profile into economic and technical considerations. In addition it is presented the results of alternative design with no traditional close. The result shows that both types of construction require mantenance in order to obtain the service life. Also it is compared with alternative design.
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KEY WORDS Social Housing - Pathology of buildings - Durability – Regulations
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INTRODUCCION Los problemas de patologías detectados en viviendas de interés social en la Provincia de Mendoza alertan sobre la necesidad de considerar la durabilidad como otro factor importante en el diseño y construcción de viviendas en una zona de elevado riesgo sísmico como se presenta en un trabajo previo de Maldonado et al. (2001). El Instituto Provincial de la Vivienda (IPV) ha construido en la Provincia de Mendoza desde 1947 la cantidad de 65.000 viviendas, ubicándose el 60 % de ellas en el Gran Mendoza, la zona de mayor riesgo sísmico potencial del país (INPRES, 1989). Los resultados de las distintas políticas habitacionales se reflejan en la calidad de las viviendas construidas. Se pueden detectar 20.000 viviendas construidas bajo las políticas de fortalecimiento del IPV a nivel provincial y de la Secretaría de Vivienda a nivel nacional en el periodo 1980-1992 y 11.000 unidades bajo la política de desestatización y descentralización a través de los beneficiarios organizados en entidades intermedias en el periodo 1993-2000 señalados por Martín (2001). En el año 2000 la Subsecretaría de Vivienda de la Nación estableció los “Estándares mínimos de calidad para viviendas de interés social” requiriendo una vida útil mínima de 30 años para estas construcciones en la Disposición Nº 18 (2000). La construcción de viviendas de interés social en Mendoza corresponde en su mayoría al tipo de construcción tradicional con estructura de hormigón armado sismorresistente y cerramientos con muros de mampostería maciza cerámica. La calidad real y las características de performance de los materiales usados, se determinan a través del proceso de ejecución de la obra y del mantenimiento que realiza el usuario según Pizarro et al. (2003). Después del terremoto de 1985, se permitió utilizar distintos sistemas constructivos no tradicionales, entre los cuales se puede mencionar como el más utilizado, una estructura metálica de perfiles de arriostramiento con cerramientos tradicionales de mampostería.
REQUISITOS MINIMOS DE CALIDAD PARA VIVIENDAS La Disposición Nº 18 de la Subsecretaría de Vivienda de la Nación (2000) establece los requisitos mínimos para viviendas de interés social como resultado de la inconveniencia de realizar obras de mala calidad donde a los pocos años el Estado se ve obligado a utilizar sus recursos, siempre escasos, para repararlas o reemplazarlas. En ese documento se detallan los siguientes requisitos: 1. vinculados con la relocalización 2. vinculados con el diseño urbano 3. vinculados con el diseño del conjunto 4. vinculados con la vivienda Los requisitos vinculados a los puntos 1, 2 y 3 responden principalmente a aspectos de política habitacional y dependen de la jurisdicción de aplicación. Si bien en estos aspectos se han detectado pocos problemas, la magnitud del impacto en la sociedad es importante pues pueden tener relación con el planeamiento urbano (ejemplo: falta de medios de comunicación o transporte), con la disponibilidad de infraestructura -3-
(ejemplo: problemas con disponibilidad de efluentes, falta de presión para la distribución del agua corriente), con la ubicación, (ejemp lo: terrenos muy baratos en zonas de basurales sin tratamiento), etc. En los requisitos vinculados con la vivienda se identifican los siguientes ítems: 1. Flexibilidad y crecimiento 2. Requisitos de seguridad 3. Requisitos de habitabilidad 4. Requisitos de durabilidad El aspecto de flexibilidad y crecimiento de la vivienda unifamiliar deberá presentar criterios probados del mismo, con optimización de espacios físicos y mantenimiento de condiciones mínimas de habitabilidad, preferentemente sin demolición. El análisis del crecimiento de la vivienda no ha tenido el éxito que se prevee cuando se entrega un módulo mínimo, sino que ha producido hacinamiento. Los requisitos básicos de seguridad en viviendas de interés social, teniendo en cuenta normas y reglamentos vigentes son: - Dotar a las viviendas de una adecuada estructura resistente, en especial en zonas sísmicas. - Evitar fallas en las instalaciones. - Ajustar el diseño y la tecnología a elementales normas de prevención de accidentes y dificultar el acceso de intrusos. - Posibilitar en caso de incendio la evacuación de la vivienda en un tiempo prudencial. Los requisitos de habitabilidad en viviendas de interés social son: - Lograr, condiciones mínimas de confort, tanto en verano como en invierno.. - Evitar la condensación superficial e intersticial en muros y techos. - Asegurar condiciones mínimas de iluminación, ventilación y asoleamiento. - Extremar los recaudos para que no se produzca ingreso de humedad desde el exterior a través de muros, techos y aberturas. - Obtener una privacidad acústica aceptable entre viviendas o entre éstas y los espacios comunes. Los requisitos de durabilidad en viviendas de interés social son: - Asegurar a la vivienda un vida útil mínima acorde con el plazo de amortización del préstamo. - Disminuir a un mínimo el riesgo de patologías importantes y las exigencias derivadas de trabajos de mantenimiento y conservación.
NORMATIVA Y VIDA UTIL Debido a las situaciones socio-económicas de los países en desarrollo, se ha actuado en forma similar a la de países desarrollados, donde la industria de la construcción del siglo 20, respondió a necesidades de mayor rapidez en la construcción y materiales de construcción con mayor resistencia. Inadvertidamente se dejó de lado la regla fundamental de la ciencia de los materiales, que es que existe, una conexión cerrada entre fisuración y durabilidad. Hoy en los países desarrollados, el objetivo de estructuras de hormigón, ambientalmente sustentables, hace necesario un cambio de paradigma en determinadas creencias y prácticas constructivas debido a que el deterioro prematuro de -4-
las estructuras de hormigón ha ocurrido, aún cuando se ha seguido la práctica de la construcción. Mehtha y Burrows (2001) demuestran que es necesario rever los requerimientos comunes de durabilidad en nuestros códigos. En los países en desarrollo se adoptaron las pautas de una construcción más rápida, pero no el aumento de resistencia y con una disminución en calidad en los materiales y terminaciones por razones de costos en viviendas de interés social. Estudios de Traversa y Di Maio (1995) en la Provincia de Buenos Aires ya han detectado esta problemática en estructuras de hormigón en nuestro país y los problemas de patología en viviendas han ido en aumento en la última década, como lo demuestran los reclamos de los usuarios en los medios de comunicación. El objetivo básico de un reglamento es establecer los requisitos tecnológicos mínimos que debe poseer un proyecto para garantizar una determinada seguridad estructural y la aptitud de la estructura para las condiciones de servicios previstas. Ambos requisitos se deben mantener durante el periodo de vida útil, el que se establece como condición al inicio del proyecto. Giovambattista (2001) sostiene que un reglamento es un documento de orden público. El Proyecto de Reglamento CIRSOC 201-02 (2002) propone establecer además de los requisitos de resistencia, requisitos de durabilidad para el diseño. La especificación del hormigón de la estructura y sus materiales componentes deberán tener en cuenta las acciones del medio ambiente, los procesos de degradación de los materiales a utilizar en la estructura y la vida útil en servicio requerida por el comitente. El nivel de exigencias de este proyecto de Reglamento es para lograr una vida útil en servicio de 50 años, si la misma no se especifica. La Subsecretaría de Vivienda de la Nación asigna a las viviendas el carácter de "permanente" con una vida útil mínima de 30 años prevista y donde la exigencia del comitente está prácticamente ausente, de ahí la necesidad de un control de calidad del proyecto exhaustivo previo a su construcción. En general, la evaluación de la durabilidad de los materiales está indirectamente relacionada con un parámetro de fácil medida como es la resistencia a compresión del material. Los resultados de ensayos de laboratorio sobre la durabilidad del hormigón deben usarse con precaución debido a que el comportamiento de la fisuración del hormigón es altamente dependiente del tamaño de la muestra, historia de curado y condiciones ambientales. Los especímenes de laboratorio son pequeños y usualmente no están restringidos por cambios de volumen. Una misma mezcla cuando se usa en una estructura real puede no proveer la durabilidad si está expuesta a ciclos de secadomojado, frío-calor y hielo-deshielo. Bajo circunstancias similares, un curado inadecuado del hormigón también lo fisurará y se deteriorará en obra, aunque especímenes bien curados puedan haber dado un excelente comportamiento en ensayos de laboratorio sobre permeabilidad.
Definición de vida útil Para la Disposición Nº 18 de la Subsecretaría de Vivienda (2000), en una vida útil mínima de 30 años, “los elementos principales que forman parte de la construcción deberán conservar sus cualidades esenciales vinculadas con la seguridad y la habitabilidad durante ese tiempo por lo menos. Para alcanzar tal duración es necesario -5-
poder realizar el mantenimiento de las partes accesibles en los elementos de servicio, en condiciones normales de uso, usando técnicas sencillas. Los componentes de difícil mantenimiento y aquellos destinados a permanecer ocultos, deben construirse con materiales estables, teniendo en cuenta el envejecimiento”. El Código Modelo del CEB-FIP (1993) entiende como vida útil el periodo de tiempo en el cual la estructura es capaz de desempeñar las funciones para la que fue proyectada sin necesidad de intervenciones no previstas, o sea, las operaciones de mantenimiento previstas y especificadas en la etapa de proyecto, hacen parte del periodo de tiempo total durante el cual se admite que la estructura está cumpliendo bien su función. El modelo clásico de vida útil de las estructuras de hormigón fue propuesto por Tuutti (1982) y ampliado por Helene (1993) y distingue distintas etapas dentro de la vida útil. Los tres niveles prestacionales detectados son: - mínimo de proyecto: vida útil de proyecto que corresponde al periodo de iniciación y que va hasta la despasivación de la armadura por avance del frente de carbonatación o de cloruros. - mínimo de servicio: vida útil de servicio o de ut ilización que corresponde al periodo que va desde que aparecen manchas y fisuras en la superficie del hormigón o se presenta descascaramiento del hormigón de recubrimiento. Su límite está en función del riesgo del usuario. - mínimo de rotura: vida útil total o última que corresponde al periodo que va hasta el colapso parcial o total de la estructura. Implica una importante reducción en la capacidad resistente de la estructura.
Métodos y modelos de previsión de vida útil Se pueden detectar cuatro líneas princ ipales con métodos de previsión de vida útil [10], aplicados en su mayoría en hormigones: a) con base en experiencias anteriores b) basados en ensayos acelerados c) a través de métodos deterministas d) a través de métodos probabilistas. Las especificaciones prescriptivas de los reglamentos tienden a establecer límites frente a la degradación pero no permiten calcular la vida en servicio ni la optimización técnica-económica de sus variables en juego como en el Reglamento CIRSOC 201-82 (1982). El nivel de diseño prescriptivo avanzado agrega a los requisitos prescriptivos, los requisitos prestacionales en forma e intensidad distintas como se propone en el Proyecto de Reglamento CIRSOC 201-02 (2002). Un nivel de diseño prestacional considera que la durabilidad es la capacidad de una estructura para asegurar el comportamiento requerido durante su vida útil en condiciones de exposición a los factores de degradación del medio ambiente. Este nivel está en desarrollo en Europa según Belimunt et al. (2000). Los requerimientos generales para niveles de comportamiento en edificios y control de daños presentados en el Capítulo 2 del FEMA 273 (1997) están elaborados para países en desarrollo pero pueden convertirse en una guía adecuada para valorar daños en otras -6-
regiones sísmicas según sean elementos verticales, horizontales, arquitectónicos, de instalaciones y de componentes no estructurales. Una vez definida qué es la vida útil y cuáles son sus alcances, el tema debe enfocarse de forma holística, sistemática y comprensiva, involucrando un análisis interdisciplinario. Debe ser considerada como el resultado de las acciones coordinadas y realizadas en todas las etapas del proceso constructivo, el que debe incluir necesariamente el uso de la vivienda con la inspección, monitoreo y mantenimiento predictivo y correctivo para alcanzar una consideración correcta y sistemática de la vida útil.
METODOLOGÍA DE TRABAJO Este trabajo se inició con un relevamiento de las viviendas de interés social construidas en las dos épocas analizadas y sus resultados en Pizarro et al. (2003) señalaron la necesidad de profundizar los aspectos de durabilidad respecto a la vida útil de las construcciones. También se realizaron encuestas cuyos principales resultados obtenidos señalaron: - que los usuarios de las viviendas cuentan con documentación técnica (plano general y de estructura) pero sin manual de uso o de mantenimiento. - que se detectan importantes patologías en lo que respecta a instalaciones sanitarias y eléctricas, lo que afecta también la durabilidad de la estructura. - que se señala la falta de confort térmico, acompañado de un elevado consumo energético en invierno y falta de ventilación adecuada para el verano. - que en general las viviendas tienen poco confort acústico. En este trabajo se presenta la evaluación de los dos sistemas constructivos de viviendas de interés social más utilizados en la Provincia de Mendoza en vistas a su análisis de vida útil en lo que respecta a seguridad, habitabilidad y durabilidad para posibilitar el planteo de soluciones constructivas más adecuadas. El sistema tradicional tiene mampostería cerámica maciza enmarcada por arriostramientos de hormigón armado y el sistema no tradicional corresponde a un sistema mixto de arriostramiento de perfilería metálica con cerramientos de mampostería cerámica maciza.
RESULTADOS Respecto a la seguridad De la base de datos conformada con los relevamientos de las encuestas y los trabajos de patología de viviendas realizadas en el periodo 2000-2004 en el CeReDeTeC han permitido detectar que los requerimientos básicos de seguridad en viviendas de interés social cumplimentan las normas y reglamentos sismorresistentes vigentes, si bien se detecta un problema legal ya que en la Provincia de Mendoza conviven tres normas diferentes según los departamentos: la normativa nacional que es de aplicación obligatoria en obras federales y dos códigos sismorresistentes locales, el Código de Construcciones Antisísmicas (1970) y el Código de Construcciones Sismorresistentes (1987), los que son adoptados por cada municipio. En ambos casos, la aplicación del código en viviendas de interés social da por resultado, desde el punto de vista de la seguridad estructural, una adecuada estructura sismorresistente para los sismos de diseño, cuando se usa la mampostería cerámica -7-
tradicional encadenada por arriostramientos solidarios verticales y horizontales de hormigón armado reglamentarios. Los requisitos de seguridad en viviendas de interés social con sistemas constructivos no tradicionales, requieren de ensayos a escala natural para evaluar su comportamiento, en especial en lo referente a uniones, que son los puntos débiles en cualquier sistema constructivo sometido a acción sísmica. Se han detectado construcciones que no cuentan con CAT (Certificado de Aptitud Técnica) por tratarse de combinación de materiales tradicionales (caso de encadenados de acero con mampostería de cerramiento) pero cuyo funcionamiento efectivo ante acciones horizontales no siempre está bien resuelto. En este caso, el Código de Construcciones Antisísmicas (1970) no tiene contemplado esta situación. El Código de Construcciones Sismorresistentes (1987) establece pautas de diseño estructural como construcciones mixtas. Las disposiciones nacionales tienen implementada la figura del CAT, pero las construcciones no mantienen los detalles constructivos de los ensayos de laboratorio, por lo tanto no hay certeza en cuanto a su real comportamiento estructural. La responsabilidad legal de utilizar estos sistemas constructivos está en manos de los municip ios, que según criterios propios pueden adoptar el sistema constructivo. El requerimiento de evitar fallas en las instalaciones está en relación con los requerimientos de seguridad básicos debido a que una falla en instalaciones sanitarias puede implicar asentamientos diferenciales importantes en la estructura por cambios en la estructura del suelo o una falla en instalaciones de gas o electricidad pueden dar origen a incendios que afectarán la estructura. Indirectamente las fallas en las instalaciones incluye el uso del suelo, ya que no siempre los terrenos más baratos son aprovechables para instalar viviendas de interés social (zona de vaciaderos de residuos no consolidados, laderas deslizables, etc), donde el efecto de fallas en instalaciones que aporten agua, generan problemas estructurales significativos. Las características geotécnicas de algunos de los suelos del Gran Mendoza señalan la necesidad de controlar el aporte de humedad para evitar patologías o bien controlar el contenido de sales agresivas para el hormigón armado, respetando los aspectos de diseño de fundaciones como los que figuran en el Código de Construcciones Sismorresistentes (1987). Otro requerimiento es que las viviendas de interés social deben responder a necesidades sociales, ajustando el diseño y la tecnología a elementales normas de prevención de accidentes y dificultando el acceso de intrusos (carpintería adecuada, rejas, etc,). Este requerimiento muchas veces es obviado por razones de costos. El diseño con materiales que permitan en caso de incendio la evacuación de la vivienda en un tiempo prudencial es prioritario en las especificaciones de las viviendas de interés social, requerimientos establecidos en los códigos de edificación municipales.
Respecto a la habitabilidad De la base de datos conformada con los relevamientos de las encuestas y los trabajos de patología de viviendas realizadas en el periodo 2000-2004 se han detectado los aspectos más significativos a tener en cuenta respecto a la habitabilidad de la vivienda de interés social.
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La clasificación bioambiental para la Provincia de Mendoza según Norma IRAM 11603 (1996) señala que las viviendas de interés social se pueden ubicar en cuatro zonas muy distintas: desde la zona IIIa (templado cálido de gran amplitud térmica), IVa y b (templado frío de gran amplitud térmica), V (frío) y VI (muy frío), por lo que soluciones únicas en este aspecto pueden no ser útiles en climas muy rigurosos en el extremo de la clasificación. Las normas sobre habitabilidad no reproducen la realidad sino que son un instrumento a través del cual un modelo matemático establece pautas mínimas para verificar el riesgo de condensación. La condensación es un fenómeno muy complejo, variable en el tiempo y en distintos lugares de la vivienda, cambia con la altura y la ubicación del mobiliario. Se puede detectar que las soluciones constructivas estudiadas, aún cumpliendo las exigencias normativas mínimas de transmitancia térmica para el Nivel C, el menos exigente de la norma IRAM 11605 (1996) y norma IRAM 11625 (1999) no garantizan las condiciones mínimas de higiene y salubridad habida cuenta que no contemplan los efectos concurrentes de otras variables que actúan simultáneamente: filtración de agua por fisuras o juntas constructivas, humedad por capilaridad, humedad residual de obra, presencia de puentes térmicos, condensación intersticial por ausencia o insuficiencia de barreras de vapor. La condensación superficial es de rápida apreciación y no es tolerable que se produzca en ambientes que no sean cocina o baño. La condensación intersticial, que no puede ser percibida inmediatamente, es la que produce mayores problemas en la estructura de la vivienda. Por ello la norma IRAM 11630 (2000) considera que en viviendas, el riesgo de condensación aumenta considerablemente cuando el volumen sea reducido, el grado de ventilación sea bajo o la producción de vapor de agua supere los niveles corrientes y plantea el ajuste del diseño de las condiciones ambientales. Los problemas de condensación, ya sea superficial o intersticial, se manifiestan estacionalmente en el invierno. Las diferentes condiciones ambientales entre ambiente interior y exterior produce la difusión del vapor, dependiendo del espesor del cerramiento y de la permeabilidad al vapor de agua del mismo. La condensación intersticial produce la disminución de la capacidad aislante de los cerramientos, por lo tanto los mismos materiales ubicados en diferentes posiciones pueden dar resultados opuestos. Los cerramientos no son homogéneos ni continuos, ya que existen encuentros de muros, losas, estructuras, etc., por lo que, en el coeficiente de trasmisión deben incluirse los coeficientes de trasmisión de esos puntos singulares o "puentes térmicos", con lo que se obtendrá un coeficiente de trasmisión global del conjunto o de trasmisión útil. En zona sísmica algunos puentes térmicos son inevitables, como es el caso de encuentros de encadenados de hormigón armado en esquinas, donde se produce una condensación superficial que puede confundirse con fallas en la aislación hidrófuga. Las condiciones acústicas de los materiales tradicionales utilizados para viviendas de interés social apenas cumplen los requisitos mínimos de confort acústico.
Respecto a la durabilidad
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De la base de datos conformada con los relevamientos de las encuestas y los trabajos de patología de viviendas realizadas en el periodo 2000-2004 han permitido detectar los aspectos más significativos a tener en cuenta en la durabilidad de la vivienda de interés social. Los códigos locales y nacionales vigentes no incluyen en forma directa los aspectos de durabilidad de estructuras de hormigón y de acero. El tema mantenimiento es de primordial importancia para asegurar la vida útil mínima. Tema éste que tampoco es tenido en cuenta ya que los usuarios no cuentan con manuales de mantenimiento de sus viviendas. Solamente la Disposición Nº 18 de la Subsecretaría de Vivienda (2000) estipula una vida útil mínima de 30 años, asociada con el tema financiero, ya que en los aspectos técnicos es muy amplia conceptualmente pero no restrictiva en cuanto a la aplicación. Es en el Proyecto de Reglamento CIRSOC 201-02 (2002) que se pauta el tema durabilidad en forma directa en el diseño de estructuras de hormigón armado.
ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS Respecto a la seguridad Se considera imprescindible el uso de reglamentaciones actualizadas para el diseño de estructuras sismorresistentes que incluya los aspectos de resistencia, durabilidad y mantenimiento cuando fuera necesario.
Respecto a la habitabilidad Del análisis de crecimiento de una vivienda tipo de interés social con módulos en función de necesidades familiares, el resultado del balance térmico para calefacción, teniendo en cuenta una condición media para el Gran Mendoza indica lo presentado en la Tabla Nº 1, observándose que las necesidades de kcal/hora se manifiestan en la medida que aumentan las influencias de las zonas húmedas en la vivienda.
Módulo
Descripción del módulo
1 2 3 4 5
1 dormitorio + 1 cocina + 1 baño 1 + 2 dormitorios 2 + lavandería 3 + comedor 4 + cochera
Balance térmico en kcal/h 2498 3928 4835 5517 6575
Porcentaje del balance 38,0 59,7 73,5 83,9 100,0
Incremento en porcentaje 38,0 21.7 13.8 10.4 16.1
Tabla Nº 1: Balance térmico de una vivienda de crecimiento modular
Si se verifica el riesgo de condensación superficial de acuerdo a la norma IRAM 11625 (1996) para la mampostería cerámica maciza (ladrillón), que es el material más utilizado, según las zonas ambientales que corresponden a la Provincia de Mendoza, se pueden obtener los resultados presentados en la Tabla Nº 2.
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Zona III a IV a IV b V VI
Ti ºC 18 18 18 18 18
TDMN ºC -3,1 -0,3 -6,7 -6,6 -9,3
∆T ºC 21,1 18,3 24,7 24,6 27,3
R Rsi 2 m .K/W m .K/W 0,412 0,17 0,412 0,17 0,412 0,17 0,412 0,17 0,412 0,17 2
τ ºC 8,11 7,03 9,49 9,45 10,49
θi ºC 9,89 10,97 8,51 8,55 7,51
Tr ºC 12 12.9 10.5 10.5 9
Riesgo Si Si Si Si Si
Tabla Nº 2: Verificación del riesgo de condensación superficial [17] Para todas las zonas se verifica que hay riesgo de condensación superficial para el tipo de muro de cerramiento utilizado, con revoques en ambas caras. Lo mismo ocurre en el caso que se dejara la mampostería vista por el exterior con solo la junta rehundida. Con los valores de transmitancia térmica de muros obtenidas empleando la norma IRAM 11601 (1996), se verifica si cumplen o no las condiciones mínimas de habitabilidad para los niveles de confort higrotérmico de la norma IRAM 11605 (1996) en la Tabla Nº 3.
Zona III a IV a IV b V VI
TDMN ºC -3,1 -0,3 -6,7 -6,6 -9,3
Nivel A Nivel B Nivel C Cumple Recomendado Medio Mínimo Nivel mínimo m2 .K/W W/m2 .K W/m2 .K 0,412 2,27 0,33 0,91 1,59 No 0,412 2,27 0,38 1,00 1,85 No 0,412 2,27 0,295 0,78 1,34 No 0,412 2,27 0,293 0,77 1,33 No 0,412 2,27 0,27 0,72 1,23 No R
K
Tabla Nº 3: Verificación del nivel de confort higrotérmico [16]
En este caso los muros de las viviendas de interés social evaluados no alcanzan a cumplir el nivel mínimo de confort higrotérmico de invierno ni de verano. Si se verifica el riesgo de condensación intersticial según norma IRAM 11625 (1999) para la mampostería cerámica maciza (ladrillón) según las zonas ambientales que corresponden a la Provincia de Mendoza para todas las zonas hay riesgos de condensación intersticial con los materiales y terminaciones utilizadas. En las Figuras Nº 1 y Nº 2 se presentan los resultados para distintas combinaciones de la posición de revoques en la mampostería utilizada y los ejemplos de patologías de condensación encontradas en viviendas de interés social después de seis años de uso.
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Figura Nº1.: Evolución de temperaturas en muro de ladrillón con revoque en ambas caras con riesgo de condensación intersticial en zona III a y patología bajo antepecho de ventana
Figura Nº 2.: Evolución de temperaturas en muro de ladrillo visto con riesgo de condensación intersticial para Zona III a y patologías del muro interior y exterior. En la Figura Nº 3 se presenta el resultado esperado según norma en el caso de utilizar otro material de cerramiento que no estima riesgos de condensación intersticial en zona climática III a. En este caso es un panel tipo sandwich de chapa con una pintura a base de poliuretano. - 12 -
Figura Nº 3.: Evolución de temperaturas en muro compuesto sin riesgo de condensación intersticial para Zona IIIa. En estos casos importa significativamente el tiempo de uso de la vivienda, si es diario completo o si es diario intermitente y el número de habitantes de la misma. En la Figura Nº 4 se presenta la disposición de estructura metálica con el sistema constructivo no tradicional y los lugares donde se producirá condensación intersticial, que afectará el hierro produciendo corrosión si no se crean detalles de evacuación del agua o una adecuada ventilación, previo a una pintura anticorrosiva en el interior de la estructura.
Figura 4.: Detalles constructivos de la estructura de acero que será afectada por la condensación intersticial.
Respecto a la durabilidad La evaluación de condensación superficial e intersticial en las estructuras sismorresistentes estudiadas indican que es necesario evitarlas para no afectar el acero de las armaduras de encadenados. En general a temperatura ambiente y una atmósfera - 13 -
seca como la de la Provincia de Mendoza, la corrosión podría ser ignorada a los fines prácticos, pero cuando hay presencia de humedad o medio agresivo, es de importancia vital para la vida útil en servicio. En una estructura de hormigón armado el recubrimiento debe actuar como suficiente protección en tanto el hormigón no presente permeabilidad al agua o al vapor de agua. Los requerimientos de los códigos vigentes son adecuados, siendo el principal problema detectado, la carbonatación cuando se evalúa durabilidad o problemas de falta de compactación adecuada cua ndo se trata de técnica constructiva. En el caso de estructuras metálicas el diseño debe contemplar la conveniencia de evitar lugares que favorezcan el estancamiento de líquidos o sólidos, la formación de pares galvánicos y rendijas que incentivan el desarrollo de la corrosión. El principal método de protección del acero se generar una barrera física entre el metal y el ambiente agresivo mediante un recubrimiento protector y mantener una ventilación adecuada sostiene Helene (1996). Hay distintos tipos de protecciones para el acero, los que se pueden ordenar desde el punto de vista de costo de menor a mayor: protección orgánica con pinturas anticorrosivas, protección inorgánica con pinturas ricas en zinc o protección metálica con baño de zinc (inmersión en caliente, proyección o electrodeposición). La selección de la protección debe tener en cuenta la severidad del medio ambiente, la durabilidad deseada y la probabilidad de realizar trabajos de mantenimiento, de ahí que en obra se requiera un control más estricto para prevenirla. En zona sísmica, la concentración de corrosión en los arranques de columnas y encuentros de vigas y columnas, afectan su capacidad resistente frente a los momentos de vuelco, de ahí que la durabilidad, la habitabilidad y la resistencia están interrelacionadas. Desde el punto de vista de la técnica constructiva, la zona inferior de las columnas presenta patologías por falta de compactación del hormigón colocado con nidos de abeja o huecos sin llenar.
CONCLUSIONES • Las reglamentaciones vigentes para la construcción tradicional de viviendas, con mampostería encadenada solidariamente con estructuras de hormigón armado, son adecuadas pero no suficientes para asegurar una vida útil compatible con el mantenimiento y uso, ya que solo incluyen conceptos de diseño estructural como prioritarias y en forma indirecta, los aspectos de durabilidad. • Se considera promisorio el uso de incluir en el Proyecto de Reglamento CIRSOC 201-2002 a la durabilidad como una acción más a considerar en el diseño del hormigón estructural. • Se considera que el método de previsión de vida útil para viviendas de interés social en zona sísmica es el que está basado en las experiencias anteriores. Ejemplo de ello es la evolución de los códigos sismorresistentes desde el siglo pasado en la Provincia de Mendoza en lo que respecta a estructuración sismorresistente y los pasos que a nivel nacional se están dando con el Proyecto de Reglamento CIRSOC 201-02.
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• Se considera una herramienta adecuada la aplicación de la normativa IRAM en referencia a las condiciones ambientales de materiales y sistemas constructivos para viviendas de interés social, con el fin de optimizar el uso y aplicación en forma compatible con el medio ambiente. Su evaluación es imprescindible cuando se trata de asegurar la durabilidad de materiales, estructuras o construcciones. • Siempre que se utilice un sistema constructivo no tradicional es imprescindible realizar la verificación de las condiciones ambientales e higrotérmicas en forma teórica y su verificación in situ para ratificar los resultados de los modelos aplicados. • El ahorro de costos en los materiales utilizados atenta contra la durabilidad de las estructuras y en casos de viviendas de interés social, donde por condiciones socioeconómicas los us uarios no hacen mantenimiento, obligan a profundizar el diseño arquitectónico y estructural a fin de asegurar la durabilidad mínima estimada en normas y códigos. • Es necesario incluir pautas de mantenimiento de la vivienda de interés social en los dos sistemas constructivos estudiados, a fin de evitar patologías que afecten la seguridad estructural en el corto plazo, a través de manuales de uso y de mantenimiento.
AGRADECIMIENTOS Este trabajo se ha logrado gracias al trabajo interdisciplinario de los profesionales mencionados y del resto de los integrantes del Proyecto 25/J025 de la UTN y particularmente la información brindada por los Ings. Alberto S. Fortuna e Ignacio A. Maldonado, la colaboración de las siguientes instituciones: Instituto Provincial de la Vivienda, Municipalidad de San Martín, Municipalidad de Godoy Cruz, del personal técnico, becarios alumnos y graduados de la Facultad Regional Mendoza de la Universidad Tecnológica Nacional.
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