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Introducción FUNDADORES - ASESORES Tito Livio Caldas, Alberto Silva, Miguel Enrique Caldas. PRESIDENTE Juan Alberto Castro F. GERENTE UNIDAD DE DIRECTORIOS Y CONSTRUDATA Luis Bernardo Ocampo REVISTA CONSTRUCCIÓN METÁLICA DIRECCIÓN EDITORIAL Hernando Vargas Caicedo Investigación Sergio Villamil Fotografía Jorge Pulido Ilustraciones Sergio Villamil, Leonardo Perez Diseño y diagramación Angélica Patricia Gómez Batista Depto. de Diseño Publicaciones Especializadas Legis Tráfico de Materiales Leonardo Morales Impresión Legis S.A. CONSTRUDATA Gerente Juan Guillermo Consuegra jconsuegra@legis.com.co Jefe de Mercadeo Paula Andrea Marin paula.marin@legis.com.co Coordinador de Ventas Rene León rene.leon@contru.legis.com.co Departamento Comercial Publicidad Gerente: David Barros Ventas: Mario Chala, Luis Carlos Duque

ISSN: 1900-5385 Edición No. 4

Presentación

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Noticias

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Historia La industria del acero en Colombia Reportaje

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ConstrucciónMetálica

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Centro social COMPENSAR calle 94 Bogota Historia

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Cubriendo la estructura: sistemas, materiales, tendencias Reportaje

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Nueva cubierta del velódromo Alcides Nieto Patiño Análisis

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Cultura de calidad en la construcción metálica en Colombia Análisis Juntas en edificios de acero

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Reportaje Gráfico

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Acerías Paz de Río S.A. Referencias

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Galería Bibliográfica Análisis

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Protección pasiva contra incendio Galería Gráfica

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Proyectos metálicos Índice de FICHAS TÉCNICAS

La información técnica de productos fue suministrada directamente por cada fabricante y LEGIS S.A. no asume ninguna responsabilidad, implícita o explícita, sobre la utilización que de ella se haga, así como tampoco por el contenido, la forma o el fondo de los avisos publicitarios, incluido el uso de fotografías, marcas y/o patentes. Las opiniones expresadas por los autores de cada artículo individual no reflejan necesariamente las de Legis S.A. Legis S.A. se reserva los derechos de autor sobre el material de la presente edición, que no puede reproducirse por medio alguno sin previa autorización escrita.

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Índice de anunciantes

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presentación

De los huesos a la piel En este número se presentan trabajos que desarrollan aspectos del conjunto constructivo que las estructuras metálicas configuran, examinando experiencias que contribuyen a entenderlas como un conjunto que exige apropiada coordinación. Gabriel Valencia desarrolla en su amplio artículo la definición y manejo de las juntas de dilatación en las estructuras. Luís Mariano Upegui nos presenta el cuadro del problema de la protección al fuego de las mismas. Juan José Montañez aporta en entrevista su visión sobre el desarrollo en nuestro medio del proceso de calidad para las estructuras metálicas. Del reciente libro de Andi-Fedemetal se divulgan aspectos básicos sobre los antecedentes, procesos y materiales que la industria siderurgica ha desarrollado en el

país. En nuestro propio texto introducimos la dinámica del desarrollo de la piel o envolventes arquitectónicas para consolidar el conjunto de la edificación contemporánea. Como estudios de caso de obras metálicas recientes destacadas en nuestro medio, se presentan la cubierta del velódromo de Cali y el nuevo edificio del centro social de Compensar en Bogotá. Se incluyen las habituales secciones sobre noticias, fichas de proyectos metálicos en Colombia, fichas bibliográficas sobre publicaciones internacionales en el tema y fichas de productos de la industria nacional para la construcción metálica.

Pabellón metálico en la Quinta de Bolivar Arquitectura metálica en un contexto patrimonial y paisajístico Con el diseño arquitectónico de un equipo profesional del Ministerio de Cultura se llevó a cabo recientemente la construcción de un edificio metálico en el predio de esta importante área patrimonial de la ciudad. La intención en este proyecto fue brindarle a la Quinta unas nuevas oficinas administrativas donde su personal tuviera una relación directa y abierta con su entorno, en su mayoría de bosque. Además, se observan las cubiertas entejadas de la Quinta de Bolívar simbolizando la vigilancia que ejerce la administración sobre el terreno. El edificio se ubica detrás de una cortina de árboles que enriquecen su visual y a la vez camuflan su estructura evitando ser vista desde el monumento. Ver ficha técnica en esta publicación.

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NOTICIAS

Noticias Breves Premio Talento Corpacero Este reconocimiento, que por primera vez se institucionalizó dentro de la programación oficial de la XX Bienal Colombiana de Arquitectura en Noviembre de 2006, reconoció los proyectos construidos en acero que han aportado al desarrollo urbano y social de las ciudades. El Jurado calificador compuesto por el Arq. Ricardo Navarrete, presidente de la Sociedad Colombiana de Arquitectos (SCA), el Ing. Hernando Vargas Caicedo de la revista Construcción Metálica y el Arq. Oscar Rodríguez, Decano de la Facultad de Arquitectura de la Universidad América y Presidente de ACFA, eligió a los ganadores en las diferentes categorías. En la categoría de Profesionales se inscribieron los proyectos que concursaron para la Bienal, en los que se utilizaron productos en acero de Corpacero. Se tuvo en cuenta el impacto del proyecto sobre el desarrollo y exploración tecnológica, el servicio a la comunidad para el cual está construído y el uso del acero como parte esencial del conjunto arquitectónico y estructural.

Categoría Profesionales

Categoría Estudiantes

El ganador del premio en la categoria Profesionales fue el Edificio Cámara de Comercio (Sede Cedritos, Bogotá), de A.I.A. S.A. y Convel S.A. del cual dijo el jurado: El proyecto fue seleccionado por su manejo integral del acero para resolver las propiedades constructivas y funcionales y al mismo tiempo representar una imagen corporativa que integra a la comunidad dentro del proyecto. En las fachadas, cortes y en las plantas arquitectónicas se observa con claridad el logro tecnológico que permite mayores luces en planta libre, las vigas estructurales facilitan la interrelación entre la estructura y los sistemas de redes y servicios. Elementos en acero como escaleras que son parte integral del edificio muestran una hábil integración de la escalera de emergencia al exterior de la fachada, ayudando a definir la arquitectura del edificio. El jurado calificador y Corpacero distinguieron la participación de otras obras dentro de esta categoría a las cuales otorgó las siguientes menciones:

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Mención especial Portales y Patios de Mantenimiento Transmilenio NQS – Suba

Erick Halldat y Daniel Bonilla

Mención Categoría Industrial Protabaco (Zona Franca, Santa Marta)

Reines Awenstern y Cia.

Mención Categoría Institucional Parque de los Deseos (Medellín)

Juan Felipe Uribe de Bedout

Mención Categoría Comercial Centro Comercial Palmetto Plaza (Cali)

Eduardo Gómez y Arq. Asociados

Mención Categoría Espacio Interior Edificio Torres de Astorga (El Poblado, Medellín)

Gérman Zarate E.

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Contó con el apoyo de la Organización Colombiana de Estudiantes de Arquitectura (OCEA) para la divulgación e inscripción de los alumnos interesados en todo el país. El ejercicio académico incluía la aplicación de los productos fabricados por Corpacero. Se evaluó la innovación en el diseño y apropiado uso del material en soluciones de diseño arquitectónico, mobiliario interior y urbano. Participaron proyectos de estudiantes de Bogotá, Cali, Medellín, Manizales, Pamplona y Bucaramanga.

Primer puesto Un Espacio Dos Tiempos (Cine Bar)

Alumnos de la Universidad Nacional (Bogotá)

Segundo puesto Linterna Urbana (Librería)

Alumnos de la Universidad del Valle (Cali)

Tercer puesto La Divina Creación (Cafetería)

Alumnos de la Universidad Santo Tomás (Bucaramanga)


Noticias Breves

50 años de Industrias Ceno Industrias Ceno S.A. nació en 1956 como “Estructuras Ceno de Antioquia”, gracias a la iniciativa de tres jóvenes visionarios que adoptaron la patente de los alemanes Ernest Cvikl y Omar Nerath (de cuyas iniciales se desprende el nombre de la compañía) para la fabricación de estructura metálica en varilla redonda, base de la producción inicial de la empresa. Desde sus inicios, la compañía ha participado en la construcción y en el desarrollo de las plantas de producción de importantes empresas del país como Compañía de Empaques, Federación de Cafeteros, Fabricato, Coltejer y ENKA de Colombia. En la década de los 70, CENO afrontó uno de los más importantes retos: la fabricación y el montaje de la estructura superior del edificio Coltejer, símbolo de la región Antioqueña. En esta misma década, Estructuras Ceno de Antioquia incursionó en la fabricación de torres de transmisión de energía, torres de telecomunicaciones y estructuras para subestaciones, gracias a la construcción de la planta de galvanizado en caliente por inmersión. Participó en proyectos como el establecimiento de la infraestructura para telecomunicaciones en el país con la fabricación de las primeras torres de Inravisión y en proyectos de transmisión con E.P.M. e I.S.A., con penetración en Centroamérica. Obras como la fabricación de los puentes para el ferrocarril del Cerrejón marcaron el inicio de una nueva época con la tecnificación de la empresa y la consolidación de las prácticas de aseguramiento de calidad. Motivada por los retos de la economía y con una clara conciencia de diversificación, a mediados de los años 80 nació la línea MECANO, pionera en el desarrollo del sistema de bandejas portacables en el país. Nuevas líneas de negocio como Soluciones Integrales de Almacenamiento –ALMACENO– y la línea de DEFENSAS VIALES, se convirtieron en áreas productivas claves de la empresa y en parte vital de su proyección actual y futura. Adicionalmente cuenta con una planta de recubrimientos metálicos en Medellín. En la última década ha afrontado un importante proceso de renovación generacional y tecnológica frente al mejoramiento de la infraestructura para el crecimiento del país, con presencia en todos los sectores de la economía y operaciones comerciales en las zonas Centro y Norte del país y mercados internacionales como Estados Unidos, Centro América, el Caribe y el Grupo Andino.

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aceral s.a.

“Mas de 40 años de experiencia a su servicio” Línea Metalmecánica •

Equipos de Transporte

Tanques y Amoblamiento Urbano

Estructuras Metálicas

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Acero Estructural de Colombia S.A. Calle 40S No. 68A - 76 Commutador 7103599 A.A 12291 - Fax: 7106643 www.aceral.com.co comercial@aceral.com.co


HISTORIA

La industria del acero en Colombia

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La industria del acero en Colombia

Selecciones del libro “Historia y proceso siderúrgico” editado por la Cámara Andi-Fedemetal y reproducidas con su autorización.

E

L Comité Siderúrgico Colombiano, que reúne las siderúrgicas colombianas y empresas e instituciones representativas de la cadena de valor de la actividad siderúrgica en el país, publicó a finales de 2006 el libro La industria del acero en Colombia 2005: Historia-Proceso-Mercado-Industria-Comercio, una importante publicación de 230 páginas que cubre en siete capítulos aspectos del proceso siderúrgico, el mercado del acero en el mundo, la industria siderúrgica nacional, comercio exterior, normatividad y medio ambiente, contribución de la cadena siderúrgica a la economía, el sector siderúrgico en la negociación del TLC (anteriormente reseñado en la revista Construcción Metálica No.3), glosario de términos y estadísticas de comercio exterior.

© 2006 JupiterImages Corporation

Se presentan a continuación selecciones de algunos capítulos de esta publicación, amablemente facilitados por la Cámara Andi-Fedemetal.

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HISTORIA ¿Qué es el acero? • El acero es una aleación o combinación de hierro y carbono en proporciones que oscilan entre 0,03% y 2% de carbono. Para mejorar algunas de sus propiedades puede contener también otros elementos. • Una de sus características es admitir el temple, con lo que aumenta su dureza y su flexibilidad. • Más del 98% del acero es hierro altamente refinado, y por ello se consi­dera como una “aleación ferrosa”, a diferencia de otros metales y aleaciones que no contienen hierro y se denominan “no ferrosos”. • Por ser el hierro el principal componente del acero, su fabricación comienza con la reducción de hierro. A este proceso se le conoce como “producción de arrabio” el cual se convierte posteriormente en acero de diversas calidades y presentaciones, dependiendo del uso para el cual es fabricado. • La industria dedicada a la producción de acero se denomina “Industria Siderúrgica”.

Historia del acero en el mundo • No se conoce con exactitud la fecha en que se descubrió la técnica de fun-

PRIMERA ETAPA: Reducción Mineral

Figura 2 etapas en la producción de acero

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dir mineral de hierro para producir un metal susceptible de ser utilizado. • Los primeros utensilios de hierro descubiertos por los arqueólogos en Egipto da­tan del año 3.000 a.C., y se sabe que antes de esa época se empleaban adornos de hierro. Los griegos ya conocían hacia el 1.000 a.C. la técnica, de cierta comple­jidad, para endurecer armas de hierro mediante tratamiento térmico.

En ocasiones esta técnica de fabricación producía accidentalmente auténtico acero en lugar de hierro forjado.

• Las aleaciones producidas por los primeros artesanos del hierro (y, de hecho, to­das las aleaciones de hierro fabricadas hasta el siglo XIV d.C.) se clasificarían en la actualidad como hierro forjado. Para producir esas aleaciones se calentaba una masa de mineral de hierro y carbón vegetal en un horno o forja con tiro forzado. • Ese tratamiento reducía el mineral a una masa esponjosa de hierro metálico

llena de una escoria formada por impurezas metálicas y cenizas de carbón vegetal. Esta esponja de hierro se retiraba mientras permanecía incandescente y se golpeaba con pesados martillos para expulsar la escoria y consolidar el hierro. • El hierro producido en esas condiciones solía contener un 3% de partículas de escoria y un 0,1% de otras impurezas. En ocasiones esta técnica de fabricación producía accidentalmente auténtico acero en lugar de hierro forjado. Los arte­sanos del hierro aprendieron a fabricar acero calentando hierro forjado y carbón vegetal en recipientes de arcilla durante varios días, con lo que el hierro absorbía suficiente carbono para convertirse en acero auténtico. • Después del siglo XIV se aumentó el tamaño de los hornos utilizados para la fun­dición y se incrementó el tiro para forzar el paso de los gases de combustión por la carga o mezcla de materias primas. En estos hornos de mayor tamaño, el mineral de hierro de la parte superior del horno se reducía a hierro metálico y a continuación absorbía más carbono como resultado de los gases que lo atravesa­ban. El producto de estos hornos era el llamado arrabio,

SEGUNDA ETAPA: Producción de Acero


La industria del acero en Colombia

1200 1000

Mmt

800 600 400 200 0 1950

1960

1970

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1990

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2001

2003

2005

FIGURA 1 PRoDUCCIóN DE ACERo lÍQUIDo EN El MUNDo 1950-2006

una aleación que funde a una temperatura menor que el acero o el hierro forjado. El arrabio se refinaba después para fabricar acero. • La producción moderna de acero emplea altos hornos que son modelos perfeccionados de los usados antiguamente. El proceso de refinado del arrabio mediante chorros de aire se debe al inventor británico Henry Bessemer, que en 1855 desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre. Desde la

década de 1960 funcionan varios minihornos que emplean electricidad para producir acero a partir de chatarra. Sin embargo, las grandes instalaciones de altos hornos continúan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral de hierro.

Historia del acero en Colombia • En Colombia la industria siderúrgica reciente nace con el descubrimiento de los primeros yacimientos de mine-

ral de hierro en 1823 en la región de Pacho, Cundinamarca. Se instaló la Ferrería de Pacho y posteriormente fueron naciendo otras como la de Amagá en Antioquia, la de Samacá en Boyacá y la de la Pradera en Subachoque, ferrerías que pronto suspendieron definitivamente su producción. • El 5 de Agosto de 1938 se constituyó lo que entonces se llamaría Empresa Siderúrgica S.A., conocida mas adelante como Siderúrgica de Medellín S.A.

TERCERA ETAPA: laminación Acero

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HISTORIA

• ANGULOS: ACASA, DIACO, ACERO BOYACA. METALORIENTE, SIDERAL

• PLATINAS: SIDELPA, DIACO, ACERO BOYACA. METALORIENTE

• CANALES U: ACASA, DIACO

• CUADRADOS: DIACO, SIDEBAL, ACEROS BOYACA, METALORIENTE, SIDOC

• VIGAS (I, H, T): IMPORTADOS

Figura 3 PERFILES PRODUCIDOS EN COLOMBIA

Simesa, posteriormente adquirida por Diaco S.A. • En 1940 el IFI se fijó como meta impulsar el desarrollo de la industria siderúrgica en el país. En 1942 los geólogos Benjamín Alvarado y Vicente Suárez Hoyos pre­sentaron el primer informe documentado sobre los yacimientos de Paz de Río en Boyacá, como resultado de un análisis practicado a la muestra enviada por Olimpo Gallo, confirmando la existencia del mineral de hierro en la región. También se hallaron importantes depósitos de caliza y carbón. La hacienda Be­lencito fue escogida para el montaje de la Planta por su cercanía tanto a los yaci­mientos de mineral de hierro, carbón y caliza como a las ciudades de Sogamoso y Duitama.

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• En 1947 un grupo de empresarios liderados por el ingeniero Daniel Jaramillo fun­da Siderúrgica del Muña S.A. ubicada en la sabana de Bogotá. La empresa comenzó su labor productiva como un taller artesanal fabricando pequeñas piezas de fundición gris, bronce y aluminio. Desde 1986 hace parte de Diaco S.A. • En 1954 se inaugura Acerías Paz de Río entre los municipios de Sogamoso y Paz de Río en el departamento de Boyacá. Esta siderúrgica integrada produce acero a partir del mineral de hierro (hematita) dado que la zona es rica en este mineral, así como en hulla y caliza, a diferencia de las otras siderúrgicas colombianas que son semi-integradas porque su materia prima principal es la chatarra.

• Metalúrgica de Boyacá se fundó el 12 de mayo de 1961, fruto de la unión entre industriales vascos y boyacenses. La empresa se conocería más adelante con el nombre de Siderúrgica de Boyacá S.A. y actualmente hace parte de Diaco S.A. • En el mismo año 1961 fue fundada Siderúrgica del Pacífico S.A. • En 1968 se funda Armaduras Heliacero, cuyo principal objetivo fue suministrar acero de alta resistencia para la construcción, fabricado mediante el proceso de Heliaceración o torsión a partir del material de baja resistencia. En el año de 1986 fue adquirida por Siderúrgica de Boyacá S.A. (hoy Diaco S.A) y en el año 2001 pasó a pertenecer a Proalco S.A. • En el año 1972 se creó la compañía conocida hasta 1997 como Distribuidora de Aceros Colombianos DIACO LTDA. Su objetivo fue operar como mayorista, no so­lamente de aceros sino de todos los materiales para la construcción tales como cemento, griferías, enchapados, tubería y otros. La distribuidora compraba la pro­ducción de las Siderúrgicas y a su vez la vendía a los pequeños distribuidores y ferreterías. • En 1981 se creó Siderúrgica del Caribe, ubicada en la zona industrial de Mamonal en Cartagena. • El 28 de Diciembre de 1997 las empresas Siderúrgica del Muña, Armaduras Heliacero, Siderúrgica del Caribe, Siderúrgica de Bo­yacá y Distribuidora de Aceros Colombianos se fusionaron en una sola, siendo la fusionadora Siderúrgica de Boyacá S.A. Con la fusión de las empresas, Diaco desapareció pero se conservó sul nombre como marca. Durante el año 2001 Siderúrgica de Boyacá compró a Simesa y cambió su razón social por “Grupo Siderúrgico Diaco S.A.” y a partir del primero de marzo de 2004 esta siderúrgica se conoce como “Diaco S.A.” Más adelante en la cadena, a lo largo de la historia se han creado otras industrias, entre las cuales vale la pena destacar las siguientes:


La industria del acero en Colombia

• Corpacero fue fundada en 1.961 en la ciudad de Bogotá. Se ha dedicado a la importación y transformación de láminas y planchas de acero Cold Rolled (CR) y Hot Rolled (HR) para la fabricación y comercialización de productos metalmecá­nicos como lámina lisa galvanizada, teja corrugada de zinc, tubería para conduc­ción de agua, gas, tipo conduit y para cerramiento, tuberías metálicas corrugadas, láminas para revesti-

les para naves industriales, centros co­ merciales y edificios a partir de vigas de alma llena soldadas, sistema estructural para vivienda industrializada, canastas y baldes plásticos. • Productora de Cables Limitada C I Procables Ltda C I, es una organización fun­dada en 1972 en la ciudad de Bogotá para la producción y comercialización de cables y alambres conductores eléctricos.

En 1940 el IFI se fijó como meta impulsar el desarrollo de la industria siderúrgica en el país.

miento de túneles, pisos metálicos para puentes, defensas metálicas para carretera, postes de iluminación, perfiles en “C” y en “Z” formados en frío “PERLINES”, entrepiso metálico “CORPALOSA”, cubierta estructural galva­nizada “CORPATECHO”, sistemas estructura-

• Acesco nació en 1970. Durante 25 años estuvo importando y comercializando aceros planos, aprovechando el modelo de sustitución de importaciones. Inició operaciones en Bogotá con una línea de galvanización lámina a lá­mina de 20.000 Tm. por año. En

LARGOS MINERAL FERROSOS

DIACO SIDELPA SIDENAL SIDOC ACASA APDR

LINGOTE PALANQUILLA TOCHOS

APDR PAMCOL

ACERO

CHATARRA

1996 produce en Barranquilla el primer rollo de acero laminado en frío en Colombia. El montaje del tren de laminación es considerado el desarrollo siderúrgico más importante de los últimos 25 años en Colombia y representa un gran aporte para la industria metalmecánica. • En la década de 1970 se creó Laminados Andinos S.A., industria que presta el servicio de figu­ración atendiendo el mercado de la construcción civil. Actualmente hace parte de Diaco S.A. • El 10 de octubre de 1980 se fundó Trefilados de Caldas con la producción de puntillas y varillas. Once años después fundó “Alambres Técnicos de Colombia” produciendo alambre galvanizado y de púas. Dos años más tarde las dos em­presas se fusionaron bajo el nombre de “Trefilados de Caldas” En 1995 se asoció con la empresa Bekaert dando origen a la “Productora de Alambres Colombianos S.A.” Proalco.

DIACO SIDELPA SIDENAL SIDOC ACASA APDR

RECICLADORES

PLANOS

PLANCHONES

APDR

Figura 4 FACTORES DE LA CADENA PRODUCTIVA DEL ACERO

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REPORTAJE

Centro social COMPENSAR calle 94 Bogota Planteamiento e intenciones de la propuesta de arquitectura Arq. Ramón A Quevedo R. Arq. Ricardo La Rotta C. Arq. Juan Manuel López H.

Apartes de la memoria del anteproyecto arquitectónico en el concurso convocado por Compensar y la SCA Para el proyecto es fundamental establecer una relación directa con el sistema urbano, vinculándose al perfil de la calle 94 como remate final en su extremo occidental. Asimismo, busca evidenciar la presencia de la calle 94 sobre la Autopista, eje vial de carácter metropolitano que permite proyectar al mismo tiempo el edificio a la ciudad, paramentar y conformar la esquina definiendo y completando la manzana a la cual pertenece Compensar es uno de los principales promotores de una arquitectura decidida a recuperar el valor de lo colectivo. Se propone entonces una arquitectura de configuración abierta, donde las partes se mezclan o funden entre si con total libertad y donde lo colectivo es entendido como un sistema de relaciones basado en el cruce de flujos y fuerzas mas que en formas.

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Figura 1 LOCALIZACIÓN


Centro social COMPENSAR calle 94 Bogota

Confort (Piel) Aún dentro de la compleja evolución de la arquitectura, su función principal será proporcionar cobijo, “un espacio confortable“ donde sus habitantes se protejan de las condiciones climáticas externas. El proyecto busca filtrar estas condiciones externas transformándolas y regulándolas para satisfacer los requerimientos de confort necesarios para el buen uso del edificio. La fachada y la cubierta son concebidas como un solo elemento continuo, piel útil no ornamental, que funciona como transición entre lo interno y lo externo. El diseño de la piel externa es fundamental para el proyecto y compromete la interacción de diferentes disciplinas para optimizar su capacidad útil sobre el edificio. Las instalaciones mecánicas de aire acondicionado son utilizadas como complemento y ayudan a los mecanismos naturales implementados en el diseño, creando un ahorro importante en el consumo de energía.

Optimización del uso de luz natural (iluminación) La superficie en vidrio sobre la fachada y las aberturas en los espacios sobre ambos costados garantizan luz diurna óptima en los recintos interiores.

Ventilación cruzada La presión negativa que resulta de la elevación térmica natural en el espacio sobre la fachada de convección es utilizada para dirigir aire fresco dentro y a través del edificio.

Utilización de energía almacenada Las placas en yeso del cielorraso están expuestas para absorber la masa térmica como influencia positiva en el clima interno del edificio, absorbiendo el calor y refrescando los espacios.

Protección solar (resplandor)

Figura 2 XUN ESPACIO CONFORTABLE

Las características del vidrio, celosías y parasoles son utilizadas con el fin de controlar y regular el acceso del sol. La fachada interna del bloque principal interno regula y complementa la protección solar.

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REPORTAJE Zona de transición ambiental (aislamiento contra el calor y el frío) El espacio vacío de convección sobre la fachada, entre el cerramiento interno de vidrio aislado y el vidrio de seguridad en la fachada, minimiza la perdida térmica por transmisión. Así, el espacio de transición intermedio actúa como transformador del potencial externo en condiciones de confort en el interior. Se propone la utilización de una estructura mixta en concreto y metal con el fin de responder adecuadamente a las características de cada espacio. La piel principal compuesta por la cubierta y la fachada principal funciona como un velo o membrana metálica y transparente que envuelve el cuerpo principal del edificio.

“Qué podemos hacer con una fuente de luz que está disponible cada día sin costo , es renovable, irradia 100 kilovatios hora por año sobre cada metro cuadrado de superficie terrestre, está perfectamente adaptada a las necesidades y al sistema visual humano, tiene una agradable variabilidad y ha sido admirada por antiguas culturas como los Incas, los Mayas, los Griegos, los Egipcios o los Romanos”.

Se propone el vidrio como material de revestimiento y de protección, que brinda la luz natural del sol. Su transparencia prolonga el espacio interior, proyectando y relacionando el interior con el exterior. Se proyectan los límites reales del edificio brindando amplitud a los espacios y conformando una arquitectura de configuración abierta. Espacio extrovertido capaz de comunicar sus propios movimientos y tensiones interiores. El zócalo funciona como un espacio de relación y comunicación de los sistemas internos y externos del edificio, que busca crear conexiones en el sistema propio del edificio y de éste con los de la institución y la colectividad. El eje de acceso al edificio conforma una ruta pública como camino abierto dentro del proyecto, que relaciona las zonas recreativa y de salud en un solo espacio. La concentración y diversificación de funciones ofrece la posibilidad de crear nuevas conexiones y relaciones entre los usuarios. El cine club-sala de teatro se ubica en el piso de acceso como recinto destinado a garantizar el valor comunicador del proyecto.

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Figura 3 VISTA INTERIOR DE LA FACHADA PRINCIPAL

Reto Miloni


REPORTAJE Memoria del proyecto El edificio consolida el perfil urbano sirviendo de remate al eje de la calle 94 sobre la autopista. En esta calle se plantea un acceso único al edificio a través de un gran hall de recibo que conforma una calle publica interna y relaciona los usos de Caja de Compensación y EPS en un solo espacio, suministrando a los usuarios una nueva forma de relacionarse, una nueva forma de comunicarse. Sobre la autopista el edificio se presenta como un gran referente urbano y constituye una presencia visible de Compensar en la ciudad.

El volumen Volumétricamente el edificio está desarrollado por tres componentes: el primero o zócalo, conformado por los tres primeros pisos en el que se integran las funciones más comunes del proyecto y una de las principales del edificio, como es el auditorio. Un segundo componente está conformado por los pisos 4, 5 y 6 y el tercero está compuesto por los pisos 7, 8 y la fachada occidental.

La construcción Constructivamente el edificio se desarrolla por medio de una estructura mixta en concreto y metal para responder adecuadamente a las características de cada uno de sus espacios. Del primero al sexto piso, incluídos los sótanos, se utiliza una estructura en concreto modulada con respecto a sus funciones como auditorio y piscina. Su material es el concreto blanco. Los pisos 7, 8 y la fachada principal al occidente se configuran mediante una estructura metálica que envuelve y da protección al edificio.

La arquitectura sostenible Buscando eficiencia y ahorro en los consumos energéticos de sus sistemas, el edificio se diseñó incorporándole conceptos y sistemas de arquitectura sostenible y bioclimática, aprovechando las condiciones naturales de la localización del edificio en la ciudad y utilizando las corrientes dominantes de los vien-

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Figura 4 el HALL PRINCIPAL DESDE ARRIBA

tos que generan unas zonas de presión positiva y negativa, permitiendo la circulación natural del aire al interior del edificio.

Las fachadas En su diseño y materialización, las fachadas son concebidas como pieles útiles no ornamentales para que cumplan su función especifica. La fachada occidental se desarrolla como una gran envolvente en vidrio que permite al edificio solucionar sistemas de iluminación natural, aportar amplitud visual a los espacios, disponer de protección acústica sobre la autopista y contar con sistemas de extracción de aire natural por medio del vacío de convección que

Figura 5 Planta esquematica


Centro social COMPENSAR calle 94 Bogota

se genera en el espacio que queda entre esta piel y la envolvente interna. Este aire se hace circular por los cielorrasos hasta el vacío de convección que lo expulsa del edificio, manteniendo así los espacios confortables y la carga térmica de la estructura del edificio a baja temperatura. El sistema de aire acondicionado del edificio se utiliza como complemento, y en principio solo se usa en aquellos espacios que por sus características acústicas y de carga térmica no puedan ser tratados naturalmente. Es un sistema de enfriamiento evaporativo que no requiere de refrigerantes, ahorrando energía y no utilizando de productos que contaminan el medio ambiente. Al sistema hidráulico del edificio se le incorpora la recolección de aguas lluvias de las cubiertas para utilizarlas en todos los sanitarios del edificio. Se forman dos redes de suministro a presión: una potable tomada del acueducto y otra de aguas lluvias tratadas. El edificio también tiene sistemas de automatización para el manejo de equipos, redes internas de seguridad y controles de iluminación.

Fachada flotante: criterios para su diseño Según el Ingeniero Carlos A. Novoa de la firma Ventanar, parte fundamental del concepto arquitectónico era la transparencia en el diseño del edificio, que se logró mediante una gran fachada flotante de ocho pisos de altura sin apoyo posterior, por lo cual fue necesario fabricar una estructura autoportante en acero a la cual posteriormente se adosó la estructura en aluminio y cristal de la fachada flotante. Se utilizaron perfiles en aluminio extruídos mediante matricerías especialmente diseñadas para el proyecto en secciones horizontales con una altura de 105 mm. En líneas verticales todos los cristales se dispusieron unidos a tope, contando con un empaque vinílico traslúcido que permitiera conservar el dise-

Figura 6 FACHADA A LA AUTOPISTA

ño y mantener los aspectos de hermeticidad al agua, al aire y al ruido. De otro lado, su ubicación geográfica exponía al edificio a una fuerte asoleación en la jornada de la tarde, situación que obligó al diseño de un cortasol en aluminio con perfilería extruída de sección 150 mm x 50 mm que se utilizó principalmente en el bloque de salud ubicado en el ala sur de la edificación. El cortasol mantiene durante todo el día una temperatura interna agradable sin necesidad de recurrir a inyección mecánica de aire refrigerado, lo cual se tradu-

ce en menores costos de funcionamiento y ratifica para el edificio su carácter de “green building” o edificio amigable con el medio ambiente. En tercer lugar ,su cercanía a una de las principales vías de la capital, la Autopista Norte, proveía un escenario impactante para el edificio pero también niveles de ruido que podrían poner en peligro las prácticas de salud y bienestar para la cuales el edificio se concibió. Por esta razón, la fachada visible del exterior es solo el primer eslabón en la tarea de protección contra el ruido, pues internamente cada

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REPORTAJE

Figura 7 VISTA DEL HALL HACIA LA CALLE 94

una de las oficinas, consultorios, salones de juegos, ludotecas, zonas húmedas, etc., es una segunda estructura de protección ambiental porque tienen divisiones piso-techo en cristal laminado de 10 mm o 12 mm y aluminio relleno con poliuretano, que sumado al espacio de aire que se crea en el interior del edificio entre sus dos “pieles”, provee un mecanismo eficiente para que los niveles de ruido interiores estén en todo momento dentro de un rango de confort para empleados y usuarios del complejo. En general, este es un proyecto hecho a la medida de las necesidades y de los retos impuestos por Compensar y los diseñadores, y por ello los sistemas de fachadas, cortasoles y ventaneria fueron creados específicamente para el proyecto, pues dentro del catálogo tradicional no se contaba con la solución ideal.

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EQUIPO PRINCIPAL DE DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN Arq. Ramón A Quevedo R., Arq. Ricardo La Rotta C., Arq. Juan Manuel López H. Desarrollo: Arq. Diego López, Arq. Jorge E Garzón, Arq. Diana Rengifo. Diseño Estructural: Interdico Ltda. Ing. Carlos Castro. Estudio de Suelos y Geotecnia: Espinosa y Restrepo. Ing. Carlos Restrepo Diseño Hidráulico: Plinco S.A. Ing. Carlos Javier Parrado Diseño Eléctrico: Julio Cesar García y Asociados Ltda. Ing. Julio Cesar García Iluminación: Arq. Carmenza Henao Diseño Bioclimático: Arq. Jorge Ramírez Diseño Mecánico y Ventilación: Ing. Oscar Villamizar Diseño Acústico: Construcciones Acústicas Ltda. Ing. Gonzalo Durán Seguridad y Control: Ing. Alberto Veloza Asesoría en Ventanería: Ing. Giuseppe Falcone ,Ing. Carlos Novoa - Ventanar Construcción: Constructora Obreval S.A. Gerente. Ing. Alberto S de Santamaría. Director de obra: Ing. Fernando Araque Interventoría: Payc Ltda. Ing. Mauricio Pérez Arciniegas., Arq. Martha P Cortes., Ing. Felipe Vargas Rippe Estructuras metálicas: Estructuras Metálicas ProaceroIng. Daniel Espinosa, Ing. Diego Espinosa PROMOTOR: Caja de Compensación Familiar COMPENSAR. Director: Néstor Rodríguez A. Desarrollos Físicos: Ing. Francisco Serrano P. Asesoría Arquitectónica: Arq. Alberto Miani U. Diseño Arquitectónico:


HISTORIA

Cubriendo la estructura Sistemas, materiales, tendencias Hernando Vargas Caicedo

Profesor Asociado Facultad de Arquitectura y Diseño Departamento de Ingeniería Civil Universidad de los Andes

“Material cerámico, madera y, sobre todo, hierro y zinc han ocupado el puesto de las piedras escuadradas y del mármol y sería poco conveniente continuar poniéndolas bajo falsos semblantes”1

E

l presente artículo se propone presentar un cuadro general sobre el desarrollo y direcciones que han tenido los sistemas de cerramiento exterior de edificaciones para relacionar materiales y procedimientos de diversos orígenes en un conjunto de referentes básicos que apoye su interpretación y uso.

Techando: episodios y tendencias de las cubiertas

Casa primitiva

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Un hombre desnudo bajo la lluvia cubriéndose con sus brazos en alto es la imagen que Filarete proponía en su tratado del Renacimiento sobre el origen de la arquitectura. Laugier había presentado la hipotética casa primitiva en madera en 1753 y Viollet-leDuc la había representado en 1877 como una choza cónica de ramas. Se ha dicho que la arquitectura, en efecto, sería nuestra tercera piel y los críticos como Frampton han observado la creciente diferenciación, práctica y doctrinaria, que las arquitecturas murarias han señalado respecto de los crecientemente especializados esqueletos revestidos con diversas pieles. La arquitectura vernácula en las yurtas mongoles, en las carpas bereberes, en los tepees de Norteamérica, en los paneles móviles de la casa japonesa, ha demostrado una persistente noción de adaptación dinámica al uso y al clima. La noción de Semper2 a la vista de las cabañas caribeñas de la exposición universal de 1851, es la de cuatro elementos principales: el techo, la plataforma, el fuego central y la piel envolvente exterior. Sin duda, los diversos y universales bahareques, sucesores de los cañizos, demuestran una convergencia en los cerramientos de lo textil, antecesor de lo cerámico.


Cubriendo la estructura

La historia del techo, o la del entrepiso, ha sido la de la larga búsqueda de condiciones de protección y eficacia3. Así como se diera una coexistencia entre las formas circulares o rectangulares en las plantas de la edificación en distintos tiempos y lugares, se ha encontrado una simultaneidad en el uso de techos planos o inclinados en diferentes contextos. Pero esto no ha sido tan simple y uniforme como lo demuestra el desarrollo de bóvedas, cáscaras y otros tipos híbridos de techos. Los jardines colgantes de Babilonia con bóvedas de cañón, descritos por Estrabón, sostenían una vida de jardines y terrazas de especial valor en un medio caluroso y denso4. Con menores complicaciones, el techo plano es parte medular de las arquitecturas del Mediterráneo, Yemen, Irán o el Tibet. En este último, su exigente impermeabilización convoca a una procesión de monjes y habitantes para saltar acompasadamente, al ritmo de los tambores rituales, y apisonar su terrado. Los secretos de estanqueidad se perdieron con la caída de Roma y los lectores de Vitruvio, como Perrault en el siglo XVII en las terrazas de Versalles, padecían goteras incurables. A algunos lugares de Hispanoamérica, como Cartagena y México, llegaron las terrazas con suelos apisonados, a veces de tierras salitrosas, y embaldosados sentados con morteros de cales y cenizas. Desde las pruebas con fieltros saturados de brea en Escandinavia, en el norte de Europa se fueron dando experimentos a mediados del siglo XIX para producir cartones embreados y morteros de virutas con propiedades impermeables.

Techos y entresuelos después de la Revolución Industrial

Casa japonesa

Babilonia

Hasta la llegada del hierro y el acero, a finales del siglo XVIII, los entrepisos habían sido asunto de envigados en madera o abovedados en piedra y fueron multiplicados en subtipos con la ayuda de los bloques cerámicos y de concreto, ahora apoyados sobre un catálogo creciente de viguetas. Es claro que los enamorados de la recién nacida tecnología del hormigón armado, como Garnier, Coignet y Perret, tenían en sus diversas obras una inocencia optimista sobre la capacidad de las losas planas para enfrentar los climas. Para 1905 el ASTM reconoce el sistema de techo de composición, armado por capas, para el que se presume una vida entre 10 y 20 años. Los arquitectos, con el mundo de la construcción mediterránea como referente y Le Corbusier a la cabeza, encuentran en el techo plano una plataforma ideológica para propugnar por una vida de azotea, social e higiénica, para demoler el techo inclinado y sus resquicios. Como en los barcos, íconos de los libros manifiesto de la época, los arquitectos posan en las terrazas, poco a poco ajardinadas. A mediados de los 1920s se van proponiendo detalles de impermeabilización y materiales como la calandrita, el cartón-cuero, los cementos volcánicos hacen parte de un nuevo repertorio indispensable para apoyar la incontenible popularización internacional de la arquitectura moderna en concreto con losas planas. En obras colombianas como la flamante Ciudad Universitaria de 1937, detrás del ático y de los paramentos blancos de sus edificios de época, se ocultaban humildes techumbres de tejas de barro. Para la postguerra se tendrán finalmente impermeabilizaciones de membrana más desarrolladas que consolidarán esta tendencia, ampliándolas de rígidas a elásticas. Partes del sistema de techos planos, las azoteas ajardinadas o no transitadas, las claraboyas y lucernarios fueron especializándose y normalizándose. Después de la fiebre del hormigón translúcido en forma de bloques de vidrio, hoy se tienen los plásticos en variantes de poliéster reforzado, PVC rígido y polimetacrilato de metilo5. Como ejemplo, en la práctica mexicana a principios del nuevo milenio, los tipos más comunes de cubiertas eran paja, madera, zinc, plomo, asbesto cemento y aluminio6.

Versalles

Ciudad universitaria

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HISTORIA Genética de las cubiertas

Materiales Vegetales

Las cubiertas inclinadas habían empezado con materiales vegetales y, en ciertas regiones, con pizarras como elementos naturales accesibles. Hidalgo nos muestra un conjunto de métodos en los que las hojas de palmas, las gramíneas y las ciparáceas se disponen para las cubiertas a partir de las múltiples tradiciones en varios continentes7. Se ha indicado que en sus eras sucesivas desfilan la paja, la madera, las piedras, las cerámicas, el concreto, el fibrocemento, el vidrio, el metal, los materiales bituminosos y, finalmente, los relativamente recientes materiales sintéticos. No solo han cambiado los materiales sino, por supuesto, los formatos y los lenguajes: de los manojos, piezas y láminas, hemos pasado a los rollos flexibles. Como en la botánica, en las cubiertas abundan los intentos clasificatorios según los distintos autores: formas inclinadas, horizontales, tridimensionales; configuraciones de cáscaras, colgantes, bóvedas, madera, piedra, acero, concreto; disposiciones en diente de sierra, dos aguas, faldones, empizarradas, de tablas alistonadas; armaduras en cerchas clásicas, marcos rígidos o sistemas de nudos; ordenamientos por tipologías, estructuras, entramados, impermeabilizaciones8,9,10. En la Grecia clásica se había dado una monumentalización del techo, con un desarrollo importante de piezas del tejado, y los etruscos habían aportado una gran carga decorativa con su policromía y figuras en terracotta. El tectum romano significaba a la vez techo y casa. Estas insulas, domus o villas tenían techos a una o dos aguas, y abovedados en los entrepisos de niveles inferiores. Altamente especializadas, las tejas romanas, las tegulae, se disponían para resolver casos de empates, terminales y aún bajantes de aguas11. La evolución de las cubiertas, como la de las estructuras que las soportan, tuvo una aceleración en su proceso de cambio al ritmo de la revolución industrial. Antes era poco frecuente, por su costo, como en el Panteón, Haghia Sophia y San Pedro12,13 (12, 13), un recubrimiento con plomo, material que se pudo laminar en Inglaterra hasta 1670. Predominaban en Occidente las tejas cerámicas y, en zonas rurales, las pizarras pétreas o las tejas de astilla. En el siglo XVIII se consigue laminar el cobre, en 1805 el zinc y en 1818 el hierro. De 1650 a 1750 se usa el cobre para techos, como en Versalles, disponible en láminas de dos pies de anchura, especialmente en edificios públicos14. En Inglaterra, Francia, España e Italia el plomo era más común que el cobre en las techumbres y se usaban entonces láminas de plomo negro de 4 milímetros para terrazas. En la casa de Jefferson había techos franceses de estaño sobre hierro que duraron 30 años. Por un momento, la moda era la del zinc, como en los techos de 1814 del castillo real de Berlín.

Tejas romanas, las tegulae

Panteón

Para las primeras décadas del siglo XIX se produce la revolución del abaratamiento del vidrio, que alcanza formatos hasta de 2.50 m por 1.70 m. La de la galvanización en caliente, que reemplaza al zinc, desarrollada en 1836, aporta una mejora sustancial a los tejados ondulados de hierro ya patentados desde 1829 en Inglaterra. Las primeras tejas de mezclas de madera y cemento se hacen en 1844 y los procesos de formado en frío se extienden en Europa desde la década de 1850. Las tejas cerámicas extruídas se conocen en 1854, para mejorarse con su doble prensado en 188115. La terracotta tendrá en el siglo XIX un auge por la aparición de las prensas “revolver” para tejas prensadas, de útiles encajes y alta densidad. Para entonces se advertían tres grandes familias de tejados cerámicos en el mundo: el de Oriente, Grecia clásica, Italia, China e India, con piezas distintas para canal y roblón; el de Escandinavia, Bélgica y Holanda, con una única pieza repetitiva; el de Alemania, Suiza, Francia, Inglaterra y Polonia, con tejas planas. La ruta de los hornos de caleras y tejares en Car-

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HISTORIA tagena muestra el proceso de gradual incorporación de la teja cerámica a nuestro medio desde la Colonia, donde la cubierta pajiza predominó hasta mediados del siglo XIX16.

Metales y plásticos Descubierto simultáneamente en Francia y Norteamérica, se usa por primera vez el aluminio en arquitectura en la cúpula de la iglesia de San Joaquín en Roma en 1897. La tradición de la pizarra pétrea demuestra un último auge y hace un último esfuerzo antes de su extinción, con los formatos estandarizados en la segunda mitad del siglo XIX. Las cúpulas importadas de Schlecht, Cantini, Reed y Goovaerts traen a nuestro medio las prácticas europeas de entramados y revestimientos metálicos de la época, para la Colombia de la denominada arquitectura republicana. Se inicia la fabricación de asbesto cemento en Austria en 1900 y surgen los principales plásticos en los 1920s. A partir de la experiencia chilena, Eternit iniciará labores en Colombia antes de la segunda guerra mundial y se extenderá significativamente por décadas el uso de sus cubiertas.

Edificio Chysler

Para 1924 se inicia el uso de techos en acero inoxidable en Norteamérica, aprestigiado en la espira del edificio Chrysler cinco años después. Su émulo, el Empire State, tendrá corona y antepechos en aluminio fundido. Con la extensión de la cultura del cemento, ya en 1925 existe una gran producción de sus tejas como las que se exportan de Dinamarca a Inglaterra. En los cincuenta aparecen los perfiles de cubierta trapezoidales como complemento a los sinusoidales. Surgen nuevos metales como el Monell, a partir de níquel y cobre en 1936, o el titanio para la aeronáutica en 1951. Es en la postguerra cuando aparecen membranas con películas de fluoropolímeros, base de los desarrollos con lonas. En los sesentas, las soluciones de zinc más cobre y titanio permiten alcanzar durabilidades inéditas de 80 a 100 años. Por debajo del cobre, con más de 100 años, el fibrocemento alcanza de 50 a 70 años y el aluminio llega a los 50. El PTFE de Dupont sobre tejido de fibra de vidrio y el poliéster y PVC se empezarán a usar en cubiertas en los sesentas17. Desde los ochenta, se expiden normativas que controlan el asbesto inhalable.

Techos como historia de las formas Después de la gran construcción romana, que cubría teatros con cerchas de madera y edificios con grandes domos de concreto o ladrillo, los domos acebollados armados en madera o bambú se hacen comunes en edificios de Rusia o India por sus facilidades constructivas. Las arquitecturas china, coreana y japonesa se especializan en una refinada carpintería de sus cubiertas, con complejas curvas y nudos sin enclavamientos, objeto de codificaciones imperiales. A su turno, las techumbres medievales son testimonio de la evolución de la carpintería en Europa, ya limitadas por la escasez de maderas desde el siglo XII, en medio de un proceso de popularización y transformación que las hace visibles en la casa con ladrillo o barro embutido y en el granero, víspera del taller y la fábrica18.

Nuevos tipos, nuevos materiales

Metálica de las carpas

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Grandes cambios tipológicos y materiales se dan en las cubiertas durante el siglo XX. Otras familias de estructuras van emergiendo para resolver nuevos programas y mayores espacios. Un hito es el pabellón de Choukhov de 1896, versión metálica de las carpas, donde se alcanzan 70 m de luz en cubierta de platinas y planchas metálicas remachadas. Desde el hallazgo con la cúpula de barras para el planetario de Jena, y las experiencias de Lafaille con las primeras cáscaras de concreto, se inicia un gran proceso de pruebas y prestigio de las cubiertas delgadas curvadas y plegadas en este nuevo material. La arquitectura de cáscaras conoce su clímax con la obra de maestros como Candela, Dieste y González Zuleta en los años 50s y 60s, como sistemas de superficies activas, de gran difusión en América Latina.


Cubriendo la estructura

Extraordinaria en su forma y dificultades constructivas resulta la Opera de Sydney que, de 1960 a 1967, convoca a una refinada modelación y logística para realizar sus cáscaras en forma de oreja de conejo, prefabricadas y revestidas en cerámica, nuevo símbolo nacional. Las cerchas de cables, furor reciente, habían sido planteadas por Schlaich desde 1936 para armar cáscaras. Los radomos de nylon y terylene con revestimientos de vinilo y neopreno, son el primer ensayo en 1945 de las estructuras neumáticas. Las grandes cubiertas apoyadas en cables cruzados de Nowicki, en la década siguiente, declaran el surgimiento de los sistemas estructurales de forma activa19.

Opera de Sydney

Las estructuras tridimensionales livianas, lideradas por Fuller, tienen un hito en el pabellón norteamericano de 1967 en Canadá con entramado triangulado de 76 metros de diámetro cubierto con lentejas en acrílico de iris programable. En la obra de Frei Otto y Fritz Leonhardt se da un trabajo sistemático para promover el uso de telas, cables, materiales sintéticos, en conjuntos poliformes que se contagian a las grandes obras de escenarios deportivos y ferias internacionales de la época20 : en 1967 en el pabellón alemán de Montreal la red de cables pretensados soporta paneles en fibra de poliéster recubierta; la cubierta de Munich en 1972 con su doble curvatura utiliza cables, postes y paneles acrílicos, con modelaciones fotogramétricas y de elementos finitos. Las estructuras plegables, como las de Pérez Piñero en los sesentas, se empiezan a conocer. Desde 1963 Makowski habrá creado su revista sobre el estado del arte de las estructuras espaciales, que se extienden como en la inmensa luz de Heathrow, con tubos soldados, izada sobre gatos, en 1970. Se inicia la experimentación en estructuras inflables: en 1959 la de Weidlinger con tela de nylon y vinilo en Boston; en 1970 la de Geiger en Osaka con tejido de fibra de vidrio y el Pabellón de las Orquídeas en Tokio de 1987 en membrana reticular, PVC y poliéster. Con su pabellón inflado, la exposición en los sesenta sobre el tema de Atomos en Acción es recordada en Bogotá. Para 1981, SOM habrá dispuesto en Djedah la cubierta más grande del mundo con 400.000 m2 de lonas de PTFE para alojar la muchedumbre de los peregrinos. Las nuevas familias de estructuras ligeras, autotensionadas, espaciales y colgadas han permitido, en las últimas cinco décadas, una reformulación fundamental de cubiertas y cerramientos, tanto en su tipología como en su proceso material, de diseño y realización, ahora viables por la disponibilidad de conceptos y herramientas de cálculo, desarrollos industriales y procesos de comprobación.

Cubierta de música

Aunque la cubierta plana ganó visibilidad y espacio en el siglo XX con la arquitectura moderna, la experiencia ganada con ella y sus limitaciones han impulsado nuevamente, en múltiples formas, cubiertas inclinadas de muy diversas pendientes. Los materiales tradicionales de cubierta, cerámica, pizarras, madera y paja, siguieron utilizándose, pero, con la industrialización, se impulsaron nuevas técnicas de techado a partir de piedras naturales, cerámica, cemento, asbesto cemento, metales, vidrio, elementos asfálticos y materiales sintéticos. Entre nosotros, después de las eras del techo de paja, la teja española, las láminas de cinc y el asbesto cemento, las grandes cubiertas han empezado a utilizar en las dos últimas décadas menores pendientes y combinaciones de techos metálicos y materiales sintéticos. Después de trabajos pioneros como los Coliseos de Cali y Bogotá, a principios de los setenta, con grandes cubiertas sobre cables, y de las experiencias en armaduras de aluminio, las lonas se han empezado a aplicar en estructuras ligeras. Cubierta plana

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HISTORIA Principios para las nuevas cubiertas En el tiempo reciente hay nuevos paradigmas que exigen distintas condiciones a las cubiertas: desempeño ambiental, control climático, ligereza, costo de mantenimiento, posibilidades arquitectónicas, control de energía, flexibilidad. Los sistemas de soporte, el desempeño térmico, el control de humedad, las posibilidades de ventilación, el desempeño acústico, la protección al fuego y corrosión son, entre otros, frentes de investigación, desarrollo y normalización que se vienen dando para unas cubiertas contemporáneas de mayor aptitud y diversidad. Se ha acumulado un amplio y diverso panorama de nuevas cubiertas: techos prefabricados y modulares, con formas y capas múltiples, variados sistemas de traslapo y fijación, en múltiples sistemas de remates y aperturas, variantes en colores, durabilidad, familias de paneles y revestimientos metálicos de distintas propiedades; opciones en techos verdes con plantaciones, membranas, sistemas adosados fotovoltaicos y de ventilación, techos de doble capa y barreras de vapor, sistemas de aislamientos térmicos y de drenaje. Este conjunto técnico, crecientemente variado y especificado, requiere procesos continuos de catalogación, normalización, capacitación y evaluación para responder a las nuevas demandas.

El vidrio: de la ventana a la estructura “ El vidrio, antes una sustancia preciosa limitada en cantidad y tamaño, ha cambiado por su fabricación de modo que una perfecta claridad con cualquier espesor, cualidad, o dimensión es tan económica y deseable que nuestro mundo moderno se dirige a estructuras con vidrio y acero. ”21

De Egipto a Venecia

Galería de los Espejos - Versalles

En tipologías como la de la casa pompeyana, con patios encargados de aportar la luz y el clima, la ventana no tenía aún el papel complejo de cerramiento y comunicación que ha enfrentado en su historia. Aunque había vidrios en Mesopotamia y Egipto para objetos decorativos, y los fenicios contribuyeron a su extensión en forma de recipientes de color, su costo era muy alto. Las ventanas en Roma combinaban vidrio y alabastro para los ricos, postigos de madera para las insulas de los inquilinos, y vanos desnudos para la mayoría. Los procesos de fabricación del vidrio eran descritos por Plinio y se difundieron en la ocupación romana de Europa Occidental. Después de su colapso, poco a poco resurge el arte del vidrio en el Medioevo. La gran disponibilidad de excelente arena de Fontainebleu se considera una de las bases del auge de los vitrales del período de 1150 a 1250 cuando las catedrales, según el programa de Suger, significaban la luz y lo divino. Hacia 1300 en Venecia se hacían gafas, se tenían talleres que acumulaban 7000 operarios y se disponía la pena de muerte para quien divulgara el secreto del oficio22. En la Inglaterra de mediados del siglo XIII las iglesias usaban vitrales de color y solamente hasta el siglo XV el rey tuvo vidrio en su casa. Eran sustitutos del vidrio en la ventana variantes como las láminas de cuerno de res, los lienzos aceitados, impregnados con goma arábica, miel y clara de huevo, los postigos en madera y, hasta principios del siglo XVII, un artesano ordinario no podía tener vidrio en su casa23. Antes del vidrio, en el Japón los paneles interiores y exteriores enmarcaban papel de arroz para aportar luminosidad en su arquitectura doméstica.

El material del rey Sol En 1665 Colbert lleva a los venecianos para fundar una moderna industria del vidrio en Francia y en 1687 se produce la gran innovación del vidrio colado en láminas, ya concluida la decisiva Galería de los Espejos entre 1678 y 1684. Los impuestos a los

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HISTORIA vidrios en países como Inglaterra durante los siglos XVII y XVIII contribuían a su escasa utilización, dándose un sistema de tributo proporcional al tamaño de las ventanas acristaladas, imposición que no concluye sino hasta 184524. De mediados del siglo XVIII a mediados del XIX se progresa continuamente en la corrección de impurezas que determinaban el color negro y verde oliva de las botellas. A mediados del XVIII se adelantan importantes mejoras de las propiedades ópticas para lentes y se consigue reducir el aire en la masa para corregir la transmisión de la luz, como adelantos desde los primeros microscopios de 1590 y telescopios de 1608.

Vidrio en la era industrial Después del vidrio producido en discos, con la revolución industrial y las mejoras técnicas para vidrio plano y fabricación de soda, se multiplica su producción, ahora laminado a partir de cilindros alcanzando formatos de 4 por 2 metros para superar, hacia 1830, el anterior de 1 metro por 0.75 metros. Para entonces se había iniciado la gran serie de pasajes acristalados en los centros urbanos. Como resultado de la experimentación del vidrio en los invernaderos en el siglo XVIII y principios del XIX, en el Palacio de Cristal de 1851, Fox y Henderson coordinaron a subcontratistas como los hermanos Chance de Birmingham, que habían vidriado Palm House dos años antes, para suministrar 300.000 unidades que representaban cerca de 1/3 de toda la producción nacional de 1200 toneladas25.

Invernaderos

Fox concibió una plataforma deslizante para el acristalado para montar las 6.66 hectáreas de cubierta. Estos carros, protegidos del clima con arcos toldados, permitían que un operario colocara 108 láminas al día o 28 m2 en una operación dividida para racionalizar el trabajo de la tropa de 2000 a 3000 operarios sobre la cuadrícula de 24 pies. La estrategia exitosa del montaje de estos grandes conjuntos había sido probada poco antes por Turner mediante la segregación de los distintos problemas técnicos para resolverlos por separado, en subconjuntos ensamblados, contribución sustancial a la naciente construcción industrializada. Como los proyectos presentados no eran construibles en el plazo y la fecha inexorable de apertura era el criterio dominante, los ingenieros aclamaron la condición de manufactura industrializada del edificio, su proceso racional de montaje y la velocidad de construcción26.

Vidrio y modernidad Durante la segunda mitad del siglo XIX el vidrio se multiplicó en la variedad de tipos ópticos y la producción automatizada de botellas. Los paños de vidrio se hicieron cada vez mayores en las ventanas de obras como el Reliance de Chicago en 1892, con la alianza de esbeltas columnas metálicas y revestimientos exteriores en terracotta. Para 1909 se patenta el vidrio laminado y se presentan sucesivos manifiestos y proyectos vanguardistas con vidrio como material asociado a una nueva imagen de la sociedad y sus objetos. Según Scheerbart en su manifiesto de 1914 “……la arquitectura de vidrio transformará la superficie de nuestra Tierra”27.

Casa Farnsworth

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Los bloques de vidrio, disponibles desde 1886, y el vidrio de seguridad desde 1929, señalan progresos del material para adaptarlo a diferentes necesidades. Muchos tienen antecedentes como el fibrado de vidrio descubierto en 1920 que sucede las experiencias venecianas del siglo XVI en esa exploración. Después de la primera guerra mundial y después de los seminales casos de la fábrica Fagus de 1911 y el pabellón del Werkbund de 1914, se ha iniciado la serie ya clásica de los numerosos prototipos arquitectónicos de la modernidad: la primera fachada cortina en el edificio Hallidie en 1917, el rascacielos de vidrio de Mies de 1924, la villa Savoye en 1931 con su ventana continua, la casa de vidrio de Chareau en el mismo año28 , la casa Farnsworth de Mies en 1946, la Lever House de 195229.


Cubriendo la estructura

Nuevas tecnologías del vidrio Con la postguerra continúan las transformaciones. En los cuarentas se ha desarro llado el vidrio de doble hoja y en 1955 se patenta el flotado, cuando convergen nuevos materiales para los entramados de los cerramientos exteriores: Saarinen usa perfiles vehiculares en neopreno en 1949 para el edificio de General Motors; se cuenta con polisulfuros desde 1956, con reflectivos desde 1957 para el proyecto de Bell; en los sesenta se tienen perfiles integrales de caucho sintético, sistemas de vidrio suspendido y óxidos metálicos para aportar sobre la superficie color y reflectividad; se desarrollan las versátiles siliconas desde 1963. Los vidrios teñidos y espejos buscan reducir la ganancia solar, los dobles controlar las pérdidas térmicas y, los más recientes, de baja emisividad, ahorrar energía30. En los setenta se introducen los elastómeros y ya hay una segunda generación de vidrio doble deshidratado31. En los ochentas se dispone de vidrios cortafuego y se logran los hitos de los conjuntos de vidrio suspendido y cerchas de La Villette, en grandes fachadas de 32 por 32 metros, con módulos de 2 metros de lado, soportados por arañas de acero inoxidable. En la misma década, Schlaich hace sus redes vidriadas, curvadas en dos planos y se inician las fachadas de doble hoja, hijas de la conciencia de ahorro energético desatada en la década anterior de la crisis petrolera32,33. En 1990 se eleva la fina Pirámide del Louvre, de ligera armazón metálica diseñada por constructores de veleros y cristales de inédito pulimento, casi virtual. Para 1992 se colocan las vigas de vidrio laminado en el Louvre y se levantan íconos como la Gran Biblioteca y la Fundación Cartier, construcciones cada vez más inmateriales en su imagen. En los noventa se acelera el uso de conjunto de tratamientos superficiales como chorro de arena, quemado con ácidos, películas. En 1995 se tienen materiales electrocrómicos, vidrios fototrópicos y termotrópicos que responden a ambientes cambiantes. Vamos viendo la emergencia de cristal líquido, rayos laser y hologramas en un paisaje construido que ahora es híbrido, interactivo, dinámico.

Las expectativas del vidrio

Edificio Seagram

Piramide del Louvre

El vidrio, líquido subenfriado de muy alta viscosidad que es, para los propósitos prácticos, rígido, ha alcanzado desempeños refinados y se ha popularizado crecientemente entre arquitectos e ingenieros después de una larga evolución en su uso, desde ventanas aisladas hasta formar pieles completas34. Su capacidad de captura de energía solar y su integración con nuevos conjuntos estructurales plantearon cambios fundamentales en el siglo XX. Hoy se tienen muchas opciones para control térmico y configuración estructural y mayores exigencias normativas para desempeño y seguridad. En fabricaciones recientes se obtienen vidrios de baja emisividad y control solar y gran transparencia: con nuevas tecnologías el vidrio se ha convertido en un medio de información. Existe hoy una estética múltiple y muy diversas posibilidades de ingeniería en la construcción con vidrio, en usos como marquesinas, adintelados, antepechos, acristalados suspendidos, con apoyo en puntos, con juntas al tope, soportado mediante arañas, con apoyo puntual sin perforaciones, con sellantes estructurales, con apoyo en perfiles. Del objeto de lujo a la ventana y luego a la pared especializada con propiedades estructurales y de control ambiental de alto desempeño, el vidrio ha recorrido un largo proceso. En el análisis de la pared vidriada intervienen hoy distintas disciplinas: mecánica estructural, química de poliésteres, termodinámica, cerámica, tecnología de revestimientos, análisis de riesgos. Se suman allí distintos actores: arquitecto, ingeniero estructural, diseñador de fachada cortina, productor de vidrio, productor de sellantes, laboratorios de prueba, constructores de fachadas.

Catedral de Brasilia

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HISTORIA Episodios del vidrio en Colombia En Colombia se dan varios intentos fallidos de producción de vidrio plano durante la segunda mitad del siglo XIX, al lado de la fabricación de envases cerveceros. En nuestro medio, registramos el proceso de aparición de las ventanas metálicas, con elementos importados en lámina prensada, como en el Edificio de los Ministerios en los años treinta, marcos en acero inoxidable en los cuarentas y, finalmente, perfiles en aluminio extruido en los cincuentas, como los de Perfalco en Cali desde 195435. Se introducen las fachadas cortina en Colombia en obras como el Banco de Bogotá, concluido a finales de esa década, con planos y suministros norteamericanos, cuando surgen las primeras firmas modernas nacionales para la ventanería.

Fachada en plástico

El vidrio plano se fabrica localmente desde comienzos de la década siguiente en un período en el que el aluminio se populariza gradualmente. Con obras como la fachada de Avianca en 1967 se exploran posibilidades de ensamblaje de antepechos metálicos industrializados en un conjunto de guías prefabricadas de concreto y metal. De los setenta en adelante se diseminarán cristales de color, fabricaciones locales de vidrios esmaltados y templados, uso de PVC, acrílicos, fibra de vidrio y perfiles y sellantes sintéticos en diversos elementos constructivos. En los setenta y ochenta se divulgarán los vidrios laminados y comenzará el uso de los dobles acristalamientos aislantes en proyectos especiales. Desde la década pasada se conocerán nuevos sistemas de vidrio estructural y se harán más comunes vidrios de color, con tratamientos superficiales y térmicos36.

Hacia el futuro El vidrio ha ampliado su presencia desde la ventana hasta la techumbre, el espacio interior, el mobiliario y la estructura misma. Proyectos recientes señalan el interés en cerramientos con bloques de vidrio, láminas en color con películas intermedias, grandes conjuntos de tensoestructuras para cerramientos en cristal y acero inoxidable, como demostración de avance local en la sensibilidad y dominio de las envolventes en vidrio. La responsabilidad que el NSR-98 atribuye al arquitecto en la realización de los elementos no estructurales está demandando una más elevada preparación de los documentos del proyecto y sus componentes materiales. En Norteamérica se exige hoy una certificación de desempeño de los sistemas de ventanería y en todo el mundo se acrecientan los requisitos sobre diseño y funcionamiento con lo que es de esperarse una sostenida evolución en sistemas, normativas y fisonomías de estos conjuntos.

Pieles ligeras: midiendo el desempeño “Conocemos muy bien el encanto de las piedras y ladrillos. Pero esto no impide que hoy consideremos que cristal y hormigón, o cristal y metal, sean materiales equivalentes. En muchos casos, estos materiales responden mejor a las intenciones del presente” 2

Del venerable barro

Fachada de Terracota

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La historia de la terracotta ilustra el esfuerzo de calificar la mampostería vernácula mediante una actividad que combina mejores prácticas de selección, moldeo y quema, presencia de color y ornamentación, para un paramento de más alta durabilidad frente al clima, el fuego y los requisitos de imagen arquitectónica37. La experiencia inglesa, recuperando tradiciones preindustriales, culmina en la época victoriana con una profusión de ejemplos y su extensión a Norteamérica, finalmente adaptada al rascacielos y combinada con sus esqueletos de acero. Es interesante recordar que los gremios de canteros de Birmingham entendieron entonces a la terracotta como su enemigo por su versatilidad para resolver al tiempo una pared portante o una especializada estereotomía. En versiones del siglo XX, las piezas se hicieron poco a poco más delgadas como enchape y adoptaron uñas de anclaje para reemplazar las pegas.


HISTORIA Más allá del venerable ladrillo, que hacía de estructura y de cerramiento, hoy la terracotta es un campo donde se hacen disponibles nuevos aditamentos. Por ejemplo, en catálogos franceses de la actualidad, y después de promociones como las de las obras de Piano, se cuenta con sistemas completos de piezas ligeras, de gran precisión y calidades arquitectónicas en formatos, color, textura, acusticidad y aislamiento térmico, montadas sobre sistemas secos de fachadas ventiladas, con significativo aporte a la imagen y el confort de los proyectos. Finalmente, vecina de la familia del vidrio, la línea de cerámicas presenta un avance considerable en la durabilidad, la eficiencia ambiental y el interés visual.

Tiempo de los metales

Fachada en Alucobond

La evolución hacia las pieles metálicas se ha manifestado desde las casas prefabricadas de principios del siglo XIX y la proliferación de cubiertas de hierro galvanizado38 . La aparición de nuevos materiales y procedimientos industriales acentuaron secuencialmente la transformación del edificio de la estación, de la fábrica, del mercado, del aeropuerto, del deporte. La aviación, al principio en lonas y definitivamente en aluminios, demostró la combinación de ligereza, resistencia y comodidad de las armazones y sus revestimientos. Al principio elementales, después de la configuración de los primeros paneles sandwich en 1969 se aceleró su proceso de pruebas y normalización39 . Los paneles metálicos reclaman en nuestro tiempo su eficiencia estructural, producción en masa, calidades aislantes, transportabilidad, fácil montaje, prefabricación, durabilidad y reusabilidad. Se ponderan sus virtudes estructurales: resistencia a flexión y a esfuerzos térmicos, estabilidad y capacidad de controlar vibraciones. Se caracteriza su desempeño: capacidad portante, rigidez, durabilidad, protección al fuego, aislamiento acústico, estanqueidad, terminados40. Estamos frente a un catálogo creciente de materiales y sistemas compuestos: conjuntos de lámina simple de acero, de perfil más láminas, de paneles mixtos, en variantes de cubiertas y muros41,42,43.

El aporte de la síntesis química Se dispone de alternativas en terminados de las pieles metálicas: resinas termoplásticas PVC, resinas poliéster termoendurecibles, resinas termoplásticas fluorizadas PVDF. Los revestimientos metálicos se han multiplicado. Hoy el galvanizado se aplica a medida, continuo, metalizado con pistola o electrozincado con un rango muy amplio de depósito y espesores y en formatos crecientes. Se aplica también la aluminización en caliente y con pistola. Se han hecho disponibles otros revestimientos: esmaltado, prelacado, plastificado, granallado, pintado. Se dispone de avances en la metalurgia como el aluzinc y el galvalum. Se cuenta con otros metales resistentes a corrosión como los aceros inoxidables y de baja aleación. En las distintas atmósferas, urbanas, costeras o industriales se confrontan rangos de duración entre 5 y 20 años de la protección de muchos materiales de cubierta por lo que se han hecho avances en diversos tipos de pinturas como las bituminosas, a base de aceite, alquídicas, epóxicas, de uretano, de cloro, de vinilo, de caucho y de silicatos orgánicos para enfrentar la corrosión. En estas tecnologías se hacen fundamentales las formulaciones, los procesos y los espesores de aplicación y los detalles constructivos que, mediante diseño, aportan protección más racional44 .

Nuevos catálogos y nuevos compromisos Para enfrentar los talones de Aquiles de la corrosión, maleabilidad y dilatación térmica y superar la fase de artesanía mecanizada, con rebordeadoras manuales, se han desarrollado los sistemas SSR de teja sin traslapo, y los fabricantes enfrentan el desarrollo de más completos sistemas de remates. Se tienen en el mercado cubiertas modu-

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HISTORIA lares, rectas y curvas, cortasoles, sistemas de fachadas de diversos espesores de montaje vertical y horizontal, paneles de fachada, paneles aislantes con espumas rígidas. El edificio metálico integral se ha completado a lo largo del siglo XX como resultado del cuarto frío, del silo agrícola, del garaje familiar para el modelo T de Henry Ford. La cubierta se ha aplanado sustancialmente, con grandes efectos, y el edificio industrial se ha extendido al comercial en grandes superficies. Despiezado, sus partes se han diseminado y adaptado a los cerramientos en techos y fachadas sobre otros esqueletos, a las geometrías de nuevas arquitecturas. Existen muchas otras aproximaciones y aportes al tema del cerramiento exterior. Por ejemplo, después del desarrollo en Alemania de la química de polímeros sintéticos por Horbach, se introdujeron a los Estados Unidos desde 1969 los sistemas EIFS (Exterior Insultation and Finishing System)45. Estos conjuntos con un sustrato, un sistema de sellado de juntas, adhesivos de base, sistemas de fijación, aislamientos, mallas de refuerzo superficiales y remates reciben revestimientos reforzados con fibras de vidrio para configurar, en paneles prefabricados o instalados en el sitio, paredes de cerramiento impermeables y aislantes de condiciones de presentación gradualmente más desarrolladas.

Construdata Fachadas

De la producción racional de un conjunto constructivo para ambientes neutros, flexibles, expandibles, se ha evolucionado hacia un estado actual crecientemente difuso y complejo donde se toman en cuenta preocupaciones más amplias como construcción de lugar, responsabilidad social, uso de energía, conciencia ecológica en el llamado Eco Tech46. Ahora, la tecnología se usa selectivamente para fines específicos, por lo que es crucial para la interación creativa de las previamente semi independientes disciplinas. Una arquitectura que ofrece mayor variedad de experiencias, con permanencia y transformación, expresión estructural, esculturas con luz, conciencia de energía, pide procesos de concepción y prueba que la validen y hagan sostenible.

REFERENCIAS Fannelli, Giovanni y Gargiani, Roberto. El principio del revestimiento: Prolegómenos a una historia de la arquitectura contemporánea. Akal, 1999 Kenneth Frampton. Estudios sobre cultura tectónica: Poéticas de la construcción en la arquitectura de los siglos XIX y XX. Akal, 1999 3 Vitruvio Polión, Marco Lucio. Los diez libros de la arquitectura. Alianza Editorial, 1996 4 Graus, Ramón. La cubierta plana, un paseo por su historia. UPC, Texsa, 2005 5 Buttenwieser, Isabelle (ed). Panorama des techniques du Batiment 1947-1997. CSTB, 1997 6 Pérez, Vicente. Losas, azoteas y cubiertas. Trillas, 2000 7 Hidalgo, Oscar. Construcción de cubiertas con vegetales. Monografía mecanografiada Facultad de Artes, Departamento de Construcción, Universidad Nacional de Colombia, 1983 8 Schunk, Eberhard et al. Roof Construction Manual: Pitched Roofs. Birkhäuser, 2003 9 Owen, Roy. Cubiertas. Blume, 1978 10 Ministerio de Fomento (España). Cubiertas: Diseño, cálculo, construcción, valoración, control, mantenimiento Normas Tecnológicas de la Edificación. Ministerio de Fomento, Dirección General de la vivienda, la arquitectura y el urbanismo, 2000 11 Acocella, Alfonso. Tetti in Laterizio. Laterservice, 1994 12 Di Stefano, Pietro. La Cupola di San Pietro: Storia Della costruzione e dei restauri. Edizioni Scientifiche Italiane, 1962 13 Mark, Robert y Cakmak, Ahmet (eds). Hagia Sophia from the Age of Justinian to the Present. Cambridge University Press 14 Zahner, William. Architectural Metals: A Guide to selection, Specification and Performance. J. Wiley, 1995 15 Elliott, Cecil. Technics and Architecture: The Development of Materials and Systems for Building. MIT Press, 1992 16 Vargas, Hernando. Cambio técnico en la edificación colombiana en el siglo XX, en Cien años de arquitectura en Colombia. SCA, 2000 17 Picon, Antoine (ed). L´Age de l´ingénieur: constructeur, entrepreneur, inventeur. Le Moniteur, 1997 18 Fitchen, John. Building Construction Before Mechanization. MIT Press, 1986 19 Engel, Heinrich. Sistemas de estructuras. Blume, 1970 20 Puente, Moisés. Pabellones de exposición. G.Gili, 2000 21 Pfeiffer, Bruce Brooks (ed). Frank Lloyd Wright Writings, Vol 1 1894-1930. Rizzoli, 1992 22 Schittich, Christian et al. Glass Construction Manual. Birkhäuser, 1999 1 2

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REPORTAJE

Nueva cubierta del velódromo Alcides Nieto Patiño Arquitecto Nelson Bedoya Santacruz Ingeniero Javier Guiot Consorcio Varela-Heymocol

Después del colapso de la cubierta original se diseñó una nueva cubierta respetando la arquitectura deportiva circundante. El artículo y las fotografías son originales de los autores del proyecto y la construcción.

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Nueva cubierta del velódromo Alcides Nieto Patiño

Figura 1 modelo digital de la nueva cubierta

L

a reconstrucción de la cubierta del velódromo Alcides Nieto Patiño de Cali después de su colapso en 2001 fue objeto de una licitación gerenciada por FONADE (Fondo Financiero de Proyectos de Desarrollo) para contratar su diseño y construcción a precio global fijo, por lo cual se suministraron algunos estudios previos de estructura y de patología sobre la falla. El alcance del proyecto comprendía el diseño arquitectónico y estructural de la cubierta, la revisión del estudio de suelos y los diseños hidro-sanitarios y eléctricos. En lo referente a la construcción, la licitación se refería exclusivamente a la infraestructura y superestructura para la reconstrucción de la cubierta y su puesta en funcionamiento, mientras que las demás zonas del complejo deportivo, tales como graderías, pista, servicios sanitarios y camerinos, no fueron incluidas. El contrato se adjudicó al consorcio Varela – Heymocol, Varela Fiholl & Cía. Ltda. y Heymocol Ltda. a finales de 2005. Aparte de los diseños de obra de nueva cubierta que se reseñan en este artículo, en el velódromo se han ejecutado diversos trabajos adicionales para rehabilitar la pista y las graderías.

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REPORTAJE Análisis del problema La cubierta anterior, construida en el año 1.995, estaba conformada por lona soportada con tensores que salían de dos arcos centrales en celosía y se apoyaban sobre una estructura metálica perimetral. Según el estudio de patología de falla, el peso de la estructura por acumulación de agua en la lona debido a constantes lluvias, hizo que fallara uno de los tensores y por ello se presentó el desplome. Los requerimientos del cliente obligaban a utilizar una teja panel tipo sándwich con estructura metálica que, sumados a los antecedentes de la cubierta anterior que se cayó, implicaron que, por seguridad, no se tuvieran en cuenta en el diseño final los estudios previos y los elementos estructurales pre-existentes. Las nuevas tendencias mundiales de la arquitectura en escenarios deportivos, la importancia del mantenimiento teniendo en cuenta los antecedentes nefastos, el aporte arquitectónico y de ingeniería que se quería plantear por las firmas a cargo del nuevo proyecto, llevaron a proponer una cubierta plana, sujeta con 10 tensores sobre dos arcos metálicos asimétricos, que se juntan sobre el centro y se abren sobre el apoyo en dos bases de concreto existentes. Adicionalmente, las fuertes condiciones de los vientos en el área deportiva de la ciudad de Cali obligaron a que se apoyara la cubierta en cuatro columnas esbeltas, construidas en concreto en el exterior

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Figura 2 la cubierta colapsada

del escenario deportivo para cumplir principalmente la función de amarre de la cubierta y evitar que se levante por las fuertes cargas eólicas. La arquitectura propuesta asemeja dos hojas con punta de diamante que, además de cubrir el velódromo, se proyectan generosamente sobre el espacio público, integrándolo hacia el interior y creando un espacio exterior con animación para

los peatones. Por la calidad de los escenarios deportivos existentes alrededor, como la Plaza de Toros y el Coliseo el Pueblo, obras del maestro de la Ingeniería Guillermo González Zuleta, se planteó un proyecto que contrastara con la arquitectura del entorno, respetándola pero haciendo una propuesta que supere la imagen de cúpula de la estructura colapsada y proyecte la imagen de un escenario completamente nuevo.


Nueva cubierta del velódromo Alcides Nieto Patiño

Con un área de 11.800 m2, que cubre completamente el velódromo y capacidad para 6,500 espectadores, el nuevo diseño consiste en una cubierta plana con forma de ojiva construida con vigas metálicas en celosía a dos aguas, soportada por un par de arcos metálicos en cajón que nacen en los dos pórticos de concreto existentes y cuatro columnas nuevas ubicadas en los extremos del escenario deportivo. De los arcos metálicos penden tensores y pendolones que soportan la estructura de cubierta y la viga canal central que recoge las aguas lluvias y posteriormente a través de las nuevas bajantes las sirve a las redes de alcantarillado existente. El desarrollo del novedoso diseño duró seis meses y la construcción se realizó en un año. El peso total de la estructura metálica fue de 482 Toneladas, aproximadamente 41 kg / m2. El valor final del proyecto, incluido diseño y construcción, fue de cinco mil quinientos millones de pesos ($5.500’000.000). La nueva cubierta cumple con los requerimientos de la Unión Ciclística Internacional para un escenario cubierto y el velódromo podrá ser utilizado para todo tipo de competencias, tales como campeonatos mundiales, paradas mundiales, torneos panamericanos, centroamericanos y nacionales, así como también para otras actividades como conciertos, exhibiciones de patinaje, etc.

La estructura en concreto El proyecto fue diseñado teniendo en cuenta el alto nivel de afectación de los vientos en esta zona de la ciudad y las condiciones en cuanto a capacidad portante de los suelos y perfil sísmico de la zona. Debido a la exigencia contractual sobre la mayor reutilización posible de las estructuras existentes, fue necesario ejecutar las adecuaciones necesarias conforme a las nuevas condiciones de cargas de funcionamiento y la nueva geometría de la cubierta. De las evaluaciones preliminares se concluyó que debido a las cargas de viento que

siones negativas generarían la suficiente fricción para conformar el empotramiento necesario y absorber las cargas de servicio. En lo referente a los apoyos centrales existentes para el arco, fue necesario reforzar su cimentación ante las nuevas cargas aplicadas con cuatro conjuntos de cuatro pilotes cilíndricos de concreto reforzado, pre-excavados y fundidos in-situ de 0.80 m de diámetro y una longitud de 20.0 m apoyados sobre los estratos arcillo limosos y/o limo arenosos que allí se encontraron.

Se planteó un proyecto que contrastara con la arquitectura del entorno, respetándola pero haciendo una propuesta que supere la imagen de cúpula de la estructura colapsada.

iba a soportar la cubierta, era necesario construir cuatro columnas nuevas cuya función principal seria absorber las succiones que en las condiciones mas extremas podrían llegar a valores cercanos a los 90 kg/m2. Estas columnas también cumplen la función de apoyar la estructura metálica de cubierta en los extremos lejanos al arco central. Con el propósito de otorgar la máxima resistencia ante las cargas de succión, las columnas nuevas se apoyaron sobre un conjunto de 3 pilotes por columna con longitud efectiva de 15 m y diámetros de 40 y 50 cm., que ante pre-

En conclusión, debido a la nueva geometría y a las condiciones que otorgaba la estructura existente por la concentración de las cargas derivada de una nueva estructura de gran transparencia, fue necesario intervenir la cimentación existente construyendo una serie de elementos nuevos que permitieran la aplicación de la nueva cubierta y sus condicionamientos estructurales.

La estructura metálica La nueva estructura de cubierta metálica tiene características bastante diferentes a las comúnmente utilizadas para este tipo de escenarios deportivos,

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REPORTAJE lo que exigió especial atención en sus procesos de diseño y construcción. Se cubre un área de 11.800 m2 a través de una malla estructural construida con vigas metálicas en celosía a dos aguas, soportadas por un par de arcos metálicos en cajón. Estos nacen en los dos pórticos de concreto existentes y se complementan con las cuatro columnas nuevas ubicadas en los extremos del escenario deportivo. Se cubren luces de aproximadamente 160 m y 96 m en las direcciones longitudinal y transversal. De los arcos metálicos penden tensores y pendolones que soportan la estructura y la viga canal central. Además de conducir las aguas recogidas por la cubierta ésta sirve como contrapeso ante la succión de los fuertes vientos que se presentan en esta zona. La malla estructural la conforman una serie de vigas principales y longitudinales de tres metros de altura y transversales de 1.5 m de altura, con uniones soldadas que se apoyan en las columnas nuevas y en el arco central en cajón, barriendo luces de 122 m longitudinalmente y 48 m transversalmente. La estructura también pende de 10 tensores que nacen en el arco central hasta los ejes t+4 y t-4 acortando las luces ante cargas verticales. Sin embargo, como el factor que gobierna el diseño estructural son las cargas de viento, las luces críticas son las conformadas a partir de la distancia entre apoyos generada por las columnas nuevas ubicadas en los extremos del escenario.

Figura 3 apuntalamiento de arcos centrales

puntos ameritaron un análisis detallado de las uniones y de sus elementos constitutivos mediante modelos estructurales para establecer su comportamiento ante las diferentes hipótesis de diseño con uniones especiales capaces de trasmitir las cargas investigadas. Para la estructura metálica, se usó acero calidad ASTM A572-50 para perfiles angulares mayores a 1 ½” y la lámina del arco. Los perfiles angulares menores a 1 ½” son de calidad ASTM A-36, los pendo-

Pese a que el peso total de la estructura fue cercano a las 480 ton, es tal la influencia de los vientos en esta zona que fue necesario contrapesar la cubierta mediante el vaciado interior de las vigas sobre los ejes t+4 y t-4 entre los ejes L+3 y L-3 aplicando una carga aproximada de 5 ton. La situación más crítica ante las cargas de viento se presenta en los voladizos que alcanzaron los 21 m de longitud. Estos

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Figura 4 montaje de entramado de cubierta

lones tubulares con calidad ASTM A572500-C, la soldadura calidad E70XX y la tortillería SAE grado 5. Los tirantes o tensores son galvanizados grado 270 K, de baja relación, recubiertos con polietileno de alta densidad para la protección de los rayos ultravioleta.

Cubierta Modular HunterDouglas® A partir del estudio de alternativas y requerimientos, se definió la instalación


REPORTAJE les tipo sandwich fijos con clip metálicos ocultos evitan la perforación de los mismos y permiten la libre dilatación y contracción del material, fenómenos generados con los diferentes cambios de temperatura. La resistencia de la cubierta es de aproximadamente 218 kg/m2 de carga uniformemente repartida.

Cubierta en plástico reforzado Exiplast®

Figura 5 proceso de techado

de la teja de cubierta tipo Hunter Douglas 343C Sandwich Deck con perfil de 343 mm de ancho útil, mediante el sistema de panel fabricado sin traslapos en el sitio de obra. Su material es aluzinc en Calibre 24 (0.6 mm), con clips metálicos ocultos y pintura poliéster horneable de dos caras, de espesor 24 micrones. El Aluzinc ha demostrado ser de 2 hasta 6 veces más duradero que los revestimientos galvanizados tradicionales en espesores equivalentes y tiene garantía de durabilidad de 20 años. El tipo de pintura utilizado es horneable de alta durabilidad tipo poliéster libre

Figura 6 aspecto interior

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de aceite, de acabado brillante, con excelente adherencia, permanencia de color, retención de brillo, alta dureza, resistente a la intemperie en todo tipo de climas incluido marino y tropical. La teja tiene un peso de 12.89 kg/m2, un aislamiento interior en poliuretano con 38 mm de espesor y densidad de 35 kg/m3. El sistema de cubierta sin traslapos está compuesto por dos perfiles metálicos: el superior llamado cubierta sencilla y el inferior o bandeja que da el acabado interno. Los paneles superiores machihembrados conforman una ranura anticapilar en sus juntas. Los pane-

Las cubiertas en tejas de poliéster reforzado con fibra de vidrio TEJALUZ con un espesor total de la lámina Clase 7 =1.3 mm. Estas superficies laminares onduladas y translúcidas que están diseñadas para permitir el paso de la luz y así aprovechar la iluminación natural en espacios interiores. Los perfiles con ancho útil de 670 mm tienen un peso de 2.15 kg/m2 y están revestidos con película de absorción de UV GEL COAT. La ondulación utilizada es la de Standing Seam altura doble con sellamiento en masilla elástica de poliuretano aplicada en las crestas laterales y fijaciones en tornillos autoperforantes con arandela de neopreno. La pérdida de transmisión de luz de este material traslucido es de 15% en 10 años.

Proceso constructivo La construcción de la nueva cubierta comienza posteriormente al refuerzo a nivel de cimentación e infraestructura de las estructuras existentes. Se inicia el montaje de los arcos principales con tres (3) grúas telescópicas con capacidad de 140 ton para el izaje de los tramos del arco a los 40 m de altura. Estas secciones se montaron sobre apoyos provisionales constituidos por torres de teleférico, cada una con capacidad aproximada de 100 ton. El montaje del entramado de vigas se planteó en dos etapas. La primera de ellas consistía en el izaje sobre apoyos temporales y sobre las columnas nuevas del rectángulo que se conforma entre los ejes t+-6 y L+-3. Básicamente el proceso consistió en que después del izaje del arco y guindados los pendolones, se disminuyó


Nueva cubierta del velódromo Alcides Nieto Patiño

la altura de los apoyos provisionales a las cotas inferiores de las vigas curvas. Estas constituyen la canal central y permiten instalar elementos en dirección del centro hacia los extremos. Instaladas las vigas curvas y las vigas sobre los ejes t+-6 apoyadas sobre las nuevas columnas en concreto, se reubicaron los apoyos temporales sobre el eje t+-4 con el propósito de instalar las vigas principales, longitudinales y transversales en tramos de 27 m aproximadamente. Culminada la primera etapa con el montaje, que incluye las correas que apoyan la teja, se inició en forma simultánea el montaje de los voladizos

sobre apoyos temporales ubicados en la parte exterior del escenario con el objeto de evitar cualquier tipo de deformación que afectara en el futuro las pendientes de la cubierta, con especial cuidado para mantener siempre el equilibrio de la estructura. Uno de los procesos más importantes en esta etapa fue la conformación y construcción de las uniones que trasmitían las cargas de los voladizos a la estructura montada en la primera fase. Dentro de esta etapa también se efectuó la fundida del concreto que conforma la viga canal central que, además de recoger las aguas lluvias y servirlas al alcantarillado existente, tiene la función de contrapesar la estruc-

tura ante las succiones generadas por el viento. En el momento en que los voladizos quedaron instalados, las soldaduras se sometieron a los controles de rigor y se vació el concreto de la viga canal central, se procedió a la instalación de los tensores que sostienen la estructura, dando paso así al tensionamiento de los mismos con la finalidad de liberar la estructura de los apoyos temporales. Una vez alcanzadas las tensiones designadas por el asesor estructural para cada uno de los tensores y liberada la estructura, se fundieron los contrapesos para posteriormente iniciar la instalación de la teja y sus remates.

Proceso de montaje

Arranque de arcos

Grúa Hidráulica

Entramado principal Tensores

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REPORTAJE

Nodo concreto acero

Andamios y grúas Arcos, cerchas y tensores

Aspecto exterior del montaje

Apoyos en concreto

Colaboradores del proyecto La construcción de una cubierta de este tipo se logra al aunar los esfuerzos de muchas empresas especializadas. Se relacionan a continuación algunos de los más importantes participantes en el proyecto y construcción de la obra. Arq. William Bastidas Arq. Nelson Bedoya Santacruz. Arq. Andrés Gómez S. Diseño Estructural: Consorcio Varela – Heymocol Director de Proyecto: Ing. Javier Guiot Director de Obra: Ing. Pedro Mora Interventoría: Consultec y Asociados Ingenieros - Ing. Enrique Castrillón Asesor Arquitectónico: Bajo Cubierta Ltda Asesor Estructural: P.C.A Asesor de Suelos : Espinosa & Restrepo Asesor Hidrosanitario: Plinco Asesor Eléctrico: Jesus Hernando Ortiz & Cia Pilotaje: Jose Alejandro Guzmán Duque. Cimentación y Estructura en Concreto: Gustavo Villegas Botero. Fabricación de Estructura Metálica: Aceral S.A.- Estahl Ingenieria Ltda. - Edificios y Puentes de Acero S.A. - Acerías de Colombia-Acesco Montaje Estructura Metálica: Construcciones y Montajes Generales Ltda Suministro e Instalación de Cables de Tensionamiento: Tensar Limitada. Suministro de Anticorrosivo y Esmalte Alquidico: Pinturas Premier Ltda. Suministro de Pintura Epoxica – Arco: Sika Colombia S.A. Suministro de Cubierta Tipo Sándwich: Hunter Douglas Suministro de Teja Traslucida: Exiplast Ltda. Instalación de Cubierta Tipo Sándwich y Teja Traslucida: Productos Arquitectónicos Decorglass Ltda. Fotografías Aéreas: Manuel Barona Arquitecto Proyectista:

ARQUITECTO COLABORADOR:

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ANÁLISIS

Cultura de calidad en la construcción metálica en Colombia

Una entrevista de nuestro director con José Montañez, ingeniero metalúrgico experto en temas de calidad.

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Cultura de calidad en la construcción metálica en Colombia

Figura 1 Inspección de juntas

Hernando Vargas Caicedo Profesor Asociado Facultad de Arquitectura y Diseño Departamento de Ingeniería Civil Universidad de los Andes

Claudia Luque Periodista

L

a calidad se ha reconsiderado desde las propuestas de los japoneses en los años 50 como un acuerdo cultural esencial para la redefinición de los procesos industriales y productivos, y en Colombia el ingeniero Juan José Montañez, Ingeniero Metalúrgico, Gerente de ATM Ingeniería y profundo conocedor del tema, tiene mucho que decir al respecto. En este artículo nuestro director editorial Hernando Vargas Caicedo y la periodista Claudia Luque, entrevistaron al ingeniero Montañez sobre las características especificas que el paradigma de la calidad ha presentado en el país alrededor de su construcción metálica y sobre las dificultades y desafíos actuales para elevar su contribución y aceptación.

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ANÁLISIS P: ¿Cómo surge en el país una tradición en la construcción metálica ? R: Parte del desarrollo de la estructura metálica en Colombia se dio por la influencia extranjera, como es el caso de las compañías que vinieron a montar estructuras y puentes de ferrocarriles o carreteras, para después actuar en el área de edificios y en el área industrial. Entonces se empezó a generar esa cultura que, en su mayor parte, nos la enseñaron las compañías norteamericanas que vinieron, montaron, hicieron el trabajo y se fueron. En ese tiempo no hubo en nuestro medio un interés especial por aprender qué era la cultura del metal y de la estructura metálica, que ya tenía una sólida tradición norteamericana y europea con muchísimos años de experiencia, como lo evidencian las estructuras metálicas de los grandes edificios en Estados Unidos -el Empire State, por ejemplo- y en otras geografías tan disímiles como Francia –la Torre Eiffel- y Taiwán –el edificio Taipei 101. P: ¿Cómo entonces en ción metálica?

se ha ido aprendiendo Colombia la construc-

R: En el país hemos avanzado porque nos ha tocado aprender de esas culturas y, de alguna forma, ir adoptando poco a poco ese tipo de conocimientos. Es el caso del sector petrolero, una de las culturas más exigentes en cuanto al cumplimiento normativo porque la práctica y la industria petrolera así lo exigen. Allí los índices de riesgo (por explosión, por daño a maquinaria) son muy altos y ha hecho que nosotros, a pesar de que no somos un país petrolero, aunque tenemos algunos grandes centros petroleros, hubiéramos empezado a adquirir ese tipo de cultura. Paralelamente a eso se desarrolló el área de ingeniería de puentes. Así vemos en Colombia una larga y diversa

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Figura 2 torre la escollera - cartagena de indias

cantidad de puentes en estructura metálica, que constituyen un porcentaje muy importante de la infraestructura nacional, a pesar de que existe también la significativa cultura del concreto. Y a nivel de construcción de edificios, sean industriales o unidades multifamiliares, se empezó a trabajar tal vez desde hace 15 años para acá en forma más destacada. En la industria la estructura metálica ha sido la mejor opción para construir bodegas, entrepisos, puentes grúas y cubiertas para cubrir áreas extensas. Para

atender estas necesidades se desarrollaron talleres especializados como HB Estructuras Metálicas, SAC Estructuras Metálicas y otros. Paralelamente a esto se generaron industrias especializadas en el área de montajes, con talleres que no se limitaban al proceso de puentes sino que abrieron sus plantas, entre otros subsectores, a la petroquímica. En Bogotá se establecieron varias firmas como las mencionadas, y surgieron en Cali empresas como Estrumetal, Tissot, Construcciones y Montajes Industriales; en Cartagena como


ANÁLISIS Comeca, Fervil y Construcciones y Montajes Industriales; en Barranquilla como Unial o Distral; en Ibagué como HL Ingenieros; en Medellín como CENO y, en fin, toda una serie de industrias que localmente fueron dando soluciones a esas necesidades tanto en el sector petroquímico como en el automotriz y el industrial en general. P: Tenemos claro entonces el panorama de los inicios de la industria, pero ¿cuál es la forma como aparece el paradigma de su calidad? R: Pienso que solamente hasta 1970 se empezó a generar una cultura nacional en esta materia, basada en experiencias internacionales, para dar soluciones principalmente al sector petroquímico y después al de grandes bodegas del sector industrial, como dijimos. Pero esa cultura del metal arrancó más por desarrollo propio y por emprendimientos individuales. Paralelamente a esto no se generó en esos años una cultura de calidad.

Entonces, ¿por qué necesitamos un interventor? Esencialmente para que se cumpla con la parte normativa.

Sólo hasta la década de los ochenta, de 1985 para acá, es cuando se viene generando una cultura de calidad en obras. Es muy marcada y comienza a ser más exigente a partir de 1991-92, con los desarrollos de Cusiana y Cupiagua, sin desconocer al anterior Caño Limón que también fue muy riguroso. Esto obligó a las industrias fabricantes de estructuras metálicas a empezar a trabajar muy fuertemente en el tema normativo y éste se desarrolló para el área de puentes, de edificios y de construcciones metálicas en general. En la primera norma colombiana sismo resistente de 1984 hay un capítulo especializado en estructuras metálicas donde ya se hace de carácter obligatorio el uso e implementación de normas, tanto nacionales como internacionales y, bási-

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camente, una referencia a la normativa norteamericana. Nosotros tenemos, sin duda, una tradición en el uso del acero más de tendencia norteamericana que europea. P: ¿Cómo ha vamente la calidad?

evolucionado

efecti-

R: En el tema de calidades sí hay evolución y muy grande. Pienso que Colombia es un país que ha avanzado junto con Brasil, Argentina y Chile en este tema de cultura de calidad en estructuras metálicas, aunque con algunas limitaciones que pueden provenir de aspectos económicos. Obtener calidad cuesta, pero a largo plazo es económica porque los proyectos duran, porque los proyectos tienen menos dolencias para mantenimiento y en eso es donde se debe reflejar la calidad: en la durabilidad de un producto o un servicio. Esto nos ha costado y todavía no nos hemos dado cuenta realmente de esa relación beneficio-calidad a partir de la funcionalidad de la obra metálica y en función del tiempo. Nuestros diseñadores trabajan en los proyectos buscando solucionar los requisitos específicos del diseño sin pensar en alguna forma de calidad hacia el futuro, porque tenemos deficiencias en ese tipo de conceptos y no tenemos aún la cultura del acero. Los países que sí la tienen y han involucrado esos principios dentro de sus diseños, sus procesos constructivos y sus procesos de mantenimiento fueron capaces de producir obras perennes como la Torre Eiffel o el puente Golden Gate de San Francisco. P: ¿ Qué caracteriza en general al problema de calidad en Colombia? R: Los colombianos somos una especie rara en el mundo: hacemos normas para no cumplirlas o para hacerles trampas y violarlas permanentemente, pero también somos expertos en hacer normas para evitar que las violemos.

Figura 3 estructura en acero torre la escollera


Cultura de calidad en la construcción metálica en Colombia

Estamos haciendo dos veces el mismo trabajo, y esto se ve reflejado en las construcciones: si viviéramos la cultura de la calidad como personas y en nuestras empresas y proyectos, tal vez no necesitaríamos interventores y solamente requeriríamos cumplir la norma, sin salirnos de los parámetros. Entonces, ¿por qué necesitamos un interventor? Esencialmente para que se cumpla con la parte normativa. Acudimos a él para contar con una persona o equipo que tengan ese conocimiento y esa cultura y que sean capaces de exigir. Que tenga no sólo la capacidad sino también la autoridad, por el conocimiento de la norma, para estar pensado en obras perdurables. P: ¿Qué problemas corrientes se presentan con la calidad en los proyectos metálicos en el país.? R: Ocurren errores tan sencillos como cuando se está diseñando una estructura

para la Costa, donde la corrosión es muy alta por la naturaleza del medio, y se termina entregando una construcción que aparentemente resuelve el problema de ingeniería olvidando el medio ambiente corrosivo. En el tema del cuidado del medio ambiente hacia el futuro nosotros cumplimos con toda la normativa pero ésta, lamentablemente, se queda corta porque no exige previsiones anti-corrosión respecto al área donde se construye, dejando así un problema muy grande para el futuro. Si se tienen interventorías adecuadas, el personal adecuado y un equipo multidisciplinario, esos pequeños errores se pueden solucionar ahora y no estaremos heredando problemas hacia el futuro. Al nivel de plantas petroquímicas eso no sucede porque sus estructuras son muy exigentes en este tema, de lo que nosotros llamamos la confiabilidad en servicio, tanto de los equipos como de las estructuras. Estos conceptos se están

Figura 4 grandes componentes industriales

ConstrucciónMetálica

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ANÁLISIS trasladando hoy en día a las estructuras metálicas en general. P: ¿Qué es la confiabilidad en servicio? R: La confiabilidad en servicio para estructuras metálicas es, por ejemplo, la resistencia a un movimiento sísmico para que no vaya a generar daños o muertes. Esto la hace confiable. Pero un edificio no sólo es resistencia sísmi-

R: Esta cultura la estamos aprendiendo muy lentamente. Estamos copiando de afuera como desde el principio, cuando vinieron, montaron e hicieron pero no enseñaron, porque si lo hubieran hecho ya tendríamos tecnologías propias. En materia de diseño tenemos vacíos y falencias graves a nivel de talleres de fabricación, por falta de capacitación del personal. En Colombia no existe una normativa desarrollada para un cons-

las mismas necesidades los han obligado a ir aprendiendo. No tenemos escuelas formales de montadores de estructura metálica, y como a ellos no les podemos exigir calidad en sus montajes, tenemos que acudir a que los fabricantes respondan por ello, aun sabiendo que generalmente subcontratan los montajes con organizaciones de instalación en sitio que tienen las limitaciones señaladas. En el sector petrolero, por contraste, hay compañías especializadas en montaje debido a los altos riesgos que se corren. Algunas de ellas son utilizadas por el sector industrial en general, y deberían considerarse como un eslabón muy valioso ya que la calidad última de la obra requiere la suma integradora de su montaje final. Nosotros podemos tener una fabricación excelente, con todos los niveles de calidad exigibles y cumpliendo toda la normatividad; podemos contar también con la obra civil y su responsabilidad, su compromiso en cuanto a la calidad de soporte de un edificio o un puente, pero a la hora del montaje debe actuarse más exigentemente que en la fabricación y la obra civil.

Figura 5 inspección de nodos

Nuestros montadores se han hecho por pura experiencia, porque las mismas necesidades los han obligado a ir aprendiendo.

ca pues, al igual que el puente, es parte de un medio ambiente, y si este es corrosivo o muy húmedo, se expondrá a problemas de corrosión porque el diseño pensó esencialmente en la resistencia sísmica y en dar capacidad a un tonelaje determinado, pero descuidó un tema un poco más sencillo como la corrosión. P: ¿Cómo se está avanzando en la calidad en el país?

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tructor de estructuras metálicas que lo obligue a que un soldador o un armador sea calificado. Vemos diseños de puentes muy complejos y estructuras metálicas muy elaboradas donde todos los requerimientos de calidad se están atendiendo. Sin embargo, cuando la estructura sale del taller pasa a una instancia distinta, que es la del montaje. Nuestros montadores se han hecho por pura experiencia, porque

A lo largo de mi carrera me he dado cuenta de que la calidad del montaje es débil y ello genera problemas hacia el futuro. Hay allí muchos puntos vulnerables que no se están atendiendo como debería ser, con conocimiento, con interventoría y con normas para evitar problemas posteriores. P: Se han tocado varios temas importantes sobre problemas de la calidad, y ahora quisiéramos precisar su opinión respecto a los materiales que estamos usando, algunos locales y otros foráneos. También quisiéramos saber cómo están evolucionando los servicios como las ingenierías de diseño, de construcción y de interventoría. ¿Qué evolución están teniendo de cara a la construcción metálica y cómo se


ANÁLISIS ofrecen realmente alternativas capacidades profesionales en materia?.

o esa

R: Con relación a los diseños, desde hace unos 15 años se empezaron a utilizar normativas que involucran especificación de materiales. Los materiales hoy en día están posiblemente en un 90 % normalizados, es decir, que tienen una normativa técnica que los habilita para un servicio. Al estar normalizados, el área de diseño sencillamente debe tomarlos, involucrarlos dentro de su proyecto y especificación y ver que satisfagan esas necesidades de ingeniería, de arquitectura y de servicio. El buen diseño debe, además, darle las herramientas al fabricante para que lo cumpla. ¿Cuál es el problema que se nos presenta con los materiales?. Muchas veces estos diseños se plantean con unos materiales que, en particular, no son de fácil consecución en nuestro país. Tenemos que acudir entonces al mercado externo donde se consiguen en las calidades de la norma, pero a costos diferentes de los habituales. De otra parte, hay calidades de materiales que aunque cumplen nominalmente con la normatividad, dependiendo del origen resultan buenos o deficientes. Por ejemplo, el acero de construcción ASTMA36 que recientemente Acerías Paz del Río empezó a fabricar en ciertos espesores, plantea el problema en los casos de diseños con placas Figura 6 defectos de soldadura en montaje

Figura 7 fabricación de vigas armadas para puente

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Cultura de calidad en la construcción metálica en Colombia

jan sólo para cumplir estrechamente con la norma y hay otras que trabajan en forma más avanzada por sus características metalúrgicas. Yo me atrevo a asegurar que el acero que viene actualmente de Ucrania genera problemas de calidad. Acá lo hemos vivido porque lo hemos trabajado en proyectos de puentes y de edificios, y se promueve como una calidad que es esencialmente económica. Esto acontece con muchos aceros que se utilizan a diario. El problema es económico, ya que fabricar un kilo de acero con alta calidad puede costar 5.000 u 8.000 pesos, en tanto que otro que también cumple con la calidad de la norma puede costar 2.500 pesos kilo y, en estructuras y construcciones, esos valores pesan mucho. Nuestra cultura tiende a economizar algunos costos, muchas veces en los materiales. Las mismas compañías que suministran el acero en Colombia tienen una dispersión de precios del 20% al 30% o más y frecuentemente tienen que acudir al más barato, porque el proyecto así lo contempla y los diseños lo consideran.

de una pulgada, o de pulgada y media. Ese espesor de plancha de acero no se fabrica en el país y se tiene que importar. La misma producción de Acerías Paz del Río, aún con sus modernizaciones, no tiene capacidad para cubrir el mercado nacional, por lo que existe la necesidad de importar acero. En el mundo hay grandes fabricantes donde la calidad ASTM A36 es, por supuesto, la misma, no importa si la fabrican en Bélgica, en Polonia, en Ucrania o en Brasil. Aunque es la misma norma, las calidades efectivas son diferentes porque hay acerías que traba-

Hoy en día se está trabajando con normativa en los diseños, pero no se está cuidando debidamente el cumplimiento en los procesos constructivos. Aún cuando estos no son responsabilidad del consultor exclusivamente, el diseño debe exigir al fabricante que cumpla con la norma, mediante las disposiciones y especificaciones contractuales. Hay cosas que uno en la práctica ve que demuestran que el diseño no tuvo presente y se le deja esa responsabilidad al constructor como sucede, por ejemplo, con las soldaduras. Es frecuente que algunos materiales no se consigan en el país como, por ejemplo, una viga y sea necesario fabricarla localmente. En casos así, el diseño establece que se acepta esta viga por la forma, por el perfil geométrico, y muchas veces el material cumple la norma pero la fabricación no lo hace. En consecuencia, hay que llevar muestras a los laboratorios, que se limitan a emitir resultados sin analizarlos, reportando el indicador experimental de una propiedad, un esfuerzo, un porcentaje de alargamiento, pero no más.

Figura 8 grandes recipientes

ConstrucciónMetálica

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ANÁLISIS hay quien no. Por eso existen calidades heterogéneas. Las interventorías deben exigir no sólo el cumplimiento de la norma sino el cumplimiento metalúrgico, pues existen casos como los de productos de China para los cuales se cumple la norma pero no los requisitos metalúrgicos. Aquí hay errores metalúrgicos y los defectos de los materiales se están asumiendo a nivel de ingeniería, lo que la pone en un punto muy crítico como en el caso de puentes que a los 20 años de construcción ya tienen problemas de deformación. P: En resumen, ¿cuál es el panorama de la calidad posible? Figura 9 grandes componentes industriales

¿De qué magnitud es el costo de la calidad? No tiene costo. La no calidad, en cambio, sí tiene costo.

En esa parte nos hace falta mucha más exigencia, más profesionalismo. Cuando nos llaman, por ejemplo, a evaluar

la estructura de un puente que lleva 20 ó 50 años de servicio, encontramos que hasta hace 20 ó 30 años esos materiales se hacían para que cumplieran esas calidades y esa metalurgia. Hace 50 años la fundición de hierro tenía las propiedades adecuadas. Hoy en día se produce en su mayor parte a partir de chatarra y hay quien la clasifica bien y

R: ¿De qué magnitud es el costo de la calidad? No tiene costo. La no calidad, en cambio, sí tiene costo. El concepto de calidad es el mismo para un macroproyecto que para uno mini. Si la falla se dio en el proceso de montaje o debido al uso, tendría eventualmente problemas de diseño. La cultura del montaje es de alta exigencia y se están cometiendo errores al respecto en nuestro medio. Como “las fallas van guardando las historias”, es posible determinar la naturaleza de la falla. ¿Cuáles son las patologías más frecuentes? ¿Dónde hay más problemas? Irónicamente, en las estructuras nuevas, por los materiales. Antes eran más cuidadosos en todo el proceso. Además, las reparaciones de cosas viejas frecuentemente salen mal porque no se hacen adecuadamente para el tipo de material original. Cuando se reconstruye algo hay que evaluar lo que había, la base.

Figura 9 proceso de inspección de calidad

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Falta en nuestro medio personal calificado para operadores de grúas, montadores, etc. Los principios de calidad deben ser los mismos para todos los proyectos: la cultura del detalle, del cuidado. Finalmente, la ingeniería es, entre otros aspectos, una labor de artesanía.


ANÁLISIS

Juntas en edificios de acero Gabriel Valencia Clement Ingeniero Civil – U.N. Universidad Nacional de Colombia Profesor Titular

Resumen Los elementos de mampostería y los miembros de acero usados en la construcción de edificios se mantienen en constante movimiento. Los cambios volumétricos son producto de las variaciones de temperatura y las deformaciones producidas por las cargas estáticas o dinámicas, y en algunos materiales, por los cambios en el contenido de humedad dentro de los mismos, tal el caso de la mampostería. El presente artículo está dirigido a la determinación de cuándo se requieren juntas de expansión o sísmicas, y como proporcionarlas y diseñarlas apropiadamente, específicamente en edificios de acero. No se incluye el estudio de las juntas en estructuras de concreto, en muros, ni otros elementos arquitectónicos. Palabras Clave: edificios de acero, juntas de expansión, juntas sísmicas, sismos, cambios de temperatura, coeficientes de expansión,

Introducción Los cambios volumétricos dependen de las propiedades físicas de los materiales, puesto que cada material reacciona de forma diferente cuando está solicitado por cambios de temperatura extremos o por cargas estáticas o dinámicas. Como resultado, se producen movimientos diferenciales entre ellos, cuando son empleados conjuntamente en una misma construcción. En el caso particular de los edificios con estructura de acero, el diseñador debe estudiar detenidamente los cambios volumétricos esperados, no solo los de la estructura en si, sino la interrelación de estos con los de los muros, fachadas y demás elementos de acabado anclados a ella, de modo de concebir detalles que permitan acomodar los movimientos diferenciales causados por esos cambios. En otras palabras, los cambios volumétricos pueden afectar la integridad estructural o la funcionalidad de la construcción, y por lo tanto deben ser analizados tanto desde el punto de vista de su posible violación de estados límite de resistencia, como de la de estados límite de servicio.

Un documentado ánalisis de las juntas en los edificios de acero por un eminente profesor y constructor de nuestras más destacadas estructuras metálicas.

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Anota Fisher (ref. 5 p2), “básicamente, la necesidad de una junta de expansión en una estructura depende de las consecuencias de no tener una junta de expansión.” La pregunta es ¿puede la carencia de una junta afectar o comprometer seriamente la funcionalidad de una construcción, o causar deterioro a la estructura o a los componentes arquitectónicos? La mampostería, el concreto y el acero se expanden y se contraen a diferentes ratas. Cuando la estructura es de acero y se encuentra embebida en mampostería, resulta expuesta a cambios de temperatura bajos, no obstante, esa mampostería si puede estar sujeta a cambios extremos, generándose en ella variaciones volumétricas mayores que las de la estructura. En la Tabla 1 se muestran los coeficientes de expansión lineal de algunos materiales (ref. 1, p7-4). Las juntas son costosas y tanto arquitectónica como funcionalmente no son deseables, por lo tanto su incorporación en los edificios debe ser el resultado de un análisis muy juicioso y detallado.


Juntas en edificios de acero

Metales y aleaciones

(1)

Material

Donde

Acero

Granito

0.80

Cobre

1.68

Mampostería de ladrillo

0.61

Hierro, fundición gris

1.06

Mampostería de piedra

0.63

Latón

1.88

Mármol

0.81

Magnesio, aleaciones

2.90

Piedra arenisca

0.97

Niquel

1.26

Pizarra

0.80

Plomo

2.86

Yeso, estuco

1.66

Zinc, laminado

3.11

COEFICIENTE DE EXPANSIÓN LINEAL METALES Y ALEACIONES

(1)

Yeso y Estuco

Pizarra

Mármol

Piedra Arenisca

Mampostería de Piedra

11.7x200,000 x10,000 = 1,170,000 N = 1,170 kN 20,000

Granito

(2)

Despejando para P, y con el módulo de elasticidad, E, igual a 200,000 MPa, P=

MATERIALES NO METÁLICOS

3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0

Mampostería de Ladrillo

PL AE

1.81

Concreto

DL =

Bronce

Caliza

En caso de proveer unos apoyos en los extremos de la barra que impidan su expansión, la reacción que se desarrollaría en estos, en el sentido del eje de la barra, puede determinarse mediante el procedimiento equivalente de calcular la fuerza requerida para acortar la barra una cantidad igual. Esta fuerza se determina a partir de la conocida expresión usada para determinar el acortamiento de una barra ∆L, con un área de sección transversal A, solicitada por una carga axial P, a saber:

0.76

Cemento Portland

DL = 0.0000117 x 50 x 20,000 = 11.7 mm

0.99

Latón

Por lo que:

1.26

Concreto

Cobre

longitud del elemento en mm

Cemento portland

2.31

Hierro (Fundición Gris)

L

1.78

Aluminio

Bronce

cambio de temperatura en ºC

Acero inoxidable

Aluminio

DT

Caliza

Acero

coeficiente de expansión lineal, para el acero es 1.17 x 10-5 /ºC (Véase la Tabla 1)

Material

1.17

Acero Inoxidable

a

Materiales no metálicos

Zinc Laminado

DL = a • DT • L

En el caso de las estructuras, realmente es muy difícil evaluar con precisión la magnitud de las expansiones y contracciones que sufrirán, no solo durante la vida útil, sino durante la etapa de construcción, y esa dificultad estriba en el hecho de que hay varios parámetros que el ingeniero diseñador no puede controlar. El tratamiento que se da a las juntas en cuanto a separación, tamaño y características constructivas es diferente según se trate de techumbres, de estructuras propiamente dichas, o de los muros u otros acabados arquitectónicos. A continuación se presentan recomendaciones para los dos primeros casos. El tercero escapa al alcance de este artículo.

Tabla 1 Valores del coeficiente de expansión lineal de algunos materiales, (Cambios de temperatura en ºC - multiplicar por 10 -5) (1)

Plomo

Aunque los edificios se construyen con materiales flexibles, se requieren juntas en las cubiertas y en las estructuras, cuando las dimensiones en planta son grandes, debido a que si no se permite una apropiada expansión y contracción de los materiales con los cambios de temperatura, se generarán fuerzas que pueden producir fallas locales o generales. Para comprender mejor el planteamiento, supóngase una barra de acero de 20 m de longitud con una sección transversal de 10,000 mm² de área (sección de 10 x 10 cm), que se ve sujeta a un incremento de temperatura de 50ºC. El cambio de longitud, si no está restringida su expansión será:

Niquel

¿Cuándo y dónde se requieren juntas?

Este resultado muestra la necesidad de permitir la expansión libre de los elementos de acero que pueden estar sujetos a cambios de temperatura, ejemplo típico de los cuales lo constituyen los rieles de las vías férreas. Ahora bien, si la restricción a la expansión es parcial, la fuerza que se genera, evidentemente es menor, tal el caso de las estructuras de los edificios, en las que las vigas de cubierta, por ejemplo, tienden a alargarse con un incremento de la temperatura, pero encuentran algún grado de restricción en el resto de barras, vigas y columnas, en las que el cambio de temperatura podría ser menor, y particularmente en los apoyos que impiden la deformación general de la estructura.

Magnesio

Juntas de Expansión

Fuente: Manual AISC, Ref 1.

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ANÁLISIS Juntas de expansión en las techumbres Algunos factores pueden hacer que sea necesario el diseño de juntas de expansión. Si hay cambios en el tipo de teja usado, o en la dirección de instalación de la misma se presentarán concentraciones de esfuerzos, que si bien generalmente no afectarán la estructura propiamente, si pueden generar fallas locales en la techumbre. LaCosse (ref. 7) recomienda diseñar juntas de expansión en cubiertas cuando se presenten una o varias de las siguientes condiciones: • Si hay juntas en la estructura. • Cuando se presenten cambios de dirección en el sentido de los pórticos estructurales, o en el sentido de la techumbre. • Cuando haya aleros de diferente configuración, en L, U o T. • Cuando el material de techumbre cambie, por ejemplo de teja metálica a losas prefabricadas de concreto. • Cuando se construyan ampliaciones a edificios existentes. • Cuando se encuentran zonas interiores con diferentes condiciones de calefacción. • Cuando puedan presentarse movimientos relativos entre las paredes y la cubierta. Para que una junta de expansión en la techumbre sea efectiva, debe extenderse a todo lo largo (o ancho) de la cubierta, y en ningún caso debe terminar antes de alcanzar el borde.

Juntas de expansión en las estructuras de acero La máxima distancia entre juntas de expansión depende de muchas variables que incluyen, entre otras, los cambios de temperatura durante la construcción y los rangos de temperatura esperados durante la vida útil del edificio. Al respecto, varias de las referencias revisadas subrayan la importancia del reporte Nº65 del Federal Construction Council (Ref. 4). En dicho reporte se establece que todo diseño de edificios debe contener un

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ConstrucciónMetálica

análisis de la necesidad de juntas de expansión que considere el impacto de los cambios dimensionales producidos por variaciones de la temperatura. Se plantea que como mínimo deben estudiarse los siguientes efectos: • Las dimensiones y la configuración del edificio. • Los sistemas previstos para el control de la temperatura dentro del edificio • El tipo de estructura, el tipo de conexión a los cimientos, y la simetría y rigidez respecto al desplazamiento lateral. • Los materiales de construcción. • El cambio de temperatura de diseño, ∆t, debe determinarse con el mayor de:

bios de temperatura en los edificios, hasta el punto de que en ciertos casos, se construyen juntas que permanecen funcionales solo durante tal etapa, y se sellan después de terminar la construcción. El criterio para determinar la necesidad de las juntas que establece el reporte citado, tiene una base empírica. Empero, el reporte advierte que si los resultados no parecen satisfactorios, se debe hacer un análisis más detallado para lo cual plantea dos métodos:

Método empírico

En la ref. 4 se incluyen tablas que permiten hallar (Tw – Tm) y (Tm - Tc) para varias ciudades en U.S.A. A falta de tales datos para Colombia, y teniendo en cuenta que no hay estaciones, el autor propone tomar como cambio de temperatura de diseño, ∆t, la diferencia entre la máxima y la mínima temperatura registrada durante el año en el lugar donde se construirá el edificio.

La aproximación empírica propuesta es la siguiente: • Para edificios que tengan pórticos formados por vigas-y-columnas, o placas-y-columnas, la máxima dimensión del edificio (si es circular, elíptico o poligonal, es la diagonal máxima), en función de ∆t para el lugar de la construcción, se debe determinar de acuerdo con la Fig 1 (en el presente artículo, se muestra una figura similar a la del reporte, pero en unidades del SI, mm y ºC). En dicho reporte se incluyen dentro de esta categoría de pórticos los que tengan muros de corte interiores u otros elementos de rigidización, aun si se trata de muros de concreto reforzado de base ubicados en el perímetro (pantallas). • Para edificios con sistema de muros exteriores de mampostería no reforzada, las juntas deben estar espaciadas a intervalos que no excedan 60 m. Adicionalmente, se deben ubicar sub-juntas intermedias, espaciadas de acuerdo con recomendaciones del Brick Institute of America, y la National Concrete Masonry Association. (en el reporte se suministran referencias bibliográficas). El autor recomienda la ref. 8 incluida en el presente artículo, cuya publicación es muy posterior a la del reporte, y por tanto está actualizada.

Es conveniente advertir que normalmente es durante la etapa de construcción que se presentan los mayores cam-

Las curvas de la Fig. 1 aplican directamente a las construcciones del tipo vigasy-columnas articuladas en la base, con

DT = (Tw - Tm) ó DT = (Tm - Tc)

(3)

Donde

Tm

temperatura media durante la época de la construcción. El término época de construcción corresponde al período del año en el que T ³ 0ºC, (la ref. 4 da como ejemplo dos ciudades en U.S.A: Anchorage, Alaska, donde son 5.5 meses – de abril 24 a Octubre 8 – y Birmingham, Alabama donde es un año).

Tw

temperatura excedida sobre el promedio, solo 1% del tiempo durante los meses de verano (junio – septiembre) en el lugar de la construcción. En un verano normal alrededor de 30 horas en o por encima de este valor de diseño.

Tc

temperatura igualada o excedida, sobre el promedio, 99% del tiempo durante el invierno (diciembre, enero y febrero) en el lugar. En un invierno normal, resultan ser 22 horas en o por debajo de este valor de diseño.


ANÁLISIS em = 11.7 x 10 -6 • Dte • L

(2)

LONGITUD ADMISIBLE DEL EDIFICIO (m)

Donde

180

Configuración rectangular multi-pórticos, con simetría de rigidez.

160 140

(Tw - Tm), °C

L

longitud efectiva, m

120 100

En esta ecuación se puede observar que en el reporte se adopta como coeficiente de expansión lineal para todas las estructuras el coeficiente del acero (N del A).

Configuración no rectangular (Tipo L, U, T)

80 60 40 20 0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

CAMBIO DE TEMPERATURA DE DISEÑO. (°C) Figura 1 Longitud máxima de edificios sin juntas de expansión.

calefacción interior. Si prevalecen otras condiciones, la lectura debe corregirse. Fisher, (ref. 5, p3), plantea esta corrección en forma de una expresión matemática, permitiendo con ello visualizar en forma más clara su influencia si se compara con la propuesta del reporte. La expresión que propone es:

Lmin = Ladm (1 + R1 - R2 - R3 - R4)

(4)

Donde

Lmin

longitud del edificio o una porción del mismo que no requiere juntas de expansión

Ladm

longitud admisible leída de la Fig. 1.

R1

0.15 si habrá calefacción y aire acondicionado en el edificio (suponiendo que el control ambiental estará operando continuamente).

R2

0.33 si no habrá calefacción.

R3

0.15 si el edificio tendrá columnas empotradas.

R4

0.25 si el edificio tiene una rigidez contra el desplazamiento lateral sustancialmente mayor en un extremo de la dimensión en planta.

Si en el edificio habrá solamente calefacción, y si tendrá articulaciones en la base de las columnas, la longitud mínima resulta igual a la longitud admisible (pues como se anotó atrás, para estas condiciones se trazó la Fig. 1).

66

Dt e

ConstrucciónMetálica

Método Analítico Para los casos en los que la necesidad de juntas de expansión no se pueda determinar mediante bases empíricas, o en los que la aproximación empírica produzca una solución que se juzgue muy conservadora, debe adelantarse un análisis detallado que incluya un análisis de esfuerzos, deformaciones, etc. Algunos códigos como el reglamento francés de construcciones dispone que no es necesario tener en cuenta los efectos de las dilataciones térmicas en edificios que tengan longitudes menores de 50 m (ref. 11, p184). Más adelante se estudia un caso específico.

Procedimientos sugeridos para el diseño de las Juntas de Expansión. En el reporte al que se ha hecho referencia anteriormente, se plantean algunas guías para el diseño de las juntas de expansión: • Las juntas deben extenderse a todo lo alto del edificio, por encima de la cimentación hasta la cubierta. Las dos estructuras pueden compartir la misma cimentación. • El límite superior de la dimensión horizontal de la junta, em, en edificios con sistemas del tipo viga-y-columna, se hallará con la Ec (2).

La longitud efectiva es la longitud promedio de las porciones del edificio que separa la junta. Si una de estas porciones tiene en un extremo una rigidez al desplazamiento lateral sustancialmente mayor que en el otro, la longitud efectiva, L, de esa porción se incrementará 50% si el extremo rígido es el lejano, y 33% si ese extremo queda vecino a la junta. Para tolerancias de construcción y para expansión y contracción de los sellos de la junta, el ancho de la junta, e debe ser: e = C1 em

(3)

C1 = 2.0 para edificios sin calefacción = 1.7 para edificios con calefacción pero sin aire acondicionado = 1.4 para edificios con calefacción y aire acondicionado Para edificios con muros exteriores portantes continuos de mampostería de ladrillo, el máximo espaciamiento entre juntas es 60 m, y el ancho mínimo de la junta, e se calcula con la expresión: e = C1 • L (Dte + 28 ) • (7.2 x 10 -6)

(4)

El ancho mínimo de las juntas debe ser 25 mm. Si el valor calculado excede de 50 mm, hay que tener consideraciones especiales en cuanto a los materiales y los métodos constructivos para asegurar que la junta en si, estará en capacidad de resistir los problemas causados por grandes movimientos en la junta. (Asimis-


Juntas en edificios de acero

mo considerar detalles que garanticen la funcionalidad). El diseño de las juntas debe permitir movimientos relativos de las porciones del edificio, prevenir filtraciones de agua, y permitir las operaciones de mantenimiento. En las Fig. 3 y 4 se muestran varios detalles de juntas de expansión.

El arriostramiento que hay en un extremo debió diseñarse seguramente para controlar las acciones sísmicas. De ser así, es necesario diseñar otro arriostramiento en la porción del edificio que por efectos de la junta quedará sin arriostramientos. Supóngase que los arriostramientos se ubican vecinos a la junta, por lo que em debe incrementarse en 33% (factor nombrado al pie de la Ec 3). El tamaño de la junta, de acuerdo con el reporte, será entonces:

con una separación de 8.0 m. La carga muerta será de 4.00 kN/m² y la carga viva de 2.50 kN/m². Evaluar la incidencia de un cambio de temperatura de 30ºC durante la construcción. Solución a) Prediseño: en las vigas el momento será del orden de: Mu ≈

Ejemplo 1 Supóngase que se construirá en Bogotá un edificio de 120 m de largo con estructura de acero. El sistema estructural comprende columnas articuladas en la base y arriostramientos excéntricos en uno de sus extremos. Se pide establecer si se requieren juntas de expansión y sus dimensiones. Usar el método empírico. Solución Con la Ec 4 se determina la longitud máxima sin juntas. Para este caso, La longitud admisible leída de la Fig. 1, Ladm, es 142 m, tomando ∆T igual a 30ºC. Por lo tanto, la máxima longitud del edificio sin juntas de expansión será:

Lmin = Ladm (1+R1-R2-R3-R4) =

142 × (1 + 0 - 0.33 - 0 - 0.25) = 59.6 m

e = c1 em = 2.0 × 21 × 1.33 = 56 mm El autor considera que en una ciudad como Bogotá el valor de 2 para el coeficiente C1 es alto, pues las variaciones de temperatura no son tan pronunciados como en países con estaciones. Se propone tomar el valor intermedio de 1.7, por lo que e=

56 x 1.7 2.0

= 47.6 mm → 50 mm

El edificio no tendrá muros portantes exteriores, por lo tanto no aplica la Ec (4). Conclusión: Se requiere una junta de dilatación intermedia pues Lmin (60 m) es menor que la longitud del edificio (120 m). La junta deberá medir al menos 50 mm.

El tamaño de la junta, em, se determina con las ecuaciones (2) a (4), a saber:

em =11.7 x 10 -6 . ∆te . L =

Se desea construir un edificio en zona de muy baja sismicidad. Se usarán pórticos como el que se muestra en la Fig. 2,

12

2

= 475 kN-m →

W24 x 55 - A36 (φMn = 500 kN-m) En columnas exteriores, Mu ≈ ½Mu en la viga = 238 kN-m, mientras que Pu = 1,270 kN En columnas interiores, M → 238/2 = 140 kN-m, Pu = 2,540 kN Se eligen perfiles W14 x 82 – A572 Gr 50 φMn = 720 kN-m, φPn = 3,920 kN. b) Análisis: para la combinación 1.2D+1.6L se encuentran las siguientes acciones máximas: Viga

Mu = 494 kN-m

Columna exterior

Mu = 339 kN-m Pu = 1,240 kN

Columna interior

Mu = 169 kN-m Pu = 2,575 kN Ec F.2-47 de NSR-98 = 0.92 < 1.0 

Para la combinación 1.4 (D + T), con D = 2.50 kN/m² (etapa de construcción)

4 x 3.0m

11.7 × 10-6 × 30 × 60,000 = 21.0 mm

Ejemplo 2

qu L

9 de 9.0m = 81.0m

Figura 2 Pórtico resistente a momento (PRM) de 81 m de luz.

ConstrucciónMetálica

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ANÁLISIS Viga

Mu = 264 kN-m

Columna exterior

Mu = 240 kN-m Pu = 510 kN

Columna interior

Mu = 164 kN-m Pu = 1,025 kN Son solicitaciones menores que para 1.2D+1.6L

Como puede observarse, la temperatura induce esfuerzos bastante menores que los de las cargas gravitacionales. El desplazamiento calculado para el caso 1.4(D + T) es 14.6 mm. c) Método empírico: con la Ec 4 se determina la longitud máxima sin juntas:

R1

0.

Se supone que no hay calefacción y aire acondicionado

R2

0.33 No habrá calefacción sola.

R3

0

Columnas articuladas en la base.

0

Hay rigidez mucho mayor en un extremo del edificio que en el otro.

R4

El autor considera que para la etapa de construcción, R2 podría tomarse bastante menor de 0.33, pues ∆T = 30ºC es el cambio real de temperatura esperado, no obstante, para no violar las condiciones propuestas por el reporte, se toma el valor recomendado. La longitud admisible leída de la Fig. 1, Ladm, es 142 m, para ∆T igual a 30ºC. Por lo tanto, la máxima longitud del edificio sin juntas de expansión será: Lmin = Ladm (1+R1-R2-R3-R4) = 142 × (1 + 0 - 0.33 - 0 - 0) = 95 m Conclusión: no se requieren juntas de dilatación.

Juntas Sísmicas Hasta hace poco tiempo, las juntas sísmicas eran diseñadas en forma empírica, con reglas poco científicas, como por ejemplo aquella que dice que por cada piso deben dejarse 50 mm entre construcciones vecinas. Las observaciones de lo acaecido en los sismos ha permitido detectar que en muchos casos se han presentado colisiones entre edificios ad-

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ConstrucciónMetálica

yacentes, como resultado de lo cual se han manifestado serios daños en ellos, en especial cuando los niveles de los pisos de esos edificios vecinos no coinciden, o cuando uno de los edificios es mucho más alto que el otro. No disponiendo de herramientas adecuadas para el análisis de estructuras de planta irregular, pero concientes de la incidencia de los efectos torsionales y de las concentraciones de esfuerzos en las esquinas y en los entrantes de esas plantas, los ingenieros optaron en otras épocas por dividir tales plantas irregulares en figuras regulares, por ejemplo una planta el L por dos rectángulos, y para esa división se diseñaron entonces las juntas sísmicas. También se introdujo este tipo de junta en sitios en los que resultaba evidente que los diafragmas eran débiles, de suerte que en lugar de fracturarse por la acción sísmica, los mismos presentaran movimientos relativos. Así mismo se han diseñado juntas sísmicas en puntos donde hay variaciones súbitas de dimensiones en planta, por ejemplo en el empalme de una pasarela con un edificio, o un punto fijo exterior conectado con el edificio. En la medida en que ha sido posible estudiar los edificios mediante análisis dinámicos en 3D, con lo que se ha mejo-

posible, tanto por razones constructivas como de costos, según se concluye en la parte final del presente artículo. En las NSR-98, A.6-5 (ref. 3 p A-55), se establece que “todas las partes de una estructura deben diseñarse y construirse para que actúen como una unidad integral para efectos de resistir las fuerzas sísmicas, a menos que se separen una distancia suficiente para evitar la colisión entre las partes”. En la práctica usual, se acepta que en algunos casos sea posible y ello es deseable, se eviten las juntas entre bloques de un edificio que hayan de ser construidos en diferentes épocas, siempre y cuando el ingeniero estructural tenga claras las características que tendrá cada bloque, y que haya certeza de que tales características serán respetadas al construir las diferentes etapas. Esto obliga al ingeniero a evaluar el comportamiento del primer bloque, así como del edificio adicionado con cada uno de los bloques subsiguientes. Uno de los inconvenientes que presenta este proceso lo constituyen los eventuales cambios en los códigos sísmicos, cambios que pueden invalidar algunas de las suposiciones hechas durante el diseño inicial, y que pueden llevar a intervenir lo ya construido varios años después de terminado, cuando se adelante la construcción de otras etapas.

Todas las partes de una estructura deben diseñarse y construirse para que actúen como una unidad integral para efectos de resistir las fuerzas sísmicas

rado la aproximación al comportamiento real de los mismos, el uso de las juntas como fórmula de simplificación ha ido perdiendo validez.

¿Cuándo usar juntas sísmicas? Es evidente que se requieren juntas sísmicas o separación entre edificios adyacentes si son construidos en diferentes épocas, si son de propietarios diferentes, o en todo caso, si no tienen deformaciones compatibles entre si. Sin embargo, dentro de un mismo edificio es deseable evitar tales juntas hasta donde sea

Localización de las juntas sísmicas Cuando se decide que las juntas son necesarias en un edificio, su ubicación generalmente resulta obvia. Afortunadamente, varias de las ubicaciones obvias son también las más deseables desde el punto de vista de la mitigación de los problemas generados por las juntas. Por ejemplo, en las zonas de puntos fijos, con escaleras, ascensores, ductos, etc., en las que el diafragma se ve debilitado puede juzgarse conveniente hacer juntas, y además, hacerlo allí tiene un aspecto benéfico en el sentido de que el área de piso


e j a t n nyMo ó i c a c i r b a F , o ñ e s i D s a c i l á t sMe a r u t c u r t s eE d s o i c i f i d E s e u q n a syT o l i S n ó i c a c i n mu o aC r a sp e r r o T a í g r e n eE nd ó i s mi s n a r yT a t r e i b u ec sd a r u t c u r t s E Of i c i n aP r i n c i p a l ( p l a n t ad ep r o d u c c i ó n ) Cal l e86No.4590 I t agüí P BX( 5 7 4 ) 2 5 55 11 1 E ma i l : o b r a s @i n d u s t r i a s c e n o . c o m Of i c i n aRe g i o n a l Bo g o t á : Cal l e17ANo.2365 P BX( 5 7 1 ) 2 7 79 70 8P a l o q u e ma o E ma i l : v e n t a s b o g o t a @i n d u s t r i a s c e n o . c o m Of i c i n aRe g i o n a l Z o n aNo r t e , Ba r r a n q u i l l a : Car r er a58No.75158 Of i ci na406Edi f i ci oBanSuper i or P BX( 5 7 5 ) 3 6 09 77 7 E ma i l : v e n t a s n o r t e @i n d u s t r i a s c e n o . c o m

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ANÁLISIS que se ve afectada por la junta es reducida al aprovechar tales vacíos, y por lo tanto los inconvenientes inherentes a las juntas, costo, sellamientos, elementos tapajuntas, etc., no tienen mucho impacto. Del mismo modo, las juntas que posiblemente se requerirán en esquinas entrantes y sitios similares, tienen la ventaja de que es fácil camuflarlas en la fachada. En todo caso, siempre deben buscarse sitios en los que las juntas impacten lo menos posible.

elementos de apoyo interfieren con otros elementos del edificio. No obstante, no es recomendable caer en esa tentación, y por el contrario es muy conveniente que los dispositivos se diseñen para permitir desplazamientos aun mayores que los calculados por código, pues las consecuencias de restringir el movimiento pueden ser catastróficas. De todos modos, si resulta inevitable esa restricción, en el diseño deben considerarse las fuerzas que se generan por ese motivo.

Dimensión de las juntas sísmicas De acuerdo con NSR-98, el tamaño mínimo de las juntas debe ser igual a la suma del valor absoluto de los desplazamientos horizontales obtenidos siguiendo el procedimiento expuesto en A.6.2.1 para cada una de las porciones de la edificación, en la dirección perpendicular a la junta que las separe. Por tanto, ese tamaño depende de la altura del edificio, de su rigidez y de la zona sísmica (macro y micro zonificación) en la que se construya. Teniendo en cuenta que las NSR-98 limitan la deriva al 1%, y hasta tanto no cambie este criterio codificado, el tamaño máximo de la junta sísmica entre dos bloques de un edificio no debería superar 0.02H (cada bloque 0.01H), con H la altura total del edificio. Kasai y Jagiasi, de acuerdo con lo que menciona Saunders (ref. 10), demuestran que la propuesta de determinar el tamaño de las juntas cumpliendo lo estipulado por métodos como el de las NSR-98 pueden resultar muy conservadores.

Aspectos relacionados con el diseño estructural Las juntas sísmicas generalmente crean unas condiciones estructurales complicadas. La solución más sencilla es diseñar columnas dobles. Cuando no se puede optar por esta solución, se puede recurrir a voladizos, o bien a vigas de un bloque simplemente sentadas sobre el otro bloque. En este último caso, existe la tentación de diseñar algún elemento que limite el movimiento, pues los dispositivos usados para garantizar el deslizamiento, deslizadores de teflón o similares, son costosos, o bien porque los

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ConstrucciónMetálica

El tamaño máximo de la junta sísmica entre dos bloques de un edificio no debería superar 0.02H (cada bloque 0.01H), con H la altura total del edificio.

tura, o por contracción del fraguado en el caso del concreto. Son con frecuencia del tipo unidireccional, esto es, pueden acomodar movimientos que se presenten en dirección normal a la junta. Las juntas de expansión se ubican a intervalos regulares a lo largo de la estructura, determinados en función de los cambios de dimensiones esperados por esas variaciones de temperatura. Por su parte, las juntas sísmicas deben acomodar los movimientos en las dos direcciones ortogonales, y su separación no se ve usualmente afectada por el tamaño o la longitud del edificio. En general las juntas de expansión tienen unas dimensiones bastante menores que las sísmicas, y por tanto su detallado es más económico.

Aspectos económicos Aspectos arquitectónicos, funcionales y por fuego El manejo de las juntas sísmicas no es cosa que agrade a los arquitectos. Las juntas requieren un importante esfuerzo de diseño, son costosas y generan problemas constructivos. En edificios bajos o de mediana altura, usualmente se diseñan las juntas de igual tamaño en todos los pisos, a pesar de que en los pisos inferiores pueden ser más pequeñas que en los superiores. Esto implica un mayor consumo de materiales para juntas pero estandariza la construcción. Un inconveniente adicional que generan las juntas sísmicas es que, si no se construyen con los materiales y sistemas apropiados, pueden permitir el paso del fuego entre pisos, en caso de incendio. En varios incendios quedó demostrado que esta fue la causa de grandes pérdidas humanas y materiales

Consideraciones generales sobre las Juntas Juntas sísmicas vs juntas de expansión Las juntas sísmicas son similares a las de expansión pero al mismo tiempo son diferentes. Las de expansión se proporcionan para acomodar los movimientos causados principalmente por cambios de tempera-

Hay dos tipos de costos asociados con la construcción de juntas: uno es el costo mismo de construirlas, y el otro, el área útil perdida del edificio, en particular si se trata de juntas contra edificios vecinos (no en bloques de un mismo edificio). En un edificio de 15 pisos, por ejemplo, donde el desplazamiento horizontal del último piso por la acción del sismo puede ser del orden de 0.50 m (suponiendo deriva del 1% en todos los pisos), al separar el edificio esa distancia del edificio vecino, se está dejando de vender, suponiendo un edificio de 50 m de fondo, un área de 375 m², que, con un precio de venta en 2006 del orden de $ 3,000,000 por m², significa que la rentabilidad se ve afectada en una suma cercana a los $ 1,125 millones. De allí la importancia de evaluar con el mayor nivel de precisión posible el tamaño requerido de las juntas sísmicas. Mientras que en el pasado era rutinario el uso de juntas relativamente próximas entre si, y de un tamaño calculado con la regla de n veces la deriva permitida por el código (con n el número de pisos), las herramientas de análisis estructural disponibles hoy en día permiten eliminar buena parte de las mismas de una forma racional y suficientemente confiable, en especial en las zonas de los edificios en las que se esperan concentraciones de es-


Juntas en edificios de acero

fuerzos, tales como las esquinas entrantes y los cambios súbitos de dimensiones en planta, donde haya diafragmas débiles, etc., y a su vez, dimensionarlas en una forma más precisa. Otros costos asociados con las juntas los constituyen las columnas dobles cuando se requieren, los elementos constructivos de las juntas (véase la Fig. 4): sellamientos, flanches, empaques, neoprenos, etc., los mantos ignífugos y los dispositivos de expansión de los ductos, entre otros.

aspectos constructivos El detallado de las conexiones debe realizarse con sumo cuidado. Deben tomarse precauciones para garantizar que el desplazamiento relativo de los elementos pueda presentarse, pero así mismo, garantizar que no se presentarán fenómenos de inestabilidad. En la Fig 3a, por ejemplo, el tamaño de los huecos alargados se ha diseñado a partir de la dilatación esperada, pero no debe ser tan grande que las distancias al borde exigidas por la norma se incumplan. En la Fig 3b se aprecia un apoyo de una vigueta sobre una viga, apoyo que si bien permite desplazamiento, en caso de cargas de viento impide el levantamiento de la vigueta.

apéndice - nomenclatura C1

coeficiente para contemplar tolerancias en las juntas (véase Ec 2)

E

módulo de elasticidad, 200,000 MPa

L

longitud de un elemento, mm

H

altura total de un edificio, mm

Lmin

longitud del edificio o una porción del mismo que no requiere juntas de expansión

Ladm

longitud admisible leída de la Fig. 1

R1

0.15 si habrá calefacción y aire acondicionado en el edificio (suponiendo que el control ambiental estará operando continuamente)

R2

0.33 si no habrá calefacción

R3

0.15 si el edificio tendrá columnas empotradas

R4

0.25 si el edificio tiene una rigidez contra el desplazamiento lateral sustancialmente mayor en un extremo de la dimensión en planta

Tc

temperatura igualada o excedida, sobre el promedio, 99% del tiempo durante el invierno (Dic, Ene y Feb) en el lugar

Tw

temperatura excedida sobre el promedio, solo 1% del tiempo durante los meses de verano (junio – Sept), en el lugar de la construcción. En un verano normal alrededor de 30 hrs en o por encima de este valor de diseño

Tm

temperatura media durante la época de la construcción. El término época de construcción corresponde al período del año en el que T ³ 0ºC

em

tamaño de una junta



coeficiente de expansión lineal (Véase la Tabla 1)

L

cambio de longitud de una barra por acción del cambio de temperatura, mm

T

cambio de temperatura, ºC

Caballete de lámina

Guía – No soldar a vigueta

Vigueta

Teja

Neopreno Huecos estándar Viga

(a)

Hueco alargado

(b)

fIgURa 3 dETallEs dE JUnTas dE ExpansIón

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ANÁLISIS

Extremo de viga o de cercha apoyada en una columna o en un muro

Hueco alargado a la viga

Gráfito o neopreno

Hueco alargado en la viga

Gráfito o similar

Barras de acero de gran diámetro

Para rotación con mínimo movimiento lateral Conexión vigueta - viga

Par de L con huecos alargados, soldados a la vigueta

Conexión vigueta - vigueta

Placas de metal no corroible Material sellante Elementos de metal no corroible

Material sellante Sellador de caucho o plástico

Empaque especial

L’s de metal no corroible

Juntas en pisos

Juntas en cubiertas fIgURa 4 dETallEs dE JUnTas dE ExpansIón (adapTado dE REf 6)

Referencias American Institute of Steel Construction, AISC, Manual of Steel Construction, Load and Resistance Factor Design, 3ª Ed., Chicago, Il., U.S.A, 2001. 2 American Institute of Steel Construction, AISC, Designing with Structural Steel – a Guide for Architects, 2ª Ed., Chicago, Il., U.S.A, 2002. 3 Asociación Colombiana de Ingeniería Sísmica, AIS, Normas Colombianas de Diseño y Construcción Sismo Resistente, NSR-98, Bogotá, Col, 1998. 4 Federal Construction Council, Expansion Joints in Buildings, Technical Report Nº65, preparado por el Standing Committee on Structural Engineering del National Research Council, National Academy of Sciences, Washington, D.C., U.S.A, 1974. 5 Fisher, J., Expansion Joints: Where, When, and How, NASCC Proceedings, The Steel Conference, Montreal, Canada, 2005. 1

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ConstrucciónMetálica

Gaylord, H., Gaylord, C., Stallmeyer, J. Structural Engineering Handbook, 4ª edición, McGraw-Hill, New York, U.S.A., 1997. LaCosse, B., Expansion Joints: Use to Relieve Stress, National Roofing Contractors Association, Rosemont, Il, U.S.A., 1987. 8 Laska, W., Masonry and Steel,Detailing Handbook, The Aberdeen Group,Addison, Il, U.S.A, 1993. 9 MM Systems Corporation, Fundamental Expansion Joint Principals, memorias del short AIA course, 2005. 10 Saunders, M., Seismic Joints in Steelñ Frame Building Construction, NASCC Proceedings, The Steel Conference, Montreal, Canada, 2005. 11 Sontag, Hart, Henn, Structure Acier – Batiments a Etages, Commission des Communautés Européennes, 2ª Ed., Bruselas, Bélgica, 1986. 6 7


REPORTAJE GRÁFICO

Acerías Paz de Río S.A. Proyecto de Reconversión Industrial

Construcción de la nuevas naves para colada y palanquilla con estructuras metálicas de alta densidad. Figura 1 proceso de montaje

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Vicepresidencia de Proyectos Acerías Paz de Río S.A.


Acerías Paz de Río S.A.

Antecedentes El proyecto de reconversión industrial de Acerías Paz de Río contempla la adquisición e instalación, en la Planta Industrial de Belencito, Departamento de Boyacá, jurisdicción del municipio de Nobsa, de los siguientes equipos: • En la planta de Aceración: Un horno cuchara y una máquina de colada continua de palanquilla de 130 x 130 mm para reemplazar el actual sistema de colado en lingotera de acero líquido proveniente de convertidores y horno eléctrico con destino a los productos largos que fabrica APDR.

• En la planta de Laminación: Un horno de calentamiento de palanquilla y un conjunto de dos cajas (horizontalvertical) debastadoras, equipos con los cuales se quiere reemplazar un horno de sostenimiento y para complementar el tren laminador Morgan que tiene APDR. Con los anteriores equipos y el nuevo horno eléctrico de 40 ton de capacidad por colada, recientemente instalado, se incrementará gradualmente la fabricación de producto final hasta 500.000 ton/año.

Descripción del Proyecto El alcance del proyecto fue el suministro de materiales, fabricación, transporte y montaje de la estructura metálica para las nuevas naves de acería, donde se instalarán los equipos de la Planta de Aceración, con áreas de 3445 y 2965 m2 para las naves de Colada y Palanquilla respectivamente. Las anteriores áreas se complementan con una estructura de conexión entre las instalaciones existentes y las nuevas y dos torres de escaleras para acceso a la cubierta y a las pasarelas de mantenimiento de los puentes grúa. La estructura se compone de columnas en perfiles de alma llena y cerchas en celosía en perfiles HEA. Las correas, entramados y arriostramientos de cubierta se conforman con perfiles de alma llena y angulares y redondos, respectivamente. La cubierta de las áreas fue fabricada en lámina de 3 mm teniendo en cuenta una carga viva de 500 kg/m2 especificada, carga que para diseño de cubiertas está muy por encima de lo usual (50 k/m²) debido a que sobre esta cubierta se podrían acumular, en lapsos relativamente breves, una gran cantidad de partículas provenientes de los diferentes procesos industriales de la fábrica, conformando capas que pueden llegar a tener varios centímetros de espesor. La cubierta de la estructura del área de colada está a 28 m de altura, con trocha de 28 m y las columnas soportan las vigas carrilera para tres puentes grúa de 100, 25 y 5 ton, respectivamente. Las columnas centrales de 28 m de altura tienen un peso aproximado de 30 ton cada una. La cubierta de la estructura del área de palanquilla está a 18 m de altura, con trocha de 25.25 m y las columnas soportan las vigas carrilera para dos puentes grúa de 32 y 5 ton respectivamente. La densidad de estructura, expresada en k/m², es de 15 a 20 veces mayor de la que se trabaja en estructuras típicas de bodega. Dos razones determinan esta diferencia tan marcada: Por una parte, la altura de las naves y, por la otra, la magnitud

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75


REPORTAJE GRÁFICO

Figura 2 panorama del área industrial en reconversión

de las cargas de diseño, tanto en cubierta como por los puentes grúa, advirtiendo que la incidencia en el peso por la altura de las naves se encuentra no solo en el mayor consumo de acero por mayor longitud de columnas, sino en la gran robustez de los elementos estructurales, resultado de las acciones horizontales generadas por los puentes grúa, el sismo y el viento. Como consecuencia de lo anterior, el montaje de la estructura debió realizarse siguiendo procedimientos poco convencionales, particularmente en lo que hace referencia a los equipos utilizados: grúas de 150 ton con brazos hasta de 60 m., malacates de alta capacidad de carga, manlifts, andamios estructurales, etc. Por otra parte, las estructuras de las

naves se montaron en forma simultánea con los equipos mecánicos que operarán las plantas de producción, y en términos más amplios, en simultánea con la construcción de la infraestructura de las plantas, lo que implicó frecuentes interferencias en las operaciones. Aunque el tamaño de los elementos en taller se estudió considerando su fácil transporte, de todos modos fue necesario realizar el transporte de piezas de características muy especiales. Las columnas, por ejemplo, con una sección transversal de 3.60 m por 1.50 m, se despacharon en tramos hasta de 18.0 m de longitud; unas vigas carrilera con longitudes de 24.0 m y un peso de 43 t cada una; cerchas de 13.0 m de longitud y 4.20 m de altura, etc.

Finalmente, debe resaltarse el hecho de que para ser un suministro de un volumen tan considerable y con características tan especiales, la respuesta de las empresas a cuyo cargo estuvo la labor, todas ellas nacionales, estuvo a la altura de las circunstancias en todos los aspectos de calidad y cumplimiento. Todos los elementos, a pesar de haber sido elaborados en diferentes fábricas, se ensamblaron en obra sin tropiezo alguno; los materiales requeridos se consiguieron en el comercio sin contratiempos y, en fin, una vez más se demostró que la industria nacional está en capacidad de acometer cualquier tipo de proyecto, sin importar su envergadura ni sus características, con toda la eficiencia y las exigencias de los más estrictos estándares internacionales.

FICHA TÉCNICA Área total cubierta:

6410 m2

Peso total de la estructura de cubierta y soporte de puentes grúa: 2340 Diseño arquitectónico: Diseño estructural: Fabricación: Interventoría:

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ton ACERÍAS PAZ DEL RÍO S.A. DICON LTDA HB Estructuras Metálicas S.A., SAC Estructuras Metálicas S.A., Industrias CENO S.A., Estructuras TECMO Ltda. Consorcio Salgado Meléndez y Asociados – Compañía de Estudios e Interventorías – SMA –CEI


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referencia

Galería Bibliográfica Estructuras de Acero: Conceptos, Técnicas y Lenguaje Autores: Luis Andrade de Matos Días et al Edición: Zigurate / ILAFA Fecha: 2006 ISBN: 85-85570-08-3 Páginas: 204 Contenido General: Libro universitario que abarca artículos de varios especialistas. Cubre estructuras y sistemas estructurales de acero, los aceros, perfiles, conexiones, proyecto y fabricación, losas, cerramientos, corrosión, pintura, incendio y estructuras de acero, sismos y diseño de estructuras de acero, anexos sobre materiales.

MODERN STEEL CONSTRUCTION Autores: AISC Edición: AISC Fecha: Mensual ISSN: 0026-8445 Páginas: Variable

Contenido General: Revista general sobre construcción en acero del AISC que reseña artículos y noticias sobre diseño, fabricación, montaje, materiales, eventos, software, normativas, proyectos de la construcción metálica norteamericana, concursos, premios, publicaciones.

Structural Steel Selection Considerations: A Guide for Students, Educators, Designers, and Builders Autores: Reidar Bjorhovde Edición: ASCE Publications Fecha: 2001 ISBN: 0784405395 Páginas: 110 Contenido General: Ofrece una comprensión de las propiedades del acero y de los criterios utilizados para seleccionar aceros apropiados para las necesidades requeridas. Esta guía evalúa temas relativos a producción de acero, clases de aceros, consideraciones de diseño, consideraciones de fabricación y problemas de servicio en estructuras cuyos componentes principales están fabricados en acero estructural.

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An introduction to cable roof structures: 2nd edition Autores: H. A. Buchholdt Thomas Telford Edición: London, UK : Thomas Telford Fecha: 1999 ISBN: 0727726242 Páginas: 285 Contenido General:Texto general introductorio sobre el diseño y construcción de diferentes estructuras de cubiertas con la utilización de cables de acero desarrolladas y construidas en diferentes partes del mundo a partir del proyecto de la Arena de Raleigh concebido por Nowicki a principios de los 1950s en Norteamérica y precursor de su amplio desarrollo posterior.

Design of Steel Structures Autores: James E. Ambrose,Harry Parker Edición: John Wiley and Sons Fecha: 1997 ISBN: 0471165743 Páginas: 464 Contenido General: Séptima edición de gran valor como referencia para ingenieros y arquitectos sobre los usos comunes de acero en estructuras para edificios. Con formato claro y conciso se facilita a lectores de limitada formación en matemáticas e ingeniería. Actualizado con cambios recientes en estándares, tecnología de la industria, prácticas constructivas, nueva investigación en el campo, ejemplos de sistemas estructurales generales para edificios y uso de computación para diseño estructural en métodos LRFD y ASD.

Structure in the New Millenium: Proceedings of the 4th International Kerensky Conference, Hong Kong Autores: P. K. K. Lee Edición: Taylor Francis (UK) Fecha: 1997 ISBN: 9054108983 Páginas: 674 Contenido General: Los tópicos de esta conferencia internacional cubiertos por sus memorias de ponencias incluyen : análisis estructural – teoría y métodos; diseño estructural – concepto, técnica y códigos de práctica; formas estructurales – concepto y aplicación; construcción de estructuras.


Galería Bibliográfica

Ductile Design of Steel Structures Autores: Michel Bruneau, Chia-Ming Uang, Andrew, Stuart Whittaker Edición: McGraw-Hill Professional Fecha: 1998 ISBN: 0070085803 Páginas: 485 Contenido General: Apoya el aprovechamiento por el ingeniero estructural del comportamiento dúctil de cualquier estructura sismorresistente utilizando las más avanzadas técnicas actuales de diseño dúctil para acero. Ofrece los últimos criterios de diseño sismorresistente basados en investigación de los recientes terremotos de Northridge y Kobe. Se entregan datos manuales sobre las propiedades dúctiles del acero, datos esenciales sobre el comportamiento plástico de secciones y métodos sistemáticos y aplicaciones relativos a análisis plástico. Las ayudas para eficacia en diseño incluyen marcos dúctiles arriostrados y marcos resistentes a momento. Ofrece los requisitos para detallado especial y plantea un panorama de sistemas especiales en acero para disipación de energía, entre otros tópicos.

Steel and Composite Structures: Behaviour and Design for Fire Safety Autores: Yong C. Wang Edición: Spon Press (UK) Fecha: 2002 ISBN: 0415244366 Páginas: 332 Contenido General: Presenta una descripción sistemática y profunda del comportamiento de estructuras de acero y compuestas frente al fuego y muestra como se han desarrollado métodos de diseño que permiten cuantificar esa comprensión. Se incluyen descripciones cuantitativas del comportamiento del fuego, transferencia de calor en elementos de construcción y análisis estructural mediante métodos numéricos, códigos y estándares existentes para diseño resistente a incendio de estructuras de acero y compuestas, presentados de forma crítica. Aplicando sistemáticamente principios de ingeniería de seguridad frente a incendios se exploran y exponen diferencias importantes entre comportamientos de elementos aislados y estructuras completas en esta condición.

The Behaviour and Design of Steel Structures to BS5950, 3rd ed Autores: Nicholas Snowden Trahair, Mark

Ultimate Limit State Design of Steel - Plated Structures Autores: Jeom Kee Paik,Anil Kumar Thayamballi Edición: John Wiley and Sons Fecha: 2003 ISBN: 0471486329 Páginas: 544 Contenido General : Reseña y describe fundamentos y procedimientos prácticos de diseño en el campo de estructuras con placas de acero. Se presenta la derivación de expresiones matemáticas básicas junto con una discusión importante de las suposiciones y validez de las expresiones y métodos de solución.

Andrew Bradford, David Arthur Nethercot Edición: Spon Press (UK) Fecha: 2001 ISBN: 0419261907 Páginas: 496 Contenido General: Tercera edición del libro altamente reconocido discute el comportamiento de estructuras de acero y criterios usados en su diseño frente al código británico BS5950:2000. Cubre vacíos habituales debidos a concentración en métodos de análisis y dimensionamiento de componentes estructurales. Enfatiza en la comprensión del comportamiento y en consecuencia omite muchos detalles analíticos a favor de descripciones más explicativas. Numerosos ejemplos muestran tanto el comportamiento de las estructuras de acero como detalles del proceso de diseño.

Design of Hydraulic Steel Structures Ductility of seismic resistant steel structures Autores: Victor Gioncu,Federico M. Mazzolani Edición: Spon Press (UK) Fecha: 2002 ISBN: 0419225501 Páginas: 688 Contenido General: Criterios para realización, con énfasis en el comportamiento dúctil de estructuras en acero, de edificios, puentes, entramados y otras estructuras similares de modo que resistan las fuerzas a que pueden estar sometidos.

Autores: Contributor American Society Of Civil Engineers Edición: ASCE Publications Fecha: 1997 Páginas: 43 ISBN: 0784402124 Contenido General: Prescribe guías para el diseño de estructuras hidráulicas en acero HSS mediante el método de LRFD y pautas para control de fracturas. El manual es útil para autoridades, laboratorios, consultores, realizadores y operaciones de campo con responsabilidad en diseño de obras civiles hidráulicas.

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referencia

Structural Steel Designer’s Handbook

Heat Treatment of Welded Steel Structures

Autores: Roger L. Brockenbrough,Frederick S.

Autores: David N. Croft Edición: Woodhead Publishing& Welding

Merritt Edición: McGraw-Hill Professional Fecha: 1999 ISBN: 0070087822 Páginas: 1208 Contenido General: Esta es una guía única A-Z para el diseño estructural en acero. Incluye abundante conjunto de técnicas prácticas hacia el diseño eficiente en costos de estructuras en acero desde edificios hasta puentes. El enfoque integrado del manual facilita información útil inmediata sobre el acero como material, cómo se fabrica y monta, cómo se analiza una estructura para determinar fuerzas y momentos internos a partir de cargas y cómo se hacen cálculos de diseño detallado para resistirlas. Esta tercera edición incluye los recientes desarrollos en diseño sísmico, incluyendo conexiones más dúctiles, aceros de alto desempeño, y ofrece un tratamiento ampliado de la soldadura. Apoya la comprensión de requisitos de diseño para elementos estructurales tubulares y miembros de acero en lámina delgada, con numerosos ejemplos tanto en los métodos LFRD como ASD.

Institute Fecha: 1996 ISBN:1855730162 Páginas: 128

Contenido General: Es frecuente que la unión soldada de componentes resulte en juntas incapaces de cumplir los requisitos del diseño estructural habitualmente basado en las propiedades de los materiales que se unen. Para aumentar el rango de materiales soldables, asegurar el éxito del proceso de soldadura y la integridad del producto final se aplica calor de forma científica y controlada. Así, como parte intrínseca de la tecnología de la soldadura existe la rama de ingeniería térmica que produce una serie de tratamientos térmicos definidos que contribuyen a estos fines y conservan las propiedades fundamentales de los materiales soldados. El libro es esencialmente una revisión del texto Heat Treatment of Welded Structures del profesor FM Berdekin. Limitado a los aceros debido a su predominio en ingeniería, ofrece consejos prácticos sobre tipos, efectos y métodos de tratamiento por calor, explora el incumplimiento y fuentes potenciales de falla y presenta guías para inspección. El capítulo final considera los códigos y estándares de manufactura.

Aluminum Structures: A Guide to Their Specifications and Design, 2nd ed Autores: RandolphKissell, Robert L. Ferry Edición: John Wiley and Sons Fecha: 2002 ISBN: 0471019658 Páginas: 544 Contenido General: De su primera edición se señalaba a este texto como indispensable y exitoso por ofrecer una introducción completa al uso de estructuras en aluminio con mucha información útil. Este libro muestra estructuras fuertes, ligeras y resistentes a la corrosión en aluminio con un mundo de nuevas oportunidades de diseño para arquitectos e ingenieros. Referenciado a la edición del Aluminum Design Manual 2000 ofrece cuadros para cálculo rápido, ejemplos de estructuras recientes en aluminio desde edificios hasta puentes y comparaciones con otros materiales estructurales, particularmente el acero. Se cubren las propiedades estructurales del aluminio, diseño estructural para vigas, columnas y miembros a tensión en aleaciones de aluminio, extrusión y otras técnicas de fabricación, soldadura y conexiones mecánicas, sistemas estructurales en aluminio incluídas armaduras espaciales, miembros compuestos y estructuras con láminas. Por último, incluye recientes desarrollos en diseño estructural con el método LFRD para el aluminio.

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ConstrucciónMetálica

New Concepts for Coating Protection of Steel Structures - Stp 841: A Symposium Autores: ASTM Committee D-1 on Paint and Related Coatings Material (COR), Fla.) Symposium on New Concepts for Coating Protection of Steel Structures (1983 : Lake Buena Vista) Edición: ASTM International Fecha: 1984 ISBN: 0803102364 Páginas: 138 Contenido General: Conceptos para protección mediante revestimiento de estructuras de acero según ASTM STP 841. Artículos divididos en dos grupos: conceptos de tecnología de superficies con sus sistemas aplicados de revestimiento y prácticas de seguridad. Se discuten revestimientos de alto desempeño desarrollados para reemplazar alquídicos y sistemas basados en aceite.


PUENTES METALICOS MODULARES

Bridges REPRESENTANTES

Todos los Puentes de Panel Acrow son hechos con estas piezas básicas.

Engineered Solutions

Puente de panel Acrow de 200 ft (61 mt) con especificaciones AASHTO H520-44 y con ancho de calzada de 24 ft (7,3 mt).

Instalación de un Puente de Panel Acrow de 80 ft (24.4 mt) utilizando un sistema de lanzamiento mecánico.

Ancho util de calzada

Cr 14 # 75 - 77 Oficina 503 Bogotá Tels: 091 249 03 25 - 091 249 24 27 Tels. 3103348752 – 3007816287 www.pmsid.com e-mail: puentes@pmsid.com puentespms@yahoo.com


ANรLISIS

Criterios sobre protecciรณn pasiva contra incendios Luis Mariano Upegui Ingeniero Civil CALORCOL S.A.

Un estudio de normas contra incendio y sistemas de protecciรณn para las edificaciones. Figura 1 Antes de aplicar Firestopping

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ConstrucciรณnMetรกlica


Criterios sobre proteccion pasiva contra incendios

Conceptos generales Diariamente se presentan situaciones de riesgo a causa de llamas o igniciones que se producen por un incremento no controlado de calor y que han aumentado considerablemente la mortalidad, pérdidas industriales y la desaparición de edificaciones. La protección pasiva contra incendios es la articulación de actividades compuestas por diferentes elementos y soluciones que, desde la prevención, pueden ser adoptadas para minimizar pérdidas, tanto humanas como materiales en caso de incendio; además de impe-

dir o retrasar su propagación y facilitar su extinción. Dentro de la protección pasiva hay dos campos básicos de acción. En primer lugar, el Firestopping o sellamiento de penetraciones consiste en el uso de materiales que proporcionan la capacidad de impedir la propagación de las llamas y humos a través de penetraciones o juntas. En segundo lugar, el Fireproofing es el revestimiento que se le hace a las estructuras metálicas con productos ignífugos, para aumentar la estabilidad al fuego de los elementos estructurales metálicos hasta los limites requeridos, en donde el material aplicado funciona como aislante térmico que disminuye de forma efectiva el flujo de calor. Para garantizar el logro del propósito del Firestopping, se emplean materiales elastoméricos que pueden ser intumescentes y, además de ser incombustibles, se expanden ante el fuego evitando la propagación del mismo. También son utilizados otros elementos ignífugos como la lana mineral de roca, que sirve para sellar las cavidades en muros, losas o techos, proporcionando aislamiento térmico, estanqueidad al fuego y no emisión de gases tóxicos. Para garantizar el objetivo del Fireproofing se aplica un espesor del producto incombustible a las estructuras metálicas. El material aislante de protección debe cumplir una serie de requisitos, como son estabilidad a temperaturas elevadas. reducida conductividad térmica, fácil mecanizado y montaje, resistencia mecánica (capacidad autoportante) y durabilidad, compatibilidad con el acero y otros materiales. Las principales normas nacionales e internacionales en materia de protección contra el fuego son las ANSI/UL 263 (E.E.U.U), NFPA 251(E.E.U.U), ISO 834 (rigen internacionalmente), UNE 23-721 (Española) y NTC 1480 (Colombiana).

Figura 2 después de aplicar Firestopping

En Colombia el marco legal en materia de protección contra incendios es

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ANÁLISIS • M5 Materiales que no entran en las clasificaciones anteriores.

Figura 3 fireproofing

la NSR98 en su título J, que se refiere a cuándo una edificación debe ser protegida contra el fuego, según su destino, área por piso edificado, número de pisos y otras características de la construcción. Con esta norma se determina cuánto tiempo de protección ante un incendio requiere la obra civil (1/2 hora, 1 hora, 1 ½ hora, 2 horas, 3 horas). Dependiendo del tiempo establecido por la norma y del material especifico de recubrimiento, se establece el espesor por aplicar de revestimientos antifuego, que deben estar homologados por un laboratorio de ensayos de acuerdo con las normas antes mencionadas.

Términos de la normativa colombiana Para la protección frente al fuego, los materiales por utilizar en Colombia se rigen por la NTC 2435 en vigas, columnas y otros componentes para conformar elementos constructivos ignífugos, regidos por la NTC 1480. La serie allí clasificada incluye las clases: • M0 No combustibles • M1 No inflamables • M2 Difícilmente inflamables • M3 Medianamente inflamables • M4 Fácilmente inflamables

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Se define la Estabilidad al fuego (EF) como el comportamiento de un elemento constructivo, sea portante o no, que garantiza durante un tiempo determinado su estabilidad mecánica frente a la acción del fuego. Se expresa la Estanqueidad al fuego (parallamas, RF) como el comportamiento de un elemento constructivo sea portante o no, que garantiza durante un tiempo determinado, la estanquidad a las llamas o gases. Se presenta el Aislamiento térmico como la resistencia térmica suficiente para impedir que se produzcan en la cara no expuesta al fuego, temperaturas superiores a 220 °C, según la Norma NTC 1480 Comportamiento frente al incendio de Elementos Metálicos.

Definiciones básicas en ingenieria de protección al fuego Sector de incendio Las zonas con riesgo compartimentado se denominan sector de incendio. Este debe asegurar que un incendio declarado en su interior no se transmitirá, en un tiempo preestablecido, a los sectores vecinos. Lograr que sean de volumen reducido es un objetivo de la protección estructural.

trayectoria seguida por la temperatura y su límite máximo. Es decir, estas curvas corresponden a situaciones límite de carga térmica con materiales de todo tipo (corresponden a incendios experimentales realizados)

Resistencia al fuego Se entiende por elemento o estructura resistente al fuego durante un tiempo determinado cuando no disminuye su resistencia característica al ser sometido a las condiciones de la curva de fuego (curva tiempo temperatura), en el tiempo pretendido. Los elementos constructivos se clasifican en función de su resistencia al fuego, distinguiéndose los tipos: RF-30, RF-60, RF-90, RF-120, RF-180 Y RF-240. Las siglas RF significan resistencia al fuego, y el número indica los minutos de duración de su resistencia.

Compartimentación horizontal Tiene como finalidad dificultar la propagación horizontal del fuego (y humos). Los elementos de protección actúan limitando la transmisión de calor, impidiendo el derrame de líquidos combustibles, y en definitiva delimitando sectores de incendio.

Separación por distancia Es la medida idónea para reducir la conducción y radiación de calor de unos combustibles a otros o entre edi-

La velocidad de crecimiento de la temperatura, el valor máximo de la misma y su duración serán diferentes de un incendio a otro.

Curva de temperaturas La velocidad de crecimiento de la temperatura, el valor máximo de la misma y su duración serán diferentes de un incendio a otro. La homologación de materiales de protección de estructuras exige medir su comportamiento frente al fuego, para ello se ha definido en la normativa una curva temperatura-tiempo, en la que para un tiempo determinado se representa la

ficios, siendo una de las formas de separar sectores contra incendios. Su defecto es precisar de espacios abiertos no disponibles en muchos casos. Es una solución aplicable especialmente en fase de proyecto o en la distribución en planta.

Muros o paredes cortafuegos Son muros de carga, de cerramiento o de separación construidos con materiales


Criterios sobre proteccion pasiva contra incendios

incombustibles, que dividen al edificio en zonas aisladas entre sí, definiendo sectores de incendio. Su resistencia al fuego debe ser acorde con las necesidades. Se clasifican y nombran RF-30, RF-60, RF90, RF-120, RF-180, RF-240. El grado de resistencia al fuego de un muro debe estar en relación al riesgo que debe confinar. Sus aberturas serán las mínimas posibles, y estarán protegidas con puertas y ventanas adecuadas contra incendios, con una RF de un grado igual al del muro. En caso de naves con techo poco resistente, con ventanas próximas, etc., los muros deben sobresalir lo suficiente para cerrar el paso a las llamas.

Compartimentación vertical Las corrientes de convección que establecen los gases calientes (humos) del incendio, que ascienden rápidamente por cualquier conducto al que tengan acceso, son el objetivo de las barreras verticales resistentes al fuego. Aparte de las aberturas verticales típicas (cajas ascensores, huecos escaleras, etc.) se debe prestar especial atención a los conductos empotrados y no previstos para la conducción de humos, tales como conductos de aire acondicionado, bajantes de servicios para cables y conducciones, que pueden propagar incendios a zonas alejadas del foco inicial. Los elementos de lucha más comunes se analizan a continuación:

Cortafuegos en conducto En todos los conductos citados anteriormente y en especial donde atraviesan muros, se debe disponer estratégicamente amortiguadores de fuego o cortafuegos que impidan el flujo de humos a través.

Figura 4 cortafuegos

pedir un debilitamiento de su resistencia que provoque el desplome de la planta superior.

garantizando alta resistencia al fuego y con puertas cortafuego protegiendo sus aberturas.

Huecos verticales

Ventanas

Son los huecos de escaleras, montacargas, ascensores y otras aberturas verticales que constituyen caminos idóneos para el desarrollo vertical del incendio a otros sectores. Deben de hacerse de materiales incombustibles,

Representan un camino fácil de propagación vertical entre plantas del mismo edificio, u horizontal entre edificios próximos o contiguos. Al calentar el cristal, las llamas lo rompen y al salir a fachada irradian calor hacia las ventanas

Entrepiso Es el elemento que habitualmente debe impedir el desarrollo vertical del fuego. Dicho forjado debe ser incombustible, y asegurar una resistencia al fuego acorde con las características esperadas para el incendio. Tiene una doble misión: impedir el desarrollo vertical del fuego e im-

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ANÁLISIS de los edificios próximos, alcanzan las ventanas de la parte superior, cuyos cristales rompen y permiten la penetración de las llamas en el interior. Si hay combustibles en su proximidades, la propagación está asegurada. Por esto en los edificios con alto riesgo de incendio se debe limitar en lo posible la presencia de ventanales y los que se instalen deben tener marco metálico y montar vidrio armado que, aunque se rompen, no dejan huecos a las llamas. Una protección eficaz para las ventanas son los salientes de los entrepisos, que obligan a las llamas a separarse de fachada (subsistiendo sin embargo el efecto radiante).

Protección al fuego de estructuras metálicas Muchas estructuras portantes metálicas de los edificios en la actualidad están constituidas por perfiles normalizados

Figura 5 Sacos intumescentes

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ConstrucciónMetálica

de acero (aleación de hierro y carbono) con una elevada capacidad para absorber las demandas mecánicas. La acción del fuego sobre el acero modifica la plasticidad del mismo y rompe el equilibrio de las tensiones de trabajo previstas, con lo que se origina una pérdida de la estabilidad de la estructura. La temperatura a partir de la cual aparece el fenómeno de plasticidad, permite valorar la resistencia al fuego de los elementos estructurales. Dicha temperatura es bastante baja y se alcanza con facilidad en toda la masa de la estructura, debido a la elevada conductividad térmica del acero. A partir de una temperatura de 250 ºC, se modifican la resistencia y el limite elástico del acero. A partir de una temperatura de 538 ºC (denominada temperatura critica) la caída de la resistencia es muy acusada, con lo que la estructura no puede soportar la carga de diseño. Otro efecto negativo es la dilatación producida en los elementos que constituyen la estructura, aumen-

tando las tensiones que pueden producir el colapso de la misma.

Ejemplos de aplicaciones de firestopping Rejilla intumescente Son componentes industriales adecuados para áreas que requieren ventilación pero que tienen que protegerse contra el fuego y se colocan en conductos de ventilación de aire, puertas cortafuego, muros. Su sellado contra fuego tiene una resistencia al fuego y al humo de hasta 4 horas.

Sacos intumescentes Son productos de la industria que actúan como sellado resistente al fuego, eficiente y práctico, que permite cambiar las instalaciones en un paso de sector de incendios, tantas veces como sea preciso. Es posible así una reinstalación del sellado sin sobrecosto ni disminución de eficacia con una resistencia al fuego de hasta 3 horas.

Figura 6 Rejilla intumescente


GALERÍA gráfica

Proyectos Metálicos 6 PUENTES PEATONALES Y EDIFICIOS DE LA ESTACION CABECERA TRONCAL NQS SUR TRAMO 3

Cliente: Consorcio Autosur Ubicación: Bogota/ Colombia Año del Proyecto: 2004 a 2006 Tiempo de Ejecución: 18 meses Acero Empleado: Acero A 36 ; 525 Ton Proyecto Arquitectónico: Consorcio Autosur Calculo Estructural Acero: Emecon y UT Metalica NQS Fabricación y/o montaje de la Estructura: HB Estructuras Metalicas S.A. Constructor: Consorcio Autosur

NUEVA SEDE CANAL CARACOL Cliente: CARACOL TELEVISION Ubicación: Bogotá / Colombia Año del Proyecto: 2005 - 2006 Promotor: CARACOL TELEVISION Proyecto Arquitectónico: Pizano Pradilla Caro Restrepo Ltda Arquitecto Director: Andrés Posada Amezquita Constructor: Pizano Pradilla Caro Restrepo ltda

Características Técnicas y/ o sistema constructivo: Producto Hunter Douglas®, Fachada 300FS perforada

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Proyectos metálicos

TANQUES PINTUCO

Cliente: Compañía Pintuco S.A. Ubicación: Rionegro - Antioquia Año del Proyecto: 2005 Tiempo de Ejecución: 3 meses Capacidad: 80 y 60 m3 Acero Empleado: ASTM A-36; 162 Ton Promotor: Compañía Pintuco S.A. Calculo Estructural Acero: Industrias Ceno S.A. Fabricación y/o montaje de la Estructura: Industrias Ceno S.A. Constructor: Conconcreto S.A. Autor fotografía: Sergio López

Características Técnicas y/ o sistema constructivo : Batería de tanques para almacenamiento de disolventes y resinas, fabricados con láminas roladas y techo metálico autosoportado.

CUBIERTA FÁBRICA DE CAFÉ LIOFILIZADO Cliente: Federación Nacional de Cafeteros de Colombia Ubicación: Chinchiná - Caldas Año del Proyecto: 2005 Tiempo de Ejecución: 4 meses Area Construida: 10.488m2 Acero Empleado (Ton, Kg): ASTM A-512 Grado B; 250,49 Ton Promotor: Fábrica de Café Liofilizado Cálculo Estructural Acero: Josué Galvis R. & Asociados Fabricación y/o montaje de la Estructura: Industrias Ceno S.A. Autor fotografía: Industrias Ceno S.A.

Características Técnicas y/ o sistema constructivo: Edificio para planta de proceso de liofilización constituido por pórticos resistentes a momento, conexiones tipo End Plate y columnas en tubería con almas en lámina de acero

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GALERÍA gráfica EDIFICIO CLINICA COLSANITAS Cliente: HEYMOCOL Ubicación: Bogota/Colombia Año del Proyecto: Diciembre de 2004 a marzo de 2006 Tiempo de Ejecución: 15 meses Area Construida: 26.940 m2 Acero Empleado: Acero A36-A 572; 1337 Ton Proyecto Arquitectónico: HEYMOCOL Cálculo Estructural Acero: Proyectistas Civiles Asociados Fabricación y/o montaje de la Estructura: HB Estructuras Metalicas

S.A. Constructor: HEYMOCOL

L/T 22kV ZORRITOS ZARUMILLA Cliente: Electricas de Medellin Ubicación: Zorritos/Peru Año del Proyecto: Diciembre de 2003 a mayo de 2004 Tiempo de Ejecución: 5 meses Acero Empleado: Acero A 572; 900,5 Ton Cálculo Estructural Acero: ISA Fabricación de la Estructura: Sadelec S.A. Constructor: Electricas de Medellin

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ESTRUCTURAS METÁLICAS

Arquitectura Metálica Centros Comerciales Edificios Escenarios Deportivos y Culturales Estructuras de aluminio Puentes peatonales y vehiculares Instalaciones Industriales Torres de transmisión y comunicaciones Calderería Certificada en ISO 9001-2000

“La estructura constituye la gramática básica de la arquitectura, tanto si hemos de contruir un garage como una catedral.” Arq. Mies Van Der Rohe

OFICINAS Y PLANTA: Autopista Medellín Km 2 Vía Siberia Cota, Cundinamarca PBX (571) 8766142 (571) 8643580 Fax: (571) 8643579 E-mail: comercial@tecmo.com.co www.tecmo.com.co CORRESPONDENCIA: Carrera 12 No. 71-32 Oficina 704 Bogotá, D.C. A.A. 055753 Bogotá - Colombia


GALERÍA gráfica 100 MW MONTERIO POWER PLANT Cliente: HMV INGENIEROS Ubicación: REPUBLICA DOMINICANA Año del Proyecto: Marzo a octubre de 2002 Tiempo de Ejecución: 7 meses Acero Empleado): Acero A 36 ; 478 Ton Proyecto Arquitectónico: HMV INGENIEROS Cálculo Estructural Acero: HMV INGENIEROS Fabricación de la Estructura: HB ESTRUCTURAS METALICAS S.A. Constructor: HMV INGENIEROS

SILO PARA ALMACENAMIENTO DE CEMENTO Cliente: Cemento ARGOS S.A. Ubicación: Savannah, Georgia (EEUU) Año del Proyecto: 2006 Tiempo de Ejecución: 5,5 meses Dimensión: 10m Ø aprox. Capacidad: 800m3 Acero Empleado (Ton, Kg): ASTM A-36; 329 Ton Promotor: Cemento ARGOS S.A Cálculo Estructural Acero: Industrias Ceno S.A. Fabricación y/o montaje de la Estructura: Industrias Ceno S.A. Constructor: Heritage Construction Autor fotografía: Industrias Ceno S.A.

Características Técnicas y/ o sistema constructivo :

Estructura metálica mixta compuesta por pórticos arriostrados y resistentes a momento. Columnas de sección en cajón armadas, Plate Girders de 1,8m encargadas de recibir las altas cargas que transmite el silo de 800/m3 de cemento.

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Proyectos metálicos

SILOS SUMICOL GUALANDAY Cliente: Suministros de Colombia S.A. Ubicación: Gualanday, Ibagué - Tolima Año del Proyecto: 2003 Tiempo de Ejecución: 4 meses Dimensiones: 4,5 m Ø x 13,9 m de altura Capacidad: 238 Ton c/u Acero Empleado: ASTM A-36; 329 Ton Promotor: Suministros de Colombia S.A. Cálculo Estructural Acero: Industrias Ceno S.A. Fabricación y/o montaje de la Estructura: Industrias Ceno S.A. Constructor: Consorcio Convel - Coninsa Autor fotografía: Industrias Ceno S.A.

Características Técnicas y/ o sistema constructivo:

Baterias de silos para almacenamiento de pasta de feldespato fabricadas con láminas roladas, techo autosoportado y montadas sobre una estructura de pórticos arriostrados excéntrica y concéntricamente

ESTACIONES PARA EL SISTEMA INTEGRADO DE TRANSPORTE MEGABUS Cliente: MEGABUS Ubicación: Pereira y Dosquebardas/Colombia Año del Proyecto: Diciembre de 2005 a junio de 2006 Tiempo de Ejecución (meses): 6 meses Area Construida: 3.083 total m2 Acero Empleado : A 36; 265 Ton Proyecto Arquitectónico: MEGABUS Cálculo Estructural Acero: MEGABUS Fabricación y/o montaje de la Estructura: HB ESTRUCTURAS

METALICAS S.A. Constructor: UT HB-IVEGAS

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GALERÍA gráfica NUEVA SEDE COMPENSAR CALLE 94 Cliente: COMPENSAR Ubicación: Bogotá / Colombia Año del Proyecto: 2006 Promotor: COMPENSAR Proyecto Arquitectónico: Ramon A. Quevedo,Ricardo La Rotta C.

Juan M. López H. Contratista obra civil: Constructora Obreval S.A

Características Técnicas y/ o sistema constructivo: Fachada principal en sistema de marcos en tuberia estructural de acero con ventaneria en aluminio insonorizada. Escaleras metalícas. Estructuras de cubierta metálicas.Productos Hunter Douglas: Cielorasos interiores en metal y madera; cubiertas con tejas sandwich clip in.

CUBIERTA PLANTA FAMILIA Cliente: Productos Familia Sancela S.A. Ubicación: Cajicá - Cundinamarca Año del Proyecto: 2004-2005 Tiempo de Ejecución: 5 meses Area Construida: 27.700 m2 Acero Empleado (Ton, Kg): ASTM A500 Gr ; 490 Ton Promotor: Noria Ltda Cálculo Estructural Acero: ICC Ltda Fabricación y/o montaje de la Estructura: Industrias Ceno S.A. Constructor: Conconcreto S.A. Autor fotografía: Industrias Ceno S.A.

Características Técnicas y/ o sistema constructivo: Estructura de cubierta en perfiles tubulares rolados para cerchas espaciales apoyadas sobre sistema Tilt-up, con luces entre 21 y 28m. Teja tipo Standing Seam

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Proyectos metálicos

PABELLON METÁLICO QUINTA DE BOLIVAR Cliente: Ministerio de Cultura Ubicación: Bogotá Año del Proyecto: 2006 Diseño: Arq. Rodolfo Maestre y Luis A. Ramírez MINCULTURA Promotor: Ministerio de Cultura Constructor: Alvaro Prieto Autor Fotografía: Jorge Pulido

Características Técnicas y/ o sistema constructivo:

La estructura metálica, con un peso total de 17 toneladas, concebida en perfiles IPE para columnas y vigas, entrepisos en steel deck, y cubierta con perlines en C, permitió un corto plazo de fabricación y ejecución del proyecto. El cerramiento en su mayoría está conformado en vidrio laminado y el material de cubierta es teja Luxalon 525C.

NUEVA SEDE CLINICA MONTERIA Cliente: Clínica Montería S.A Ubicación: Monteria Año del Proyecto: 2006 Arquitecto: Antonio Sofán

Características Técnicas y/ o sistema constructivo: Productos Hunter Douglas: Cortasol Aeroscreen

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GALERÍA gráfica PILONAS DE LINEA Y CUBIERTAS ESTACIONES SISTEMA METROCABLE MEDELLIN Cliente: TERMOTECNICA COINDUSTRIAL S.A. Ubicación: MEDELLIN/ COLOMBIA Año del Proyecto: De JUNIO DE 2003 a MAYO DE 2004 Tiempo de Ejecución: 11 meses Acero Empleado: Acero A 36 ; 350 Ton Proyecto Arquitectónico: METRO DE MEDELLIN Cálculo Estructural Acero: POMA Fabricación y/o montaje de la Estructura: HB ESTRUCTURAS

METALICAS S.A. Constructor: UT TELECABINAS MEDELLIN

SUBESTACIÓN POINT LISAS Cliente: Siemens S.A. Ubicación: Trinidad y Tobago Año del Proyecto: 2006 Tiempo de Ejecución (meses): 2 meses Acero Empleado (Ton, Kg): ASTM A-36 y A-572 GR. 50, 9 Ton Promotor: Siemens S.A. Cálculo Estructural Acero: Industrias Ceno S.A. Fabricación y/o montaje de la Estructura: Industrias Ceno S.A. Autor fotografía: Siemens S.A.

Características Técnicas y/ o sistema constructivo : Estructura metálica galvanizada fabricada en perfiles angulares, formando secciones de celosía en cajón.

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Revista Construcción Metálica Ed. 4  

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