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Notas

Fundadores-Asesores Tito Livio Caldas, Alberto Silva, Miguel Enrique Caldas Presidente Jaime Castañeda Borrero

Retos de la construcción de megaproyectos para el siglo XXI

Gerente Unidad Directorios y Construdata Luis Bernardo Ocampo

Conferencia del ingeniero Leslie Robertson sobre edificación metálica en evento patrocinado por Acesco.

Revista Construcción Metálica Dirección editorial Hernando Vargas Caicedo

Reconocimientos de ILAFA Los ingenieros condecorados en el 48º Congreso Latinoamericano de Siderurgia, evento organizado por la Cámara Andi Fedemetal.

Investigación Sergio Villamil Diseño y diagramación David Castro Becerra Tráfico de materiales Jean Forero Periodistas Catalina Corrales, Marco Osuna Portada Foto Carlos Méndez, edificio Bancolombia sector San Martín, Bogotá. Ilustraciones George García

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Reportaje Valle del Pacífico Un caso de aplicación versátil de sistemas ligeros de cerramientos con materiales metálicos.

Impresión Legis S.A.

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Gerente Construdata Juan Guillermo Consuegra jconsuegra@legis.com.co Editora general Melissa Fernández melissa.fernandez@legis.com.co

Especial

Rehabilitación del Hospital Militar Central

Gerente comercial David Barros david.barros@legis.com.co

El reforzamiento metálico a este Inmueble de Interés Cultural comprueba el aporte de la intervención a la actualización normativa.

Coordinadora de mercadeo Alexandra Sánchez alexandra.sanchez@legis.com.co Coordinador de ventas René Leon rene.leon@constru.legis.com.co Ventas de publicidad Mario Chala, Luis Carlos Duque, Sandra Romero, Richard Jimenez 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. 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.



ConstrucciónMetálica

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Zoom in Detalles metálicos Una nueva sección con detalles arquitectónicos en proyectos nacionales de construcciones metálicas, a partir del análisis de soluciones estructurales, envolventes y cubiertas.


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Reseña Renovación de fachadas

Galería gráfica

La nueva imagen corporativa de Bancolombia.

Proyectos metálicos

66 Análisis

Estructuras de acero en situación de incendio Conclusión de este artículo sobre protección contra el fuego, a partir del material divulgado en la revista Acero Latinoamericano de ILAFA.

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Referencia Fichas bibliográficas Reseñas breves de literatura técnica sobre la construcción metálica y sus componentes.

104 Materiales Joists, en el camino de la industrialización

Una selección de proyectos nacionales destacados por el buen uso de estructura metálica.

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Reportaje

Oficinas corporativas de Telefónica Adaptación de espacios empresariales mediante estructuras metálicas.

88 Legado

Notas para una historia de los entrepisos metálicos Algunos elementos de la evolución del entresuelo, desde los primeros edificios industriales de la Inglaterra de finales del siglo XVIII hasta hoy.

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Fichas técnicas Descripción detallada de productos y sistemas metálicos de construcción.

Los sistemas industriales de cerchas para entrepisos y cubiertas o steel joists, sus principios básicos y aplicaciones.

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notas

Retos de la construcción de megaproyectos para el siglo XXI En su visita a Colombia, Leslie Robertson dictó una importante conferencia en donde mostró las novedades en la construcción de grandes estructuras de acero.

E

l ingeniero civil y arquitecto norteamericano Leslie Robertson, responsable del diseño estructural de los edificios más altos del mundo, incluyendo las Torres Gemelas de Nueva York, estuvo en Barranquilla y Bogotá, el 26 y 28 de marzo, por invitación de la empresa colombiana ACESCO. Ante cientos de empresarios, profesionales y estudiantes, Robertson dictó la conferencia magistral “Retos de la construcción de megaproyectos para el siglo XXI”, donde precisó aspectos relevantes del diseño, fabricación y montaje de sus más célebres proyectos. “En las Torres Gemelas realizamos estudios que no se habían considerado hasta ese momento, como la oscilación del movimiento de las torres y sus efectos sobre los seres humanos. Creamos programas de computación para el diseño estructural y llevamos la prefabricación del acero a un nivel sin precedentes”, explicó.

“Las estructuras son más visibles” El experto, de 78 años de edad, abordó los avances en la concepción y desarrollo de grandes estructuras de acero, la evolución de los sis-

temas de modelación computacional y las nuevas tendencias en la construcción metálica. “Las estructuras son más visibles. Antes las edificaciones eran bloques rectangulares, ahora buscan formas más estimulantes visualmente”, dijo. Adicionalmente, afirmó que se ha avanzado en la combinación de materiales; la invención de detalles constructivos especiales para secciones y uniones estructurales; y los sistemas de cerramientos interiores y exteriores. “Hoy es fácil encontrar edificaciones cuyas bases son de acero y en la parte superior tienen concreto o madera”, comentó el experto.

Rascacielos y medio ambiente Robertson expuso algunos proyectos que actualmente asesora como el Burj Dubai de Dubai, un rascacielo que mide el doble de las Torres Gemelas, y el Shanghai World Financial Center, que cuenta con una apertura en la punta como solución para la presión del edificio. “Basados en principios de ingeniería estructural no hay límites para construir, pero la altura no es mi propósito. Para mí, construir es la

Shanghai World Financial Center, SWFC. SHANGHAI, CHINA



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“Trabajar con acero en las estructuras es muy favorable, no sólo por su resistencia, rigidez y ductilidad, sino porque es 100% reciclable”

Leslie Robertson La ingeniería del futuro El fundador de Robertson Associates finalizó su intervención respondiendo las dudas del público frente a temas como la importancia de las fuerzas del viento, la utilización de materiales locales como la guadua y el riesgo del fuego en las construcciones.

combinación de personas, arte, entorno y comodidad”, afirmó. Además, enfatizó en cómo arquitectos e ingenieros están aprendiendo a relacionarse mejor con el medio ambiente “trabajar con acero en las estructuras es significativamente favorable, no sólo por su resistencia, rigidez y ductilidad, sino porque es 100% reciclable”, explicó.

“Los ascensores cambiarán los cables por un sistema de motores de inducción lineal, y los sistemas de prevención de incendios serán más eficientes por las tecnologías de la comunicación”, concluyó el especialista, que ahora prepara su próximo reto: el Burj Dubai en Dubai, un rascacielo que mide el doble de altura que las Torres Gemelas.

El señor de las alturas El estadounidense Leslie Robertson ha realizado el diseño estructural de cuatro de los diez edificios más altos del mundo.

Entre sus proyectos sobresalen las Torres Gemelas de Nueva York (1973), que contenían 200.000 toneladas de acero; la sede del Banco de China en Hong-Kong (1989), un rascacielo de 369 m cubierto de cristal reflexivo; el museo Miho en Japón, la Puerta de Europa en Madrid (1996) -dos torres inclinadas 15° que crearon controversia en el campo estético- entre muchos otros. Graduado de ingeniero en la Universidad de California en Berkeley, Robertson es profesor de la Universidad de Princeton y ha sido designado Doctor honoris causa por las universidades de Lehigh, Notre Dame y Western Ontario. Ha recibido numerosos reconocimientos, como el Premio de Excelencia en Ingeniería en 1996, otorgado por la Asociación de Ingenieros Consultores de Nueva York, por su trabajo en la Puerta de Europa o Torres KIO

Más información en http://www.losconstructores.com/bancoconocimiento/l/leslie_robertson/leslie_robertson.asp

Reconocimientos de ILAFA En la reunión continental cumplida en Cartagena de Indias el pasado octubre de 2007, el Instituto Latinoamericano del Fierro y el Acero ILAFA entregó distinciones especiales por sus contribuciones a la construcción metálica a dos ingenieros colombianos. El Premio a la Excelencia se dio al Ingeniero civil, Master of Science y PhD Jairo Uribe Escamilla, Profesor Titular de la Escuela Colombiana de Ingeniería en Bogotá, Director del Grupo de Investigación de Estructuras y Materiales, por “su aporte a la promoción del acero en las construcciones y su trayectoria como profesor universitario de estructuras de acero”. Asimismo, ILAFA otorgó el Premio a la Excelencia al Ingeniero civil, SMArchS y MCP, Hernando Vargas Caicedo, profesor asociado de la Universidad de los Andes en Bogotá, Director del Grupo de Investigación Historia de la Técnica Constructiva en Colombia, director editorial de la revista Construcción Metálica, “por su destacada actuación en el diseño, construcción y divulgación bibliográfica sobre la construcción en acero y prolífica acción docente”.

RECONOCIMIENTO AL ING. CIVIL JAIRO URIBE E.

RECONOCIMIENTO AL ING. CIVIL HERNANDO VARGAS

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REPORTAJE

Valle del Pacífico El centro de eventos para el sur del país

Desde diciembre pasado, los vallecaucanos cuentan con el más grande y multifuncional complejo de convenciones y eventos del país, destacado por su diseño, tecnología e infraestructura.

VISTA NOCTURNA DE LA CUBIERTA CON EL SISTEMA TECHMET DRY SIN CIELO RASO

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v a l l e d e l pa c í f i c o

El complejo El centro de eventos Valle del Pacífico tiene un área total de 110.000 m² de los cuales 40.000 conforman el área construida, 20.000 están destinados para parqueaderos y 20.000 para paisajismo.

E

l proyecto, liderado por la Cámara de Comercio de Cali, inició hace cinco años como respuesta a los empresarios del sur occidente del país que, desde la década del 70 plantearon la necesidad de contar con un complejo que les permitiera dinamizar sus negocios y promoviera la inversión, el conocimiento, la cultura, la educación y el deporte de la región. Fue así como especialistas alemanes realizaron un estudio de viabilidad y establecieron las características y espacios requeridos para el proyecto. La firma bogotana Motta Rodríguez interpretó estos parámetros logrando el impecable diseño arquitectónico que hoy se aprecia sobre la autopista Cali- Yumbo, en la zona industrial de Arroyohondo a tan solo 10 minutos del aeropuerto internacional Alfonso Bonilla Aragón y a 15 del núcleo hotelero de la capital del Valle.

La distribución general de áreas es la siguiente:  Un hall de entrada con área de 3.124 m² y dos edificios que se subdividen en nueve salones, con una capacidad máxima de 5.284 personas (3.523 en auditorio). Los salones cuentan con todos los equipos necesarios de última tecnología, cabinas de control y de traducción simultánea. Su diseño permite la integración o aislamiento de cada recinto sin que se altere la capacidad auditiva ni los servicios requeridos.  La plaza de acceso se comunica con una edificación utilizada para la recepción y el registro de los asistentes, que a su vez se conecta a los dos edificios mencionados; uno destinado a actos académicos y el otro a ferias y exposiciones. Éstos se enlazan a través de dos pabellones que permiten acceder a los salones perimetralmente.  La plaza central con capacidad para 4.786 personas integra todos los escenarios en uno solo, gracias a los muros removibles de los salones que dan hacia la plaza central.

PLANTA GENERAL

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REPORTAJE

 Cuatro salones de comisión con capacidad para 100 personas cada uno.  Una plazoleta de comidas  Bahía para parquear 25 buses  Capacidad para 500 stands  Sótano y rampa: 18.985 m² para ser utilizados como parqueaderos. Este proyecto aún está en proceso de construcción  Zona museográfica y ambiental junto al río Arroyohondo  Plaza de banderas  Una fuente y espejo de agua, alegóricos al pacífico colombiano  Sala de prensa con capacidad para 148 personas  24 salas de traducción simultánea

La construcción La articulación de los criterios de los consultores estructurales y ambientales encargados de conjugar los factores bioclimáticos, hidrológicos, hidráulicos, mecánicos, acústicos, eléctricos, de ventilación y paisajísticos, entre otros, se materializó mediante la adecuación del predio a través la construcción de un dique de protección contra inundaciones, logrando que la edificación no se afectara por los flujos del río Arroyohondo. La excavación del área del sótano y la construcción de este dique contra inundaciones, permitió la ejecución del proceso de la cimentación profunda soportada en 647 caissons.

La articulación de los criterios de diseño se materializó mediante la construcción de un dique para protección contra inundaciones del río Arroyohondo.

Conformada toda la estructura, 22 edificaciones, el desafío de ingeniería se concentró en fusionar el concreto y el metal para lograr un mecanismo de construcción liviano que, finalmente, permitió hacer realidad el diseño que respondió a la conceptualización inicial.

Los muros Uno de los mayores retos que presentó la obra se concentró en los muros. Su construcción no convencional dadas las alturas oscilantes entre 4 y 12 m, la necesidad de forjarlos livianos pero capaces de soportar otras estructuras -además de los fuertes vientos de la zona-, llevaron a diseñar cada muro por separado según su función dentro de la estructura. Variables como el calibre de la lámina, los perfiles, la dimensión de los mismos, los amarres y la estructuración, se contemplaron para asegurar la resistencia a las cargas y a los agentes externos. Los muros internos se rellenaron con fibra de vidrio para garantizar las condiciones acústicas y se enchaparon en madera. Para la fachada se tuvo en cuenta la sujeción mecánica de

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ConstrucciónMetálica

ENTRADA PRINCIPAL


v a l l e d e l pa c í f i c o

los elementos de enchape, para hacerla segura y resistente al desprendimiento.

La cubierta metálica En principio se diseñó una cubierta con lámina de Eterboart y concreto, lo que generó dudas en el equipo constructor porque dicho sistema no estaba probado en su totalidad y, además, su peso por metro cuadrado era de 56 Kg., lo cual repercutía directamente sobre la estructura metálica, haciéndola más compleja, costosa y con problemas de mantenimiento a futuro. Después de extensos análisis el equipo técnico cambió la especificación y adoptó el sistema Techmet dry, de Metecno de Colombia, un panel metálico para cubiertas, inyectado en línea continua con poliuretano expandido de alta densidad, cara externa preimpermeabilizada con revestimiento sintético en TPO y cara interna en lámina de acero galvanizado prepintado, que tiene un peso reducido por metro cuadrado y puede instalarse con pendientes mínimas de 1%. FACHADA SOBRE EL RÍO ARROYOHONDO

Ficha técnica Diseño arquitectónico Diseño técnico estructural

Motta Rodríguez Ing. Juan Raúl Solarte

Diseño eléctrico

Electromecánica

Construcción en concreto

Consorcio Latco. Conconcreto

Cimentación Estructura metálica

Geoconstrucciones aim

Mampostería

Perfilamos del Cauca s.a. Ing. Juan Raúl Solarte

Cubierta

Metecno de Colombia S.A

Área del terreno (m²)

110.000

Área construida (m²)

40.000

Proyecto liderado por

Cámara de Comercio de Cali

Director de proyecto Cámara de Comercio Cali Instalación panel Metecno Logística para toma de fotos y entrevistas Fotos

Jorge Alberto Durán Luciano Gómez Latco S.A. Lorena Isaza Botero Metecno de Colombia S.A. Andrés Valbuena

CUBIERTA TECHMET DRY SIN CIELO RASO, SALÓN MELENDEZ

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REPORTAJE

Las ventajas del sistema de cubierta escogido pueden resumirse así:  El peso de Techmet dry -16 Kg. por metro cuadrado- y su fácil manipulación permitieron la rápida instalación de la cubierta dentro del tiempo estipulado en la programación de la obra.  La disminución del peso de la cubierta disminuyó proporcionalmente la densidad de la estructura metálica de soporte, lo que repercutió positivamente en los costos.  El sistema aísla de forma efectiva el calor y el ruido y, en caso de ser necesario, es fácil de limpiar y reparar, requiriendo un mantenimiento mínimo.  Su acabado resiste la degradación por rayos ultravioleta, así como al ozono y a los químicos ambientales.  La membrana reforzada con malla de poliéster ofrece una mayor resistencia al desgarre, la perforación y la abrasión.  El acabado arquitectónico de la teja no requiere retoques ni terminados adicionales porque es compatible con el diseño interior y exterior del centro de eventos.

CUBIERTA DESARROLLADA CON SISTEMA TECHMETDRY

Vanguardia tecnológica El centro tiene una infraestructura tecnológica de vanguardia que permite atender adecuadamente tanto eventos para 11.000 personas, como reuniones de 40. Cuenta con:  Una red inalámbrica que con 35 puntos de acceso estratégicamente ubicados facilita el servicio de Internet.  Dos anillos de fibra óptica.  345 puntos de voz y datos.  Un sistema automatizado de audio y video para eventos independientes o para replicar a otros recintos.  Tratamiento acústico con paneles reflejantes, difusores y absorbentes en el gran salón.  Iluminación técnica.  Seguridad a través de un circuito cerrado de televisión, sistemas de control de acceso, de detección contra intrusos y de incendios.  Climatización con aire acondicionado con capacidad de 400 toneladas.  Sistema de tratamiento de aguas residuales.  Planta eléctrica de emergencia de 700 kilovatios.  Subestación eléctrica de 2000 kilovatios.

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Bogotá 425255 Ext. 1544-1571-1760-1759 Medellín 3605300 Ext. 4222 Cali 6080180 Ext. 2244-2222 Barranquilla 3696200 Ext. 5253 - 5266 Bucaramanga 6478300 Ext. 7610-7620 Pereira 3167070 Ext. 6520 Ibagué 2667000 Ext. 127 construdata@legis.com.co • www.construdata.com Avenida Eldorado No. 82-70 • Bogotá, D.C. - Colombia


Especial

Rehabilitación del Hospital

Militar Central

Ing. Harold Alberto Muñoz M. Ing. Olga Lucía Monroy G. Ingestructuras Ltda.

Primera parte

La rehabilitación estructural de edificios especializados da muestra de las diferentes técnicas y prácticas del reforzamiento estructural. En esta primera parte de la intervención al Hospital Militar Central de Bogotá, la propuesta y aplicación de modelación, diseño y construcción con elementos metálicos.

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H o s p i t a l M i l i t a r Ce n t r a l

Antecedentes El Hospital Militar Central es el centro hospitalario militar más importante del país, de reconocido prestigio científico con un nivel de complejidad 3 de acuerdo con la clasificación del Ministerio de Salud. Está constituido por un conjunto de edificaciones cuya construcción se inició en 1952, de acuerdo con el proyecto arquitectónico elaborado por Martínez Cár� denas y & Cía. Ltda. y Julio Santander Ingenieros Arquitectos Contratistas. La construcción culminó en 1960.

Vista general de la fachada nororiental

Sector occidental

Sector oriental Torre Central

Acceso principal

distribución volumétrica del conjunto

En el edificio principal sobresale la torre de 13 pisos con 50 m de altura, una configuración en planta en forma de M o W, según la posición del observador, y un área construida total de aproximadamente 52.400 m². Las fachadas están constituidas casi en su totalidad por grandes ventanales piso a techo de muy buena confección, los cuales no requieren ningún tipo de intervención ni pueden afectarse por tratarse de un Inmueble de Interés Cultural. El edificio tiene tres sótanos, con los que la edificación se adapta a la topografía del terreno, y sobre los que se desarrollan tres volúmenes claramente definidos por la altura. En el año 2000 el consorcio integrado por las firmas PCA Ltda. y P&D realizó la evaluación sísmica del edificio, y el estudio demostró que la actual edificación era vulnerable frente a los sismos. Por tal razón se diseñó su reforzamiento mediante la construcción de un conjunto de pantallas de concreto reforzado dispuestas tanto al interior como en las fachadas de la edificación. El 26 de julio de 2001 el Distrito Capital de Bogotá expidió el Decreto 606, mediante el cual se estableció que la edificación del Hospital Militar Central debe conservarse por ser un bien de Interés Cultural del Distrito Capital. Frente a esta realidad la Agencia Logística de las Fuerzas Militares, des� pués de un riguroso proceso licitatorio, contrató en 2006 con el Consorcio Reforzamientos Hospitalarios (integrado por Varela Fiholl & Cía. Ltda., Ing. Harold Alberto Muñoz Muñoz y Heymocol Ltda.) la realización del diseño y la ejecución de la rehabilitación sísmica. El hecho que el inmueble fuera de interés cultural hizo necesario adelantar ante la Alcaldía diversos trámites, y presentarle la solución estructural para que conceptuara si, a juicio de esa entidad, se estaba respetando la condi� ción de conservación patrimonial. El Director del Instituto Distrital de Patri� monio Cultural emitió concepto favorable al proyecto de reforzamiento, “ya que cumple en su totalidad con lo estipulado por el Comité Técnico Asesor de Patrimonio en sesión Nº 9 del 31 de Octubre de 2006.” y con este concepto se adelantaron los trámites de expedición de la licencia de construcción. FACHADA NOROCCIDENTAL

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EspEcial

El hospital Probabilidad de falla de la edificación De acuerdo con los resultados del análisis estructural, se confirmó la alta vulnerabilidad además del elevado riesgo sísmico que pre� senta la edificación. La frecuente pérdida de establecimientos y servicios de salud a cau� sa de desastres naturales y de atentados te� rroristas es inadmisible. La condición que el hospital pertenezca a las Fuerzas Armadas de Colombia sobrepasa el interés de prolongar su vida útil, dada la situación de orden públi� co del país, por lo que se considera que esta edificación es de importancia vital, aún sin la ocurrencia de un sismo.

Vulnerabilidad hospitalaria Durante el sismo de Armenia, en 1999, 61 establecimientos de salud localizados en el área afectada sufrieron daños y quedaron fuera de servicio en un momento en que muchas vidas dependían de su actividad.

fachada noroccidental

En la Ley 400 – Título X. Artículo 54, se señala que a las edificaciones indispensables y de atención ónn a la comunidad localizadas en zonas de amenaza sísmica alta e intermedia se les debe evaluar su vulnerabilidad sísmica y establece, además, que estas edificaciones deben ser inter� venidas o reforzadas para llevarlas a un nivel de seguridad contra la amenaza sísmica equivalente al de una edificación nueva. La reducción de la vulnerabilidad del hospital es una inversión clave, no solamente para minimizar o eliminar los costos que puede producir un desastre sino para alcanzar un desarrollo sostenible. En otras palabras, se trata de una inversión de gran rentabilidad en términos sociales, económicos y políticos. El riesgo sísmico se deriva de la actividad de la naturaleza, pero la vulnerabilidad del Hospital Militar Central a los sis� mos no lo es, puesto que se debe a la condición de como fue diseñado y construido. Es decir, puede y debe corregirse.

La rehabilitación Marco conceptual Hasta cuando ocurrió en 1985 el sismo de Ciudad de México D.F. se consideraba que el colapso de las instituciones de salud era inevitable, pero después de la Conferencia Internacional sobre Mitigación de Desas� tres en 1996, se acepta que son factibles los hospitales seguros. Por otra parte, una edificación puede quedar en pie después de un sismo pero puede estar inhabilitada para prestar los servicios médicos debido a los daños no estructurales, cuya reposición puede ser más costosa debi� do a los acabados arquitectónicos, sistemas eléctricos, equipos médicos y dotación en general. En el caso del Hospital Militar, la existencia de grandes ventanales en vidrio pone a la edificación en una condición aún más crítica pues las fachadas por sí mismas pueden ocasionar mayores daños. VentanerÍa fachada oriental

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ConstrucciónMetálica


Especial

Además de lo anterior, se debe tomar en cuenta que la parte del edifi� cio correspondiente a la torre presenta una configuración irregular en planta por la forma en M o W, que hace que las columnas exteriores estén expuestas a grandes esfuerzos de flexión y torsión.

Calidad del diseño y construcción de la estructura original Esta calificación se define en los términos de la mejor tecnología existente para la época en que se construyó el edificio principal del hospital. Después de inspeccionar la estructura y evaluar la calidad de los materiales se aprecia que se trata de una edificación desa� rrollada con la mejor técnica constructiva de la época. Se evidencia la buena calidad en el vaciado y la conformación de la geometría de los elementos estructurales, así como en los materiales empleados en la obra. En cuanto al diseño original, ����������������������������������������� se aplicaron los procedimientos de análi� sis y diseño estructural del Reglamento del American Concrete In� stitute - ACI, una situación usual ���������������������������������� en la época en que se diseñaron y construyeron las distintas partes de la edificación.

Alternativas de reforzamiento estudiadas Los factores que se tomaron en cuenta en la selección de alter� nativas fueron variados y están relacionados con el tipo de edificio, el uso, la funcionalidad, la edad, su ocupación, el valor patrimonial, la capacidad de disipación de energía, el respeto por los bienes públi� cos, la importancia del inmueble, etc. Se analizaron múltiples alternativas que de forma general fueron las siguientes: ventaneria en fachada noroCCIDENTAL

 Intervenciones internas: sólo pantallas de concreto al interior del edificio.  Combinación de pantallas de concreto al interior y rigidizadores metálicos al interior del edificio.  Pantallas de concreto al interior y marcos metálicos en fachada.  Conversión del antepecho de fachada en viga rigidizadora, junto con pantallas al interior del edificio.  Pantallas de concreto al interior combinadas con la ampliación de la sección de casi la totalidad de las columnas.  Pantallas de concreto al interior combinadas con arriostramientos de los pórticos de fachada en forma de cruz de San Andrés:  En todos los pórticos de la fachada.  Alternados cada dos vanos.  Alternados cada vano. arriostramiento al interior del edificio

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H o s p i t a l M i l i t a r Ce n t r a l

fachada norTE

fachada ORIENTAL

Construcci贸nMet谩lica

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EspEcial

Modificación

estructural arriostramiento al interior del edificio

 Pantallas de concreto al interior combinadas con arriostra� mientos de los pórticos de fachada en forma de “N”:  En todos los pórticos de la fachada.  Alternados cada dos vanos.  Alternados cada vano.  Pantallas de concreto al interior combinadas con arriostra� mientos de los pórticos de fachada en forma de “K”:  En todos los pórticos de la fachada.  Alternados cada dos vanos.  Alternados cada vano.

De acuerdo con los conceptos básicos de la dinámica estructural el cálculo de la flexibilidad de la actual edificación es muy alto, ra� zón por la cual el período de vibración es de 3.55 segundos, por lo que la aceleración espectral es de 0.17. Para la estructura cuyo reforzamiento se propone, el período disminuye a 1.77 segundos gracias a la rigidización, y la aceleración aumenta a 0.34. El edificio del Hospital Militar Central posee un sistema estructural que puede asimilarse a pórticos de concreto reforzado en las dos direcciones ortogonales. Los entrepisos son placas aligeradas me� diante casetones de guadua. En la mayoría del área, las placas están conformadas con viguetas actuando en una dirección de flexión, y existen unas pocas áreas con viguetas armadas en dos direcciones.

Propuesta de rehabilitación La propuesta de intervención que satisface los requerimientos impuestos por la norma NSR�98 y el espectro de diseño estable� cido en el mapa de microzonificación sísmica, es la construcción de pantallas de concreto reforzado al interior de la edificación y en los lugares donde se encuentran muros enchapados en facha� da, y complementariamente arriostramientos metálicos internos detrás e independientes de los ventanales de fachada. En los términos del Decreto 606 de 2001, la propuesta no afecta las fachadas puesto que se conservan al 100%. La construcción de las pantallas se realiza donde existen muros enchapados en piedra. Los arriostramientos metálicos se proyectan por detrás de los ventanales. La propuesta es razonable y realista porque elimina la vulnerabili� dad respetando los valores culturales de la edificación, mediante una intervención con un alto grado de reversibilidad. El Hospital Militar tiene que seguir funcionando inmediatamente después de un desastre, pues sólo así se salvarán muchas vidas.

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modelación de la planta tipo con las diferentes secciones de Vigas

Las placas son de 45 cm. de espesor y las columnas son de dimen� sión variable en la altura, situación común en la época de construc� ción del edificio: inician de 1 x 1 m. en los sótanos y terminan en su gran mayoría de 25 x 25 cm. Por razones topográficas, sobre el borde oriental de la edificación existe un muro de contención cuya pantalla es de espesor variable entre 25 a 50 cm. Una vez culminó la búsqueda de la información documental sobre los antecedentes, se procedió a la verificación de la arquitectura y la estructura. Se inspeccionaron detalladamente las distintas áreas del hospital, tomando fotografías de cada lugar y realizando la va� loración estructural pertinente. Se realizaron varios recorridos de la


El l铆mite es la imaginaci贸n


Especial

El modelo se realizó independiente a la información establecida en el estudio efectuado por el consorcio antes mencionado. La estructura se auscultó mediante pruebas no destructivas con un equipo de detección del acero de refuerzo, con el cual se recorrie� ron los muros, columnas, placas y demás elementos para verificar la existencia de los elementos de refuerzo que aparecen en los planos estructurales. Se verificaron las placas de cada entrepiso para de� terminar las cargas con las que se realizó la evaluación estructural.

Pórtico con la propuesta de reforzamiento (muros pantallas y rigidizadores metálicos)

edificación en la búsqueda de la mejor comprensión de la estructura de soporte de los elementos estructurales, tales como columnas o vigas. Se validó la información contenida en los planos arquitectóni� cos y estructurales, y se procedió a conformar el levantamiento es� tructural como punto de partida de la configuración del modelo ma� temático con el cual se realizó posteriormente el análisis estructural.

Para determinar la resistencia del concreto se realizaron estudios estadísticos a los resultados de los núcleos de diámetro de 6.9 cm., de los cuales se concluyó que la resistencia del concreto es de 210 Kg./cm², tanto para columnas como para vigas. A partir de la información establecida en el Estudio Geotécnico ela� borado por Áreas Ltda., y suscrito por el Ing. Augusto Espinosa, se conocieron las características del suelo.

Modelo estructural Con base en la inspección detallada y los resultados de los ensayos y me� diciones se efectuó la configuración de un modelo estructural del edificio principal, incluyendo la información geométrica de cada elemento estructural y la acción de las cargas vivas y muertas de acuerdo con las condiciones de uso de la edificación. La edificación se evaluó inicialmente para los efectos de las cargas verticales, con lo que se obtiene un reforzamiento que si bien debe ser sensiblemente semejante al que poseen las edificaciones, corresponde al punto de partida del presente análisis. Algunas de las verificaciones del acero de refuerzo permiten aceptar este criterio. Para soportar el análisis estructural, y utilizando software especializado para el análisis y diseño estructural, se procedió a la confección del modelo matemático.

modelo estructural para efectuar el análisis

26

ConstrucciónMetálica

De acuerdo con la norma NSR-98, el análisis estructural debe realizarse me� diante un modelo matemático linealmente elástico con el cual se determinan las fuerzas internas en cada uno de los elementos estructurales. Mediante un pro� ceso interactivo se crean los modelos de las estructuras, con lo cual se define la geometría y conformación de la estructura. El programa calcula inicialmente la matriz de rigidez considerando deformaciones axiales y de corte, y a partir de ella obtiene las deformaciones, reacciones y elementos mecánicos para el correspondiente diseño.


H o s p i t a l M i l i t a r Ce n t r a l

Análisis estructural Con los resultados obtenidos bajo la acción de las cargas verticales, se procedió a determinar los efec� tos de las cargas sobre la cimentación. Probable� mente el diseño del edificio se realizó para la sola consideración de las cargas verticales, lo cual puede verificarse con la información extraída del conoci� miento real del dimensionamiento y refuerzo de algu� nos elementos estructurales. Mediante el análisis de cargas de manera automática, se calcularon las cargas gravitacionales con las cua� les se evaluó inicialmente la estructura. Se buscaba con ello determinar el estado actual de cada edifica� ción. Los actuales programas de soporte del análisis estructural permiten evaluar los resultados a partir del lenguaje gráfico, en donde los resultados aparecen de acuerdo con códigos de colores con lo que se facilita la interpretación de resultados de manera rápida, sin necesidad de imprimir los datos numéricos. Detalle característico de las ventanas en fachada

Una vez se determinan los parámetros sísmicos, se evalúa el edificio para tal condición, y con ello se de� termina el nivel de vulnerabilidad y sobreesfuerzo, que son la base para determinar el tipo de rehabilitación que se requiere para satisfacer las exigencias de las actuales normas, como se explica m������������� á������������ s adelante.

Índice de sobreesfuerzo de los elementos Se refiere al índice de sobreesfuerzo de cada uno de los elementos estructurales individuales, que se calcula comparando la cantidad de refuerzo que po� see el elemento actual (resistencia efectiva) contra el área de acero que requiere para los nuevos esfuerzos que produce la aplicación de la fuerza sísmica, bajo los criterios de las normas vigentes. En resumen, al dividir el esfuerzo actuante por la re� sistencia efectiva del elemento, se obtiene un índi� ce que si supera la unidad (1), significa que a dicho elemento (columna o viga) le hace falta determinada cantidad de refuerzo para absorber satisfactoriamente las nuevas solicitaciones.

Índice de sobreesfuerzo de la estructura Cuando se determina para cada una de las estructuras, evaluando los elementos con un mayor índice de sobreesfuerzo individual y tomando en consideración su importancia dentro de la resistencia general de la estructura como conjunto. El inverso del índice de sobreesfuerzo general expresa la vulnerabilidad de la edificación, como una fracción de la resistencia que tendría una edificación nueva construida de acuerdo con los requisitos de la norma NSR-98. Se revisaron los elementos de cada una de las estructuras actuales (co� lumnas y vigas principales) que se ven sometidos a las mayores acciones (momentos, cortantes y axiales) bajo las nuevas acciones sísmicas, y su combinación con las cargas vivas y muertas de diseño.

Definición del índice de flexibilidad del piso Se define como el cociente entre la deflexión máxima o deriva obteni� da del análisis de la estructura y la permitida por la norma NSR-98, para cada uno de los pisos de la edificación.

ConstrucciónMetálica

27


Especial

Nivel del análisis

Tabla 1 ÍNDICE DE FLEXIBILIDAD ACTUAL

Localización

Deriva actual del edificio (m)

Índice de flexibilidad del edificio actual

57.38

Piso 14

0.043

53.98

Piso 13

0.051

1.27 1.51

50.58

Piso 12

0.063

1.864

47.18

Piso 11

0.070

2.067

43.78

Piso 10

0.074

2.191

40.38

Piso 9

0.079

2.315

36.98

Piso 8

0.084

2.479

33.58

Piso 7

0.091

2.684

30.18

Piso 6

0.098

2.868

26.78

Piso 5

0.122

3.044

22.78

Piso 4

0.099

2.925

19.38

Piso 3

0.102

2.561

15.38

Piso 2

0.073

2.093

11.88

Piso 1

0.056

1.247

7.38

Sótano 1

0

0

2.38

Sótano 2

0

0

0

Sótano 3

0

0

La norma NSR-98 establece, para edificaciones de este nivel de servicio, un ín� dice de flexibilidad máximo de 1.00, por lo que se puede observar que el edificio actual no cumple dicho requisito y debe ser intervenido para mejorar su rigidez (Tabla 1).

Índice de flexibilidad de la estructura actual Se define como el mayor valor de los índices de flexibilidad de piso en el edi� ficio, y para el hospital es igual a 3.04.

Vulnerabilidad estructural de la edificación actual El inverso del índice de flexibilidad general expresa la vulnerabilidad sísmica como una fracción de la rigidez que tendría una edificación nueva construida de acuerdo con los requisitos de la norma NSR-98. Para este caso, el índice es 0.32. Como este valor es menor que la unidad, significa que la edificación no satisface los niveles de rigidez prescritos en la norma NSR-98 y es necesaria su rehabili� tación. El faltante de rigidez debe ser aportado mediante la adición de elementos que controlen el efecto de las fuerzas horizontales y disminuyan la vulnerabilidad del edificio.

Muros pantalla en concreto reforzado, al interior Arriostramiento metálico interno

PLANTA TIPO

28

ConstrucciónMetálica

Si se revisan los valores de corrección de la deriva en cada uno de los sectores del Hospital, puede aceptarse la bondad de la intervención, desapareciendo con ello el mayor efecto de daño sobre la mampostería y si, además, se considera su buen comportamiento, el criterio es el de mantener el estado ���������������������������� actual ��������������������� de los muros. Ante la eventualidad que por efectos sísmicos llegaran a facturarse, se procederá a su arreglo puntual como debe esperarse después de la intervención por la co� rrección de la alta flexibilidad que actualmente poseen los distintos edificios.


E DE S E R

IOS IC V


Especial

Nuevos elementos estructurales

Refuerzo de columnas Como medio para responder a los sobreesfuer� zos que se presentan por las distintas condiciones de carga evaluadas, se consideró necesario reforzar algunas columnas usando la metodología del confi� namiento mediante fibras de carbón adheridas con epóxico, en vista de la necesidad de mejorar a nive� les aceptables el estado de la estructura existente. Además del reforzamiento mediante la ampliación de columnas, se escogió esta alternativa en vista de las condiciones de servicio, por el ser el Hospital el centro de servicios de la Fuerzas Militares en un país de condiciones extremas de orden público.

Construcción de muro pantalla en puntos fijos

Muros pantalla Los muros de concreto, también denominados muros pantalla, constituyen el mejor recurso y más eficiente medio para conseguir adecuados niveles de rigidización, además de mejorar la ductilidad de un sistema estructural. Cuando estos muros se plantean hacia el perímetro de la edificación resultan de mayor eficiencia, siempre y cuando no generen efectos de torsión en planta. Los muros pantalla se pueden adicionar a un sistema aporticado siempre y cuan� do no se afecte la arquitectura, con lo cual se modifica el sistema hacia los de� nominados sistemas combinados y sistema dual. El sistema de empalme con la estructura existente se realiza mediante el anclaje de conectores dispuestos, tanto horizontal como verticalmente, en las respecti� vas vigas y columnas. Los muros pantalla se proyectaron incluyendo el comple� mento de la cimentación en los lugares donde se encuentran las escaleras para minimizar su impacto. Algunos de ellos se localizan sobre fachada y tendrán el mismo acabado en piedra que actualmente existe.

30

ConstrucciónMetálica

Dos son los criterios con los cuales se realizó el diseño de las fibras de carbono: diseño a flexión y diseño a confinamiento. En el primer caso, a partir de la diferencia entre su capacidad resistente ac� tual y las solicitaciones impuestas por el sismo, se estableció el número de capas y ancho de banda de la fibra. El diseño final tuvo en cuenta el ancho disponible de la columna. Se verificó la capacidad resistente última de acuerdo con la cuantía de la fibra y su eficiencia, según la geometría de su sec� ción recta. En el segundo caso, el diseño por confinamiento toma en cuenta la carga axial derivada de la condición más crítica por efecto sísmico, considerando la capacidad que aportan los estribos y el confinamiento aportado por las fibras. Las fibras en las dos direcciones complementan al acero de refuerzo longitudinal y transversal existen� te y están diseñadas para crear zonas de confina� miento mejora de manera considerable las condicio� nes de ductilidad.


H o s p i t a l M i l i t a r Ce n t r a l

Arriostramientos metálicos La inclusión de rigidizadores metálicos de sección circular dentro de los pórticos propor� ciona un incremento notable tanto de rigidez como de resistencia ante las cargas sísmicas, puesto que resultan muy eficientes por tratarse de elementos que trabajan a carga axial. El aporte de ductilidad de estos elementos es sustancialmente grande por su capacidad para soportar simultáneamente fuerzas de tracción y compresión, lo cual depende de la esbeltez de los arriostramientos. En los lazos de histéresis de este tipo de elementos puede notarse algún grado de deterioro por causa del pandeo, lo que obliga a su mejor diseño al igual que las conexiones entre ellos para evitar la falla frágil derivada de los ciclos de carga. Se estudiaron varias alternativas de configuración tomando en cuenta no solamente los as� pectos estructurales sino también lo relacionado con la incidencia en la arquitectura, dadas las características mencionadas de inmueble patrimonial que ostenta el edificio.

Recrecido o ampliación de columnas El nuevo diseño considera la ampliación de las columnas mediante el aumento de la sección rec� ta, con un nuevo concreto adherido al existente a partir de la escarificación localizada de sus caras. El acero de refuerzo longitudinal complementa al existente, y el transversal está diseñado creando zonas de confinamiento para mejorar de manera considerable las condiciones de ductilidad. Por las razones anteriores, solamente se realiza el recrecido de columnas en aquellas que formarán parte de las pantallas.

Nivel del análisis

Localización

Deriva edificio rehabilitado (m)

detalles del anclaje superior e inferior de las riostras

Índice de flexibilidad edificio rehabilitado

57.38

Piso 14

0.032

0.929

53.98

Piso 13

0.034

0.999

50.58

Piso 12

0.034

0.997

47.18

Piso 11

0.034

0.999

43.78

Piso 10

0.034

0.999

40.38

Piso 9

0.034

0.997

36.98

Piso 8

0.034

0.999

33.58

Piso 7

0.034

0.998

30.18

Piso 6

0.034

0.982

26.78

Piso 5

0.040

0.999

22.78

Piso 4

0.033

0.984

19.38

Piso 3

0.033

0.820

15.38

Piso 2

0.019

0.538

11.88

Piso 1

0.000

0.000

7.38

Sótano 1

0.000

0.000

2.38

Sótano 2

0.000

0.000

0

Sótano 3

0.000

0.000

Rediseño de cimentación Los nuevos muros pantalla obligan a ampliar la cimentación, por lo que se diseñaron elementos de características semejantes a los existentes, utilizando los parámetros establecidos en el estudio geotécnico. Con estos sistemas se pretende que las edificaciones del hospital satisfagan plenamente los requisitos de rigidez y disipación de energía en los términos establecidos por la norma NSR-98. En la Tabla 2 se presenta el resultado comparativo de la ganancia de rigidez que se obtiene en el edificio a partir de la rigidización que se consigue me� diante la incorporación de los elementos estructurales ya mencionados.

Tabla 2 ÍNDICE DE FLEXIBILIDAD REHABILITADO

ConstrucciónMetálica

31


Especial

La estructura rehabilitada

Índice de flexibilidad de la estructura rehabilitada A partir de la implementación de la alternativa de reforzamiento pro� puesta se obtiene un índice de flexibilidad para la estructura, que cumple con los requisitos de la NSR-98, de 0.99.

Vulnerabilidad estructural de la edificación rehabilitada Después de su reforzamiento, el índice de vulnerabilidad es mayor que la unidad, 1.01, y por ello se considera que la edificación satisface los requisitos establecidos en la Norma.

En próxima publicación se concluirá esta reseña con la descripción de los procesos de obra actualmente en ejecución y de las fichas técnicas y profesionales de los participantes en el diseño de ingeniería, intervento� ría y construcción.

Ficha técnica

Se observa de forma clara que la intervención propuesta, satisface los re� quisitos de la NSR-98 respecto a la rigidización de la edificación, mejorando sustancialmente el comportamiento sísmico del Hospital Militar Central.

Cliente Dirección Hospital Militar Central Ubicación

Referencia Harold Alberto Muñoz, Ingeniero civil de la Universidad del Cauca, M.S.C. University of Massachussetts. Estudios de posgrado sobre In� geniería Sísmica en la Universidad Nacional Autónoma de México y sobre Patología Estructural en el Instituto Mexicano del Cemento y el Concreto. Director del Instituto Tecnológico de Investigaciones de las Ciencias de la Construcción Intecco.

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Año del proyecto

Ministerio de Defensa Hospital Militar Central Coronel médico Nohora Inés Rodríguez Guerrero Bogotá 2007

Tiempo de ejecución

Un año

Área del terreno (m²)

62.945

Área construida (m²)

59.000

Acero arriostramiento (Kg.)

55.441 Kg.

Equipo técnico

Ing. Harold Alberto Muñoz, ing. Alfredo Rozo (Agencia Logística), Gutiérrez Díaz & Cía. S. en C., ing. Tatiana Ramos

Olga Lucia Monroy Gonzalez, Ingeniera civil de la Pontificia Univer� sidad Javeriana, Ingeniera de Proyectos de Ingestructuras Ltda.

Fabricación y montaje de la estructura

Consorcio Reforzamientos Hospitalarios

Constructor

Consorcio Reforzamientos Hospitalarios

Fotos: Jorge Pulido, Ingestructuras Ltda.

Interventoría

ConstrucciónMetálica

Gutiérrez Díaz & Cía. S. en C.


Edificio de apartamentos Habitar 74

ZOOM IN

ENTRADA PRINCIPAL

área social

Se desarrolló sobre un lote de 11,90 m. de frente, en un bloque de apartamentos con un total de 7 pisos y sótano. La estructura es un conjunto de columnas cilíndricas, cortinas rectas y anguladas en concreto. Como elementos de protección e identidad del proyecto, en las fachadas de mayor exposición solar se utilizaron celosías en madera Teka de secciones cuadradas de 5 x 5 cm., soportadas en piezas verticales del mismo material cada 1,20 m. El conjunto de la celosía se conecta con los entrepisos mediante perfiles rectangulares en acero (Colmena). En la fachada oriental se colocaron paneles de vidrio de color de Golden Glass, con espesor de 10mm no traslúcidos. FACHADA OCCIDENTAL

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ConstrucciónMetálica


HABITAR 74

COLUMNA CIRCULAR EN CONCRETO

Planta cuarto y quinto piso PERFILERIA EN ALUMINIO

PLACA DE ENTREPISO EN CONCRETO

CELOSIA EN MADERA TEKA CELOSIA EN MADERA TEKA

PARAL VERTICAL EN MADERA TEKA

PANEL DE VIDRIO NO TRASLÚCIDO (10mm)

SOPORTE EN ACERO

BARANDA EN ACERO PLATINA

N.2501.185 PERFIL EN ACERO

Corte por fachada de la celosía en madera

Vista sur oriental

Detalle de soporte de la celosía

Corte transversal

Ficha Técnica Cliente Ubicación Año del proyecto Tiempo de ejecución (meses) Promotor Proyecto arquitectónico Arquitectos colaboradores Calculo estructural Fabricación y/o montaje de fachada Constructor

Fiduciaria Central Bogotá 2005 13 Fiduciaria Central Mazzanti Arquitectos Sergio Garzón, Alberto Aranda, Diana V������ á����� squez Diego Castro y Joaquín Fidalgo Terra (madera), Golden Glass (cristal) CNV Construcciones

Características técnicas: cerramientos exteriores en listones de madera Teka y cristal de color laminado no traslúcido Golden Glass.

Fachada sur

ConstrucciónMetálica

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Café Juan Valdez

ZOOM IN

PLAZOLETA

ENTRADA PRINCIPAL cristal templado en fachada detalles tenso estructura

Caja de 12,8 m. de lado y 6,0 m. de alto, con fachadas en cristal templado de 1,6 m. x 1,2 m. soportado con tenso estructura y arañas en acero inoxidable. Cubierta en lámina metálica con doble curvatura, apoyada en 4 columnas en L de acero de 15 x 30 cm. Cerchas metálicas en acero inoxidable con altura máx. de 1,05 m. Divisiones interiores en CLS (Plycem, DW, MDF). Gaviones de alambre galvanizado con piedra en rajones como cerramiento exterior. Deck de terraza en madera Teka.

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ConstrucciónMetálica


valle del pacífico

Corte

Planta

CERCA METÁLICA ACERO INOXIDABLE

CUBIERTA METÁLICA

TENSO ESTRUCTURA

COLUMNA ENCHAPADA EN DRY-WALL SOPORTE EN ACERO INOXIDABLE PARA VIDRIOS DIVISIÓN EN CRISTAL ANTIRREFLECTIVO TEMPLADO 8mm CRISTAL TEMPLADO

Detalle esquina fachada-cubierta

Ficha técnica

ARAÑA EN ACERO INOXIDABLE

Cliente Procafecol S.A. Ubicación Bogotá

MURO EN MAMPOSTERIA ENCHAPE EN ACERO INOXIDABLE

Año del proyecto 2002 Tiempo de ejecución (meses)

2

Promotor Procafecol S.A.

MUEBLE EN ACERO INOXIDABLE

Proyecto arquitectónico ZOCALO EN PIEDRA ROYAL

RIR Arquitectos Ltda - Juan Carlos Rojas Iragorri

Carlos Rosero Santander, Catalina Arquitectos colaboradores Parra, Gloria Serna, Carlos Gallo, Andrés Amaya

Vista superior

Calculo estructural acero Placas Modulares - Ing. Rodrigo Cortez Fabricación y/o montaje de la Indumetalco - Ergos Collection estructura Constructor

Detalle corte por fachada de vidrio

RIR Arquitectos Ltda - Juan Carlos Rojas Iragorri

Características técnicas: zapatas y placa de contrapiso en concreto. Columnas, vigas perimetrales y cerchas metalicas. Fachada flotante en vidrio se estructura a las vigas perimetrales con garras y tubos de acero inoxidable, arriostradas con tensores en guallas.

ConstrucciónMetálica

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Carulla-Vivero Quinta Camacho

ZOOM IN

FACHADA OCCIDENTAL

FACHADA SUR ENTRADA PRINCIPAL

El proyecto contempló 2 tipos de estructura. La primera corresponde al reforzamiento sísmico en la casa de patrimonio cultural, y la segunda en acero con luces de 19,4 x 7,4 m. que se apoya sobre una estructura inferior en concreto reforzado (parqueaderos) con luces de 7,4 x 7,5 m. Las cortinas estructurales esquineras en concreto absorben el efecto sísmico general, con pórticos rígidos en sentido E-W. Una estructura adicional de acero en fachada sirve para apoyar los paneles prefabricados de GRC.

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ConstrucciónMetálica


C A R U LL A - V I VE R O CUBIERTA METÁLICA

VIGA EN ACERO PANEL GRC

VIGA EN ACERO

PERFIL EM ALUMINIO

COLUMNA EN ACERO

PLACA EN CONCRETO

Planta general COLUMNA EN CONCRETO

PLACA PARQUEADERO EN CONCRETO

Corte fachada de supermercado y parqueaderos

Corte por supermercado

Ficha técnica Cliente Ubicación Año del proyecto Tiempo de ejecución (meses) Promotor Proyecto arquitectónico Arquitectos colaboradores Calculo estructural acero Fabricación y/o montaje de la estructura

Carulla Vivero S.A. Bogotá 2003 12 Carulla Vivero S.A. Arias Serna Saravia Adriana Gutiérrez Joaquín Fidalgo Emecon Ltda.

Constructor

Constructora Global

Fotos

Arias Serna Saravia

Características técnicas: área supermercado en estructura de acero y concreto. Recuperación de la casa de patrimonio cultural.

Detalle de remate de muro y cubierta en supermercado

ESQUINA Noroccidental

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Colegio Distrital Menorah

ZOOM IN

patio central

ENTRADA PRINCIPAL

estructura metálica en corredores

corredores de circulación

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Se distribuye en 3 bloques de 3 pisos, con pórticos de acero rigidizados mediante muros estructurales en concreto en las esquinas exteriores. La modulación principal de 8,9 x 8,0 m. permite espacios flexibles. Estructura metálica a la vista en columnas, vigas, viguetas, steel deck y escaleras. Paramentos de las aulas en bloques de vidrio (vitriblock) de piso a techo para control ambiental. En zonas llenas y culatas se utilizó ladrillo de concreto con color (Concretos Modulares).


valle del pacífico

Corte transversal por patios

CANAL METÁLICA

CERRAMIENTO PAREADO EN U-GLASS VITROLIT COLUMNA EN ACERO PERFIL 28 X 27 CMS.

STEEL DECK DE 10 CMS.

COLUMNA EN ACERO PERFIL 28 X 27 CMS.

COLUMNA EN ACERO PERFIL 28 X 27 CMS.

STEEL DECK DE 10 CMS.

PERFIL 50 X 28 CMS.

Planta primer piso CERRAMIENTO PAREADO TIPO U-GLASS LÁMINA EN “U” DE 3/16” ANCLAJE HILTI KWIK BOLT II 1/4” CADA 0.35 MTS

VENTANA

STEEL DECK 10 CMS.

ANCLAJE HILTI KWIK BOLT II 1/4” CADA 1.00 MTS LÁMINA EN “U” DE 3/16” h=3/16” E60XX ÁNGULO 4” X 4” X 1/4” h=3/16” E60XX h=3/16” E60XX LÁMINA DE 1/4” VIGA DE ACERO PERFIL I 50 X 28 CMS. VIGA DE ACERO PERFIL I 50 X 28 CMS. h=3/16” E60XX LÁMINA DE 1/4”

Corte por fachada de bloque de aulas

Detalle placa - muro en vidrio

Ficha Técnica Cliente Ubicación Año del proyecto Tiempo de ejecución (meses) Promotor

SED - Fundación Menorah Bogotá 2003 a 2005 15 Fundación Menorah

Proyecto arquitectónico

1705 arquitectos

Arquitectos diseñadores

Andrés Ortíz, Juan Carlos Millán, Juan Pablo Ortíz, Tomás Jaramillo

Calculo estructural acero

Joaquin Fidalgo Bárcenas

Fabricación y montaje de la estructura Constructor Fotos

TECMO 1705 arquitectos jcm @ 1705

Características técnicas: edificio compuesto por 3 barras de 3 pisos en estructura de pórticos metálicos y pantallas de concreto. La orientación del edificio y el tratamiento de las fachadas con vidrios de diferente opacidad crea espacios luminosos, característica que junto a la ventilación cruzada garantiza la eficiencia térmica. El agua lluvia se recoge y reutiliza para el sistema sanitario.

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Graderias Compensar

ZOOM IN

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circulaciones de acceso a graderías

cimentación dentro del espejo de agua

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Estructura metálica inclinada

Las graderías complementan el conjunto del CEF, con un bloque en estructura de acero cubierto con tejas en aluminio de 0,6 mm y fachadas laterales en cristal templado soportado en tenso-estructura con elementos en acero inoxidable. Las dos fachadas laterales tienen altura de 12,68 m. y un largo de 20,60 m., en forma inclinada mediante macro módulos arriostrados de 5,57 x 4,16 m., estos se componen de paneles de cristal templado de 1,36 x 1,29 m. La tenso estructura tiene una profundidad de 0,36 m. para vano de 5,58 m. con arañas en acero inoxidable. (Más información en las ediciones 1 y 2 de Construcción Metálica).


C O M PE N S A R

Planta primer piso

DETALLE

FACHADA ORIENTAL

Ficha Técnica Cliente Ubicación Año del proyecto Tiempo de ejecución (meses) Proyecto arquitectónico

2002 a 2003 11 Konrad Brunner Tecmo S.A.

Fabricación y/o montaje de la estructura

Tecmo S.A.

Fotos

FACHADA

Bogotá

Calculo estructural acero

Constructor

CORTE FACHADA

Obreval S.A.

Obreval S.A. Juan Carlos Camargo

Características técnicas: sistema estructural conformado por pórticos resistentes a momentos (PRM) con columnas inclinadas que dan soporte a las vigas gualderas de gradería y los costillares de cubierta. Transversalmente se contemplan pórticos con arriostramientos excéntricos y concéntricos. Diseño realizado con las provisiones sísmicas de AISC 2002.

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Soluciones de diseño que dan forma a sus ideas.

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RESEÑA

Renovación de fachadas

Gabriel Arango y Sergio Gallón

Primer parte

La moderna imagen corporativa de Bancolombia se llevó a cabo gracias a la transformación arquitectónica de su sede principal en Bogotá y al nuevo edificio en Medellín.

E

n esta primera parte, la adecuación integral de la sede del banco, en la plazoleta San Martín de Bogotá, donde se evidencia la innovación de las fachadas gracias al uso de otras más ligeras, que hacen uso de elementos metálicos, industrializadas y apropiadas para atender los elementos del programa de imagen y el desempeño técnico de las edificaciones propuestas para la institución. En la próxima edición, el nuevo edificio para la Dirección General en Medellín.

ampliación de aleros y voladizos en fachada occidental

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ConstrucciónMetálica


REnovAción dE fAchAdAS

Una nueva piel El edificio de Bancolombia en Bogotá, construido hace cerca de tres décadas mediante sistemas estructurales con columnas y vigas prefabricadas en concreto postensado, requería una actualización en diversos órdenes para adecuarlo a los requisitos normativos vigentes sobre seguridad de evacuación y a una respuesta innovadora en el uso de energía para el acondicionamiento del aire interior en los espacios de trabajo. Para esto se inició un proceso de estudios y evaluación de alternativas de tratamientos de fachadas que se dirigieran a una fisonomía nueva bajo el concepto de sostenibilidad ambiental. Fue así como se cumplieron estudios de ahorro energético en consumos de aire acondicionado desde mayo de 2004, con análisis de asoleamiento e impacto solar en la edificación. Bajo estos parámetros se desarrollaron los diseños arquitectónicos para facilitar el ahorro de energía, la modernización de la edificación y el cambio de imagen institucional. A esta intervención se sumó el diseño de una ruta alterna para evacuación en caso de emergencia, con nuevas escaleras metálicas exteriores ubicadas en la fachada oriental.

fachada occidental

La implementación sobre el edificio original de sistemas de protección solar como son nuevos muros de cerramientos en construcciones livianas y secas, quiebrasoles horizontales y verticales y cambio de ventanería con vidrios de coeficiente de sombra de 0.42, facilitaron que una edificación que había perdido su vigencia y caído en el anonimato se recuperara a fondo y se destacara en el lugar donde se encuentra, uno de los más importantes y dinámicos de la ciudad.

estudio asoleamiento

Para llevar a cabo la obra de transformación y cambio de la fachada, se trabajó limpia y cuidadosamente por pisos y en áreas muy definidas para no entorpecer el normal funcionamiento y trabajo del personal bancario que ocupaba el resto del edificio. La mayoría de

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RESEÑA

fachadas generales occidental y oriental

los trabajos se hicieron desde el exterior y sólo se afectó un corredor muy pequeño contra la fachada del edificio en el área de renovación. La obra civil se ejecutó en 14 meses de acuerdo a lo programado, atendiendo el importante condicionante de realizar la construcción sin afectar al personal y población interna de la edificación. El diseño arquitectónico, cumplido a finales del 2004, tuvo una duración de 4 meses iniciando obra a comienzos de 2007. La modernización de la edificación se llevó a cabo no sólo cambiando la fachada, sino también el espacio interior pues se actualizaron todos los equipamientos técnicos como son aire acondicionado, sistemas eléctricos, redes de voz y datos, redes hidrosanitarias y sistemas de circulación vertical.

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ConstrucciónMetálica

alerón de cubierta


RESEÑA

Quiebrasol vertical Sobre todos los elementos estructurales verticales prefabricados en concreto de la obra original, se adicionaron conjuntos que aportaran control solar sobre las fachadas sur y norte, y de fácil montaje en seco. Con el armazón metálico, conformado por elementos de aluminio como láminas, puntas tubulares, ranurados y cortagoteras, se revistió el exterior. En los antepechos, se forraron externamente los elementos originales usando lajas de piedra blanca con soportes ocultos. detalle quiebrasol vertical

quiebrasoles horizontales en fachada sur

Quiebrasol horizontal Como especificaciones principales de estos nuevos elementos para protección de la fachada occidental, se tuvieron una estructura metálica de soporte de marquesina conformada por tubulares y angulares; revestimientos interiores en drywall, masilla y pintura, sobre perfiles omega, con aislamientos interiores en frescasa; placas externas de fibrocemento como Superboard o Durock con pintura esgrafiada; ranurados con perfiles en aluminio; acabados exteriores en pintura texturizada de color; cortagoteras en aluminio; platinas de anclaje; alerones en aluminio anodinado color natural o láminas alucobond sobre estructura de soporte en aluminio. Adicionalmente a las piezas fijas horizontales de protección solar, se dispusieron alerones móviles en la misma dirección.

50

ConstrucciónMetálica


RESEÑA

Marquesinas o alerones Como extensión de la cubierta del piso 20 se adicionaron entramados metálicos revestidos en fibrocemento para aportar a la nueva fisonomía y dar control solar requerido.

detalle marquesina

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R e n o v a c i ó n d e f a c h a d as

escalera de evacuación en fachada oriental

Escalera de evacuación Del análisis de seguridad se concluyó que la nueva escalera debía adicionarse al edificio existente, de 20 pisos, con salidas de ruta de evacuación en todos los niveles y con una altura total de 60 m., externa, y con materiales y acabados adecuados para soportar la intemperie. Para su conformación se usaron tuberías estructurales ASTM A 500 Grado C, acero ASTM A 36 y soldaduras E 70XX. Se usaron perfiles IPE 220 tubulares de 260 x 260 x 9, piso en lámina alfajor de 1/8”, gualderas en ½” y pasamanería metálica.

Ficha técnica Cliente Ubicación Año del proyecto

Bancolombia S.A. Bogotá 2007

Área construida total original (m²)

32.592

Área ampliación (m²) (escalera emergencia, aleros, muros, quiebrasoles)

1.269

Área modificación (m²)

273

Área fachadas nuevas (ventanería y muros secos)

10.200

Área total final

33.861

Proyecto arquitectónico Diseño estructural Interventoría Constructor Fotos

AIA S.A. (Arq. Sergio Gallón Villegas, Arq. Gabriel Jaime Arango) Respuestas Estructurales Soportica S.A. AIA S.A. (Ing. Alexander Espinosa) Carlos Méndez, Juan F. Gómez

Gabriel Arango y Sergio Gallón Arquitectos Departamento de Diseño AIA S.A.

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G A L E R Í A gr Á f i c a

Proyectos Metálicos

Planta de alcohol carburante Manuelita S.A. Cliente: Manuelita S.A. Ubicación: La Paila, Valle Año del proyecto: 2005-2006 Tiempo de ejecución (meses): 12 Area construida (m²): 3.339 Acero empleado (Ton.): 427 Fabricación y/o montaje de la estructura: Estrumetal

Continautos Av. 68 Cliente: Entorno 2000 Ubicación: Bogotá Area construida (m²): 3.318 Acero empleado (Kg.): 161.700 Fabricación y/o montaje de la estructura: Emecon Ltda.

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Nueva planta Respin Rionegro Cliente: Panamericana de Alimentos S.A. Ubicación: Rionegro, Antioquia Año del proyecto: 2007 Tiempo de ejecución (meses): 4 Área del terreno (m²): 30.000 Área construida (m²): 10.000 Proyecto arquitectónico: Claudio Restrepo Fabricación y montaje de la estructura: Industrias Ceno S.A. Constructor: Oleivil S.A.

Parque Explora Cliente: Municipio de Medellín Ubicación: Medellín Año del proyecto: 2006-2007 Área del terreno (m²): 250.000 Área construida (m²): 10.000 Acero empleado (Ton.): 542 Proyecto arquitectónico: Arq. Alejandro Echeverri Calculo estructural acero: Estaco Fabricación y montaje de la estructura: Estahl Ingeniería Ltda., H.B. Estructuras Metálicas S.A. Constructor: Arquitectura & Concreto S.A.

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GALERÍA GRÁficA

boulevard centro coMercial Monterrey Cliente: Centro Comercial Monterrey Ubicación: Medellín Año del proyecto: 2000 Tiempo de ejecución (meses): 4 Area construida (m²): 600 Acero Empleado (Ton.): 6.6 Proyecto arquitectónico: Baquero Arquitectos Fabricación y montaje de la estructura: Codimec Ltda. Constructor: Codimec Ltda.

centro coMercial ventura Plaza cubierta boulevard Cliente: Constructora Colpatria S.A.- Ospinas & Cía. S.A. Ubicación: Cúcuta Area construida (m²): 4.433 Acero empleado (Kg.): 208.200 Fabricación y/o montaje de la estructura: Emecon Ltda.

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PARQUE EXPLORA (Medellín)

ESTRUCTURAS EN ALMALLENA PARA INDUSTRIAS AGRÍCOLAS (Cundinamarca).

PROYECTO TORRE CENTRAL (Bogotá)

PARQUE INDUSTRIAL LA ESTANCIA

(Bogotá - Área= 35.000 m2)

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G A L E R Í A gr Á f i c a

Planta Bonlam Andina Cliente: Promocon S.A. Ubicación: Zona Franca del Pacífico,

Yumbo, Valle del Cauca Año del proyecto: 2005 Tiempo de ejecución (meses): 4 Area construida (m²): 7.800 Acero empleado (Ton.): 347 Fabricación y/o montaje de la estructura: Estrumetal

Reforzamiento y cambio de cubierta estadio El Campín Cliente: IDRD Ubicación: Bogotá Año del proyecto: 2007 Tiempo de ejecución: 70 días Área construida (m²): 5.900 Acero empleado (Kg.): 50.160 Cálculo estructural Acero: Ingelmeth Fabricación y montaje de la estructura: Agofer - Ingelmeth Constructor: Contein Crédito foto: Francisco Granados

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Estructura cubierta Terminal de Transportes de Buga Cliente: Compañía Metalmecánica de Occidente CMO Ubicación: Buga, Valle del Cauca Año del proyecto: 2007 Área del terreno (m²): 22.000 Área construida (m²): 7.500 Acero empleado: Perfiles y teja sin traslapo Proyecto arquitectónico: Juan Carlos Ponce de León Calculo estructural acero: Alberto Aschner Fabricación y montaje de la estructura: Compañía Metalmecánica de Occidente CMO Constructor: Soluciones Urbanas Crédito foto: Manuel Varona

Torre Central Cliente: Marval S.A. Ubicación: Bogotá Año del proyecto: 2005-2006 Área del terreno (m²): 6,700 Área construida (m²): 63,500 Acero empleado (Ton.): 136 Proyecto arquitectónico: Stoa Arquitectura - Pinto & Gómez Calculo estructural acero: Proyectistas Civiles Asociados - PCA Fabricación y montaje de la estructura: Estahl Ingeniería Ltda. Constructor: Marval S.A.

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G A L E R Í A gr Á f i c a

Sede Autosura Cliente: Escalar Gerencia Inmobiliaria Ubicación: Cali Año del proyecto: 2007 Tiempo de ejecución (meses): 4 Area construida (m²): 3.105 Acero empleado (Ton.): 137 Fabricación y/o montaje de la estructura: Estrumetal

Edificio Cementos Argos S.A. Cliente: Cementos Argos S.A. Ubicación: Valle del Cauca Año del Proyecto: 2007 Tiempo de Ejecución (meses): 3 Área Construida (m²): 500 Acero Empleado (Ton.): 169 Proyecto arquitectónico: Dedini S.A. Fabricación y montaje de la estructura: Industrias Ceno S.A. Constructor: Conconcreto

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Rampa Centro Bienestar del Anciano Cliente: Municipio de Bello Ubicación: Medellín Año del proyecto: 2005 Tiempo de ejecución (meses): 3 Area del terreno (m²): 500 Area construida (m²): 400 Acero Empleado (Ton.): 8.4 Proyecto arquitectónico: Codimec Ltda. Fabricación y montaje de la estructura: Codimec Ltda. Constructor: Codimec Ltda.

Baterías MAC Cliente: Baterías MAC Ubicación: Urbanización Industrial ACOPI Yumbo, Valle del Cauca Año del proyecto: 2005 - 2006 Tiempo de ejecución (meses): 11 Area construida (m²): 6.082 Acero empleado (Ton.): 268 Fabricación y/o montaje de la estructura: Estrumetal

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G A L E R Í A gr Á f i c a

Ampliación Hotel Hilton Cliente: Hotel Hilton Cartagena Ubicación: Cartagena Año del proyecto: 2006-2007 Tiempo de ejecución (meses): 4 Area construida (m²): 3.384 Acero empleado (Ton.): 335 Fabricación y/o montaje de la estructura: Estrumetal

Centro comercial Ventura Plaza Soporte fachada vidrio Cliente: Constructora Colpatria S.A.- Ospinas & Cía. S.A. Ubicación: Cúcuta Area construida (m²): 635 Acero empleado (Kg.): 12.500 Fabricación y/o montaje de la estructura: Emecon Ltda.

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ANÁLISIS

Estructuras de acero en situación de incendio

Valdir Pignatta e Silva

Segunda parte

En esta segunda parte y final, se estudian los métodos y ensayos para determinar el riesgo de las estructuras ante el fuego, así como las lecciones aprendidas a partir de grandes edificaciones sometidas a incendios severos por diferentes causas.

Dimensionamiento de la estructura Figura 25 Valor del cálculo de la acción variable sobre las estructuras

Al igual que en el análisis térmico, el dimensionamiento también puede ser efectuado empleando métodos analíticos simplificados, numéricos y experimentales.

Métodos analíticos simplificados Los métodos simplificados generalmente vienen descritos en normas, son de fácil aplicación, aunque no siempre son los más económicos. El cálculo estructural es individualizado por elemento.

Determinación de los esfuerzos actuantes

Figura 26 Valor del cálculo de la acción total en situación de incendio según la norma brasileña

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ConstrucciónMetálica

El esfuerzo actuante (momentos, fuerzas normal y cortante, etc.) es el efecto de las acciones permanentes (peso propio de las estructuras, de la mampostería, de los revestimientos, etc.) y de las acciones variables (sobrecarga, viento, etc.) en las estructuras. Por lo común, las normas técnicas presentan los valores recomendados para las acciones variables. Estos valores de baja probabilidad de ocurrencia durante la vida útil de la edificación son por regla general muy superiores a los valores medios encontrados en el uso diario de la construcción, pero en aras de la seguridad deben ser utilizados.


15

Análisis línea Análisis no lineal

(cm)

10 5

Sin embargo, cuando hay necesidad de combinar más de una acción variable, a temperatura ambiente, se considera la baja probabilidad de ocurrencia simultánea de los valores normalizados. El valor de cálculo de la acción variable (o de los esfuerzos solicitantes) final es inferior a la simple suma de los valores individuales de cada acción. En presencia de una acción térmica y por su excepcionalidad, el valor de cálculo de los esfuerzos solicitantes variables será aún menor (Figura 25). Debido a la variabilidad de la acción permanente, ésta también puede presentarse reducida en situación de incendio.

0 0

La Figura 26 presenta una simulación de la reducción de la acción total de cálculo en una viga, sobre la base de la norma brasileña NBR 8681 (2004). El efecto de las restricciones a la dilatación generalmente es despreciado en los métodos simplificados, que analizan individualmente los elementos (EC 3, 2005; EC4, 2005; EC2, 2004). Las Figuras 27 y 28 presentan algunos indicios que esas deformaciones no son esenciales, pero la experiencia internacional recomienda considerar el gradiente térmico (EC3, 2005), principalmente en vigas continuas debajo de losas en caso de ausencia de revestimiento contra fuego (SCI, 2002) y en pilares en voladizo que sirven de tabiques divisorios. (Franssen, 2005).

100

200

300

400

500

600

Figura 27 El desLOcamiento axial invierte el sentido en la viga isostática debido a flecha (SILVA, 2004)

Reacción (kN)

0

0

200

400

600

600

-2.000 -4.000

R

R

Determinación de los esfuerzos resistentes Para la determinación de los esfuerzos resistentes debe considerarse la reducción de la resistencia y del módulo de elasticidad del material (Figura 29 y 30).

Concreto

Acero

Aluminio

0,9

0,8

0,8

0,7

0,7

Modulo de elasticidad relativo

0,9

0,6 0,5 0,4 0,3

Aluminio

0,6 0,5 0,4 0,3

0,2

0,2

0,1

0,1

0

Concreto

Acero

1

1

Resistencia relativa

Figura 28 La reacción horizontal invierte el sentido en la viGa isostática debido a la flecha, en vigas con restricción de la dilatación (SILVA, 2004)

0

400

800

1.200

Figura 29 Variación de la resistencia de los materiales en función de la temperatura

0

0

400

800

1.200

Figura 30 Variación del módulo de elasticidad de los materiales en función de la temperatura

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ANÁLISIS

Las expresiones para la determinación de los esfuerzos resistentes a la tracción, flexión y compresión, son similares a las empleadas a temperatura ambiente, incluyendo los reductores de resistencia y algunos factores adicionales encontrados empíricamente. Los coeficientes de aminoración de las resistencias también bajan en situación de incendio. Si un esfuerzo resistente a la temperatura ambiente se calcula mediante la Expresión 8, en situación de incendio puede ser calculado por la Expresión 9. Este método se presenta detalladamente en los Eurocodes (EC 3, 2005; EC4, 2005). La reciente especificación norteamericana (AISC, 2005) simplifica y sencillamente recomienda utilizar las mismas expresiones de dimensionamiento a temperatura ambiente, modificándolas con los reductores de resistencia y de módulo de elasticidad del acero y del concreto en el caso de estructuras mixtas, en función de la temperatura. El autor juzga que el AISC es simplista e incompleto. La norma brasileña (NBR 14323, 1999; Silva; Fakury, 2002) sigue las recomendaciones del Eurocode adaptándolas, donde fuera el caso, a la especificación norteamericana que orienta el dimensionamiento a temperatura ambiente en Brasil.

R

s

Verificación de seguridad

R

Cuando la seguridad de un elemento estructural en incendio es verificada aisladamente en relación a cada uno de los esfuerzos actuantes, las condiciones de seguridad pueden ser expresadas en la forma simplificada de la Expresión 10.

s

Temperatura del acero Temperatura crítica

Temperatura ambiente

Figura 31 Determinación de la temperatura crítica

Si por un lado la capacidad resistente de los elementos estructurales baja en situación de incendios, por otro también serán menores los valores de cálculo de los esfuerzos solicitantes (EC1, 2002; NBR 8681, 2004) que los determinados a temperatura ambiente. La temperatura crítica (o el campo crítico de temperaturas, en caso de considerarse una distribución no uniforme de las temperaturas) es el valor para el cual los esfuerzos resistentes y solicitantes se igualan (Figura 31). Para el caso de temperatura uniforme, la seguridad podrá ser verificada en el campo de las resistencias con la Expresión 10. o en el campo de las temperaturas, según Expresión 11. La temperatura en el elemento de acero revestido dependerá del espesor del revestimiento contra fuego. La temperatura crítica es independiente de si el acero está revestido o no. El dimensionamiento adecuado demostrará si la seguridad estructural en incendio se logra con o sin revestimiento.

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ConstrucciónMetálica


PBX: (57-1)


ANÁLISIS

Métodos experimentales Habitualmente se usan resultados experimentales para el dimensionamiento de los revestimientos contra fuego de las estructuras de acero. Esos ensayos son dispendiosos y los resultados solamente pueden ser empleados en las situaciones en que fueron modelados. En el futuro, los métodos teóricos, analíticos o numéricos, reemplazarán a los experimentales. Pero los ensayos continuarán siendo imprescindibles para evaluar y entregar los parámetros a los métodos teóricos. Los métodos experimentales en uso procuran unir el análisis térmico al estructural (Figura 32). Presentan resultados tanto más precisos en cuanto más realistas hayan sido los modelos adoptados y, naturalmente, dependen de las condiciones tecnológicas disponibles en el instituto de investigación. Pueden variar desde ensayos simples, donde se realiza solamente un análisis térmico, hasta ensayos a gran escala. Los primeros los llamaremos simplificados, y todos los demás realistas.

Figura 32 Horno para ensayos a altas temperaturas Furnas (Goiânia - Brasil)

.

Ensayos simplificados

Este tipo de ensayo tiene la ventaja de ser bastante sencillo para la aplicación en proyectos, pero si las condiciones reales de contorno no fueran idénticas a las ensayadas (contacto con piezas robustas de concreto o mampostería) conduciría a una distribución de temperaturas diferente a la ensayada.

Tiempo (min)

Factor de masividad (m )

Ensayos simplificados son aquellos en los que se mide la temperatura media a que llega una probeta de acero revestido, con un determinado espesor de material, sometida al incendio-patrón, y el tiempo para llegar a una temperatura límite preestablecida. No se tiene en cuenta la situación estructural, o sea, el nivel de carga, vinculación, etc. Para efectos de proyecto, se determina el espesor del revestimiento contra fuego a partir de tablas (carta de cobertura), en función del factor de masividad F y del tiempo que transcurre para llegar a la temperatura preestablecida (Figura 33).

Tabla válida para un determinado valor de temperatura crítica Øcr Figura 33 Cobertura para materiales de revestimiento contra fuego

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ConstrucciónMetálica

Tm


ANÁLISIS

Ensayos realistas Los ensayos considerados realistas son aquellos en los que la situación estructural es tenida en cuenta con más precisión, considerando una o más de las siguientes condiciones: de vínculo, cargas, subsistemas estructurales, contactos con elementos robustos, etc. Se considera que la resistencia al fuego ha sido alcanzada al sobrevenir un límite estructural preestablecido, generalmente una deformación excesiva. Hay resultados de ensayos que son utilizados directamente en el proyecto, como es el caso de los tests del Underwriters Laboratory (UL, 2002) de Chicago, Estados Unidos. Otros, obtenidos en ensayos realizados a escala real son analizados y, a partir de ellos, se desarrollan teorías que se aplican en el proyecto. Este es el caso de los ensayos realizados por BRE en Cardington, Gran Bretaña.

Figura 34 Condición «restrained» de vigas mixtas en situación de incendio

Ensayos en el UL El Underwriters Laboratory realiza ensayos en vigas con vínculos similares a los utilizados en la práctica bajo losa cargada (ASTM E119, 2000; UL, 2002). Los resultados se presentan agrupados en: «unrestrained beams tests», «restrained beams tests» y «restrained assembly tests». Los dos primeros son aplicados a estructuras que sólo respetan algunas de las características del modelo ensayado y el último a estructuras que respetan fielmente las características del modelo ensayado. El ensayo «unrestrained», al igual que los ensayos simplificados, presupone una temperatura límite media, pero por las condiciones más realistas del ensayo, conduce a resultados más económicos. La condición «restrained», en la que no se impone un límite de temperatura, incorpora la reacción vinculada a la dilatación.

FiguRa 35 Edificio incendiado en Cardington

Figura 36 Aspecto final después de uno de los incendios experimentales en Cardington

Ensayos en Cardington Esta reacción es excéntrica al eje de la viga debido al gradiente térmico a lo largo de la altura (Figura 34). La excentricidad bajo el centro geométrico de la sección transversal de la viga favorece la reducción del momento flector, aumentando por lo tanto la capacidad resistente de la viga y llevando a resultados aún más económicos. Sin embargo, en ese caso el ingeniero deberá tratar que la deformación (flecha) sea mayor que en la condición «unrestrained», puesto que el límite de ensayo va más allá de esa condición. Pueden adoptarse los resultados si la deformación de la viga no representa problemas para las estructuras que se apoyan en ella, por ejemplo, las vigas de transición.

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ConstrucciónMetálica

El British Building Research Establishment (BRE) realizó en la década de los 90 ensayos en edificios especialmente construidos para los análisis experimentales. Fueron 3 edificios de acero, de concreto y de madera, de 8, 7 y 6 pisos, respectivamente. El edificio de acero fue sometido tanto a incendio patrón como a incendio natural (Figura 35). Investigadores de diversos institutos de investigación analizaron los resultados. Los incendios severos produjeron pilares con su extremidad achatada, pandeo localizado de vigas y uniones parcialmente rotas, pero sin colapso global. El resultado más impresionante fue el de una viga que alcanzó más de 1.000°C y a pesar de la deformación, no colapsó (Figura 36).


a c e r o e n si t u a c i ó n d e in c e n d i o

C2

Región traccionada C3

D

E

C2

F

Anillo de compresión

C

C3

Losa bajo flexión Viga caliente

C2 1

2

3

4

A

C2

B

Efecto membrana

En función de esta constatación, el profesor Colin Bailey de la Universidad de Manchester propuso un método de cálculo para estructuras mixtas. El uso de vigas mixtas conjuntamente con losas mixtas es una solución bastante económica y, al mismo tiempo, segura. En pocas palabras, este es el procedimiento: Se proyecta el conjunto estructural definiendo claramente las vigas principales y secundarias que soportan la losa mixta, permitiendo que las vigas secundarias al-

Figura 37 Losa trabajando como membrana en incendio

Viga caliente

cancen altas temperaturas, a fin de que ellas ya no tengan que resistir la totalidad de la carga que es transmitida por la losa. Hay una transferencia de esfuerzos a la losa y, por consiguiente, a las vigas principales. Las vigas principales han de ser verificadas en relación a estos esfuerzos adicionales. Se permite que la losa de concreto alcance esfuerzos más allá de lo que normalmente se considere admisible en losas sometidas a flexión. La losa proporciona una alternativa para la transmisión de los esfuerzos al comportarse como una membrana, o sea,

es resistente a los esfuerzos de tracción (Figura 37). La losa debe ser dimensionada para esta situación, necesitándose eventualmente armaduras adicionales. El encofrado de acero (steel deck) cierra las fisuras que se abren en la losa, manteniendo la compartimentación. Es así como, teniendo como base un cálculo científicamente demostrado, es posible evitar el revestimiento de las vigas secundarias sin afectar la seguridad.

Métodos numéricos Los métodos numéricos dependen de software de análisis térmico y estructural. Son tanto más seguros y económicos cuanto más precisas fueron las modelaciones del incendio y de la estructura, ya sea revestida o no. Estos son los que dominarán el proyecto en el futuro.

Casos de incendios severos Aunque raros, hay casos de edificios de múltiples pisos de concreto que han colapsado parcial o totalmente, entre ellos: Military Personnel Record Center en Overland, MO, Estados Unidos, 1973; la tienda por departamentos Katrantzos Sport en Atenas, Grecia, 1980; Sede I y Sede II del edificio de la CESP en São Paulo, Brasil, 1987; Depósito de las tiendas Zelo de textiles, en Barueri, Brasil, 1994; Condominio Edificio Cacique en Porto Alegre, Brasil, 1996; Edificio industrial de 6 pisos en Alejandría, Egipto, 2000 (Figura 38); Edificio residencial de 9 pisos en San Petersburgo, Rusia, 2002; Edificio comercial de 22 pisos de Eletrobrás en Rio de Janeiro, Brasil, 2004; Edificio Windsor en Madrid, España, 2005. (Beitel & Iwankiw, 2002) (Costa, 2002).

Figura 38 Edificio en Alejandría después del incendio

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ANÁLISIS

En galpones bajos de acero generalmente no hay necesidad de proteger las estructuras, ya que no implican riesgo de vida. Es así como es admisible que estas estructuras no resistan incendios severos (Figura 39). No se sabe de casos de edificios de múltiples pisos de acero que hayan sufrido un colapso global por incendio y, por lo tanto, se puede concluir que los niveles de protección utilizados han probado ser satisfactorios. Figura 39 galpón de acero después del incendio

A continuación algunos comentarios sobre casos de edificaciones sometidas a incendios severos.

Golden Plaza Tower, Taichung City, Taiwán, China El incendio en este edificio de acero, de 22 pisos y 178 m. de altura, ocurrió el 25 de febrero de 2005. Duró más de 90 minutos y dejó 4 víctimas fatales. Después del incendio no se observaron deformaciones en las vigas principales del edificio. El incendio se inició en el piso 18, que fue destruido junto con el 19 por la carbonización del material de revestimiento del cierre. La estructura, protegida por TRRF de 120 minutos, tuvo un buen comportamiento global.

Torre Este del Parque Central de Caracas, Venezuela torre parQue central de caracas

El incendio del edificio más alto de América del Sur ocurrió el 17 de octubre de 2004, se inició en el piso 34, se propagó hasta el último piso, el 56, y duró más de 17 horas. La superficie de cada piso es de cerca de 40x40 m. La estructura externa es tubular de concreto y la interna es de acero, con protección TRRF de 4 horas, apoyado en grandes losas pretensadas. El sistema de sprinklers no funcionó, el edificio no estaba suficientemente compartimentado y parte de la protección antitérmica había sido dañada en la instalación. Sólo hubo daños localizados en las vigas secundarias de acero de poco espesor. La estructura principal de acero y la de concreto soportaron bien el incendio.

Torre Windsor, Madrid, España torre Windsor

El incendio estalló el 13 de febrero de 2005 en el piso 21, destruyó el tercio superior de uno de los más conocidos edificios de Madrid, que tiene 32 pisos y 106 m. de altura. La estructura estaba formada por un núcleo de concreto, pórticos de concreto y pilares de acero. No habiendo cómo recuperarlo, el edificio está actualmente (2005) en demolición. En la época de su construcción, 1979, no se habían impuesto las exigencias de seguridad contra incendio. Recientemente se habían instalado sprinklers, pero aún no había alimentación de agua. Se estaban instalando los revestimientos contra fuego de las estructuras de acero. El núcleo resistió el fuego, pero algunos de los pórticos de concreto y elementos de acero aún no revestidos colapsaron durante el incendio.

World Trade Center, Nueva York, EE.UU. El 11 de septiembre de 2001 un ataque terrorista destruyó las dos torres del WTC en Nueva York y parte del edificio del Pentágono en Washington. Los dos edificios estuvieron sometidos a incendios muy intensos y las estructuras de acero del WTC y de concreto del Pentágono no resistieron.

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ANÁLISIS

COLAPSO DE L WTC

Se realizaron diversos estudios para aclarar las causas del colapso de las Torres Gemelas, y las conclusiones apuntaron a diferentes direcciones:  Deformaciones axiales exageradas de las vigas-arriostramiento de piso (Usmani et als., 2003).  Insuficiente espesor del revestimiento contra fuego (Quintiere, 2002).  Aumento de los esfuerzos en los pilares centrales por la destrucción de parte de ellos debido al choque del avión y el desprendimiento del revestimiento de las estructuras de acero, con la consiguiente reducción de su capacidad resistente al incendio (Kodur, 2003 y NIST, 2005a).  Deformación axial exagerada del arriostramiento del piso asociada a daño del revestimiento contra fuego, provocando la flexión de los pilares, que no resistieron (NIST, 2005b). La estructura del WTC era bastante sencilla: un gigantesco tubo externo proyectado para resistir los esfuerzos del viento y un conjunto de pilares internos proyectado tan sólo para fuerzas verticales. La unión era una losa apoyada en viguetas metálicas

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ConstrucciónMetálica

(steel joists) que debían garantizar la estabilidad del conjunto. El choque causó la destrucción parcial del tubo. Esa gigantesca fuerza horizontal no causó el colapso, ya que el tubo poseía capacidad de redistribución de los esfuerzos verticales y porque el edificio había sido proyectado para esfuerzos horizontales de vientos de gran magnitud y choques de avión, aunque de menor envergadura de la realmente alcanzada.

causa del calor cedieron los arriostramientos, aumentando la longitud del pandeo de los pilares. El conjunto de sustentación de las losas colapsó y las losas cayeron unas sobre otras provocando un colapso progresivo, derribando las torres. Lo que se debe enfatizar es que no fue un «incendio» lo que derribó las torres WTC 1 y 2 sino una sucesión de acciones excepcionales provocadas por un acto de terrorismo imprevisto.

El incendio provocado por el choque fue alimentado en parte por el querosene del avión, que aumentó bruscamente la temperatura de los gases calientes si se le compara con los incendios a base de material celulósico (madera, papel, textiles, etc.). Sin embargo, la participación de este tipo de combustible no fue tan importante porque la causa del derrumbamiento de las estructuras, en general, no es el tiempo bajo altas temperaturas sino la temperatura máxima que alcanza el acero, y debería suponerse que la protección contra incendios había sido calculada para esa temperatura elevada.

Por otro lado, la causa de la caída del WTC 7, edificio de 47 pisos construido con acero, parece haber sido el incendio (al momento de escribir este artículo las investigaciones no habían concluido). En el centro del edificio había estructuras de transición que fueron afectadas durante cerca de 7 horas por el intenso calor proveniente de la explosión de una tubería de transporte de combustible. Esta alta temperatura prolongada es completamente diferente a la de un incendio, por severa que sea, en donde el calor se eleva bruscamente y luego desciende. Simplificando podría decirse que el incendio en el WTC 7 recuerda a los ocurridos en túneles. Por consiguiente, a pesar del colapso, no puede ser considerado como un incendio convencional.

A los pilares centrales se les había retirado el revestimiento y alcanzaron temperaturas más altas que las previstas en el proyecto. A


a c e r o e n si t u a c i ó n d e in c e n d i o

Lecciones de la tragedia del WTC

COLAPSO DE L WTC

WTC 1 y 2: Un mayor número de personas podría haberse salvado si las rutas de escape hubiesen sido proyectadas de mejor forma. A pesar de no haber sido un simple incendio, demostró lo que se sabe desde hace más de un siglo: las estructuras de acero pueden colapsar en un incendio si no fueron proyectadas adecuadamente para esta situación. Los edificios muy altos, con probabilidad de ser el blanco de actos de terrorismo, deben ser proyectados con cuidados adicionales en relación a los que se aplican a edificios convencionales. Los edificios convencionales pueden seguir utilizando las técnicas clásicas o los métodos modernos de dimensionamiento de estructuras en situación de incendio. Estas conclusiones son válidas para edificios de cualquier material estructural.

Edificios con estructuras de acero sin revestimiento Hay edificaciones cuyas características hacen que sea mínima la probabilidad de falla por desmoronamiento a causa de incendio. En estos casos puede ser eximida la verificación de la seguridad estructural (IISI, 2004), pero la comprobación científica de este hecho puede ser muy compleja. Los códigos o normas de varios países exoneran sumariamente de la verificación de seguridad estructural a edificios por cuyo uso, Arriostramiento sin exposición al fuego (Vargas; Silva, 2003) dimensiones o dispositivos de protección activa se presuma que hay bajo riesgo para la vida durante un incendio. Pueden citarse los casos de Estados Unidos (ICC, 2000), Nueva Zelanda, Australia (BCA, 2004), Brasil (NBR 14432:2000), Portugal (1989) y Finlandia (2002). En las demás edificaciones para las cuales hay exigencias de resistencia al fuego, y aun así, es posible utilizar elementos de acero sin revestimiento, siempre que se demuestre que el esfuerzo actuante es menor que el esfuerzo resistente en incendio. Esto puede demandar cálculos complejos. Sin embargo, existen algunas verificaciones simples o métodos analíticos exentos de complejidad que pueden ser utilizados para demostrar que hay seguridad sin revestimiento. Véase los ejemplos de algunas situaciones en la Tabla 1.

WTC 7: En caso que los resultados preliminares de las investigaciones se confirmaran, pueden inferirse algunas lecciones:  La posibilidad que ocurra un incendio prolongado a base de hidrocarburos, a semejanza de lo que puede suceder en túneles, debe ser prevenida aplicando cuidados especiales.  Los elementos más importantes para la seguridad estructural global deben ser tratados en forma diferenciada.  La ingeniería de seguridad contra incendios puede aportar mucho a los casos atípicos.  Una mayor protección para los elementos más importantes y una menor para los elementos secundarios traerán consigo, simultáneamente, seguridad y economía.

Constatación inmediata

Análisis térmico o estructural simplificado

Elementos confinados (escapes de emergencia, pilares internos de mampostería)

Steel deck con armadura inferior adicional (EC 4, 2005)

Estructuras internas junto a paredes sin aberturas (figura 38)

Vigas secundarias para steel deck dimensionado para incendio (Newman et al., 2000) (Bailey, 2000)

Cubiertas de edificios distantes de las edificaciones vecinas (Build.Reg.2002) (SCI, 2002)

Cubiertas sobre pilares dimensionados para incendio (SCI, 2002), (BSI, 1990)

Steel deck c/TRRF=30 min. (EC 4, 2005)

Arriostramiento de edificios de baja altura

Pilares mixtos de acero y concreto, totalmente revestidos, con límites dimensionales (EC 4, 2005)

Estructuras internas con (AISI, 1979), (ECI, 2002), (EC3, 2005)

Tabla 1 Elementos de acero sin revestimiento contra fuego

Valdir Pignatta e Silva, Profesor Doctor de la Escuela Politécnica Universidad de Sao Paulo, Brasil. La primera parte de este artículo fue publicada en la edición No. 5 de revista Construcción Metálica, octubre de 2007. Artículo previamente publicado en revista Acero Latinoamericano, de ILAFA.

ConstrucciónMetálica

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ANÁLISIS

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ConstrucciónMetálica


REPORTAJE

Oficinas corporativas de Telefรณnica Arq. Fernando de la Carrera

La adaptaciรณn de un espacio educativo a otro empresarial, gracias al uso eficiente de estructuras metรกlicas

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ConstrucciรณnMetรกlica


O f i c i n a s c orporat i v a s d e T e l e f ó n i c a

El mezanine “flota” en el centro del espacio

Las placas se enfrían mediante la vinculación de la fachada y el interior a través del cielorraso

E

l proyecto nace de la necesidad de ubicar las oficinas corporativas de la empresa española Telefónica, que había adquirido el 51% de Telecom, la empresa nacional colombiana de telecomunicaciones.

Antes, años 80 y 90, el edificio fue la sede de Telecom. Luego, en su interior, esa entidad adaptó una escuela de capacitación. Ahora, Telefónica necesitaba crear la estructura gerencial para sus negocios en Colombia: Movistar y Telecom. Existían las alternativas de ubicarse en un edificio de oficinas en la calle 100 con carrera 7, o continuar en el edificio de Telecom, con las bondades ambientales que proveía su entorno de baja densidad y con importantes áreas verdes. En esta última, cabía la posibilidad hacer una estructura nueva parecida a las naves preexistentes o aprovechar una antigua piscina, que ya se había ocupado, para ubicar parte del personal de Telecom. Esta alternativa tenía varias ventajas: era un edificio existente; lo que se hiciese se haría bajo cubierta��������������������� ;�������������������� no había necesidad de hacer una estructura de acero, generando así economía y menor tiempo de ejecución -factores concluyentes en la toma de la decisión final-. A pesar de lo anterior surgían algunos inconvenientes, como por ejemplo en el manejo de la piscina. La estructura está orientada norte-sur y recibe el sol de la mañana y de la tarde en sus fachadas más expuestas. La reforma que se hiciera debía contar con los imprevistos que este tipo de obras implica.

Para aprovechar ese espacio, se insertó un mezanine en estructura metálica donde se ubicarían las dependencias más importantes como la sala de juntas. Este importante espacio serviría como motor de la organización y lugar de las comunicaciones en vivo, con las instalaciones de la matriz de Telefónica en España. El mezanine es una plataforma que “flota” en el centro del espacio y es el punto de referencia de todo el proyecto. Contiguo a éste, atravesando puentes y pasarelas, se ubican la presidencia y sus asesores inmediatos. Una premisa importante era garantizar las condiciones ambientales del proyecto. Para lograrlo se diseñaron varios mecanismos que controlaran la radiación solar en la fachada, así como para el manejo de la ventilación natural. Como resultado del análisis bioclimático, se dispuso una celosía que disipa el sol de mañana y tarde, y se aprovechó una claraboya en la cubierta sobre la que se montó una estructura liviana que refleja la luz cenital al centro de la nave principal. Este dispositivo se acompañó de un sistema de ventilación natural junto con una trampa de ruido. Para la

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REPORTAJE

Corte transversal donde se observan los diferentes elementos creados para control bioclimático

Fachada principal. El antiguo ladrillo se recubrió con prefabricados en concreto blanco

Corte longitudinal

parte inferior de la fachada, en toda su longitud, se instalaron dampers o rejillas motorizadas que permiten el paso del aire cuando se incrementa la temperatura. En el bloque contiguo, donde funcionaban los baños y las instalaciones técnicas de la piscina, se ubicaron las salas de juntas y oficinas de directivos; en el segundo piso se situaron las de vicepresidentes y pool de secretarias. En la cubierta de esta estructura se generaron aperturas para permitir la entrada de luz y ventilación naturales al centro del piso. Las placas del edificio se enfrían mediante la vinculación de la fachada y el interior de la estructura a través del cielorraso. El manejo interior del vidrio genera una atmósfera de levedad al diluirse, por acción de los reflejos, las esquinas de los volúmenes. La fachada del edificio, construida anteriormente en concreto revestido en algunas partes con ladrillo, se recubrió con prefabricados en concreto blanco. El proyecto propone una calidad espacial singular al aprovechar, dentro de una estructura originalmente concebida para otro uso, la adecuación de un nuevo programa arquitectónico. La actitud de conservar el edificio existente y el manejo de la luz y ventilación naturales, hacen de este proyecto un ejemplo en el manejo responsable de los recursos, al no generar demoliciones y costos adicionales para lograr su enfriamiento y ventilación.

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Ficha técnica Área de construcción

1.923 m²

Tiempo de construcción (������ meses)

5

Fecha de terminación

agosto de 2007

Diseño arquitectónico

Fernando de la Carrera, Alejandro Cavanzo

Colaboradores Gerencia interventoría Asesoría bioclimática Asesoría acústica Presupuesto y programación Estudio de suelos Diseño estructural Construcción

Rafael Tamayo, Juan Pablo García DPI Ltda., Andrés Liévano Jorge Ramírez ADT Acústica Diseño y Tecnología Ltda. Fernando Araque Luís Fernando Mejía Interdico Ltda., Carlos Castro Arbo Ltda., Álvaro Rueda B.

Fernando de la Carrera, arquitecto de la Universidad de los Andes.


referencia

Galería Bibliográfica Manual técnico - METALDECK Grado 40 Autores: Luis Yamin , Leonardo Vásquez, Fabio Sánchez , Gustavo Reyes. Departamento de Ingeniería Civil, Universidad de los Andes, ACESCO Edición: 4a. ACESCO, Nobel Fecha: 2005 Páginas: 89 Contenido general: Descripción del sistema MetalDeck. Aspectos de diseño. Aspectos constructivos. Referencias. Apéndices. Impreso por primera vez en 1996.

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Manual técnico de cubiertas modulares - Luxalon

Arquitetura e Aco: Lazer e cultura

Autor: HunterDouglas Edición: HunterDouglas Páginas: 40 Contenido general: Materiales. Fabricación de sistemas de cubiertas modulares. Cubierta tipo Sandwich Deck. Accesorios. Preparación de módulos y proceso de instalación. Cubiertas traslúcidas. Cubiertas modulares curvas. Ventajas de las cubiertas modulares. Recomendaciones para larga vida de la cubierta. Especificaciones técnicas de los materiales. Cuadro de cargas admisibles y peso propio. Cubierta térmica.

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Autores: IBS, CBCA Edición: IBS, CBCA Fecha: 2007 Páginas: 32

Contenido general: Espacios de entretenimiento y cultura en proyectos de construcción metálica en Brasil: clubes, teatros, parques, bibliotecas, ferias, escenarios.

The Great Structures In Architecture: Antiquity to Baroque

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Autor: Donald J. Smith Edición: Shire Publications Fecha: 1987 ISBN: 0-85263-186-3 Páginas: 48 Contenido general: Vida y obra del ingeniero inglés Robert Stephenson, pionero de locomotoras, ferrocarriles y puentes en la Inglaterra Victoriana. Fuentes y cronología.

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Galería Bibliográfica

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Puentes Metálicos Semipermanentes

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Autores: CT Hernán Oliveros, Escuela de Ingenieros Militares Edición: 2a. Escuela de Ingenieros Militares Fecha: 1997 Páginas: 249 Contenido general: Puentes Bailey: estándar,

Great American Bridges And Dams

Isambard Kingdom Brunel: An illustrated life of Isambard Kingdom Brunel 1806 - 1859

Autor: Donald C Jackson Edición: The Preservation Press Fecha: 1988 ISBN: 0-89133-129-8 Páginas: 357 Contenido general: Guía analítica de puentes y represas en Estados Unidos. Índice de puentes y presas en las regiones de Nueva Inglaterra, Atlántico, Sur, Medio Oeste, Sudoeste y Oeste.

Thomas TelforD: An illustrated life of Thomas Telford 1757 - 1834

ensanchados, modificaciones, extra - anchos, rampas y vías peatonales, con tablero de acero, de varias luces, torres pilares y cumbreras, cálculos y tablas para Bailey. Sistemas AH-ACROW y PARMS. Manejo y ayudas para control de tráfico y estribos.

Autor: Richard Tames Edición: Shire Publications Fecha: 1988 ISBN: 0-85263-140-5 Páginas: 48 Contenido general: Biografía del ingeniero I. K. Brunel, pionero en construcción de ferrocarriles, puentes, estaciones de tren y barcos en la Inglaterra Victoriana. El gran ferrocarril occidental. Los grandes barcos. Principales eventos de la vida de Brunel. Cronología. Bibliografía.

La Compañía de Cemento Samper: Trabajos de arquitectura 19181925

Autor: Rhoda M. Pearce Edición: Shire Publications Fecha: 1987 ISBN: 0- 85262-410 2 Páginas: 48 Contenido general: Biografía del padre de la ingeniería civil en Inglaterra: de albañil a ingeniero civil. Canales de Caledonia y Gotha. Carreteras y puentes en las tierras altas de Escocia. La carretera de Holyhead. Años finales de Telford. Principales eventos de su vida. Bibliografía.

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Autores: Jair Cárdenas, Colmena Edición: Legis Páginas: 91 Contenido general: Miembros: propiedades de las secciones, esfuerzos combinados y combinaciones de carga. Perfiles cerrados: perfiles estructurales circulares, cuadrados, rectangulares. Perfiles abiertos: sección sencilla M, sección doble MM, perfil entrepiso. Ejemplos. Bibibliografía.

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Construcao Metalica

Autores: IBS, CBCA Edición: IBS, CBCA Fecha: 2006 Páginas: 32

Autor: ABCEM Edición: ABCEM Fecha: 1994, Año 4, Número 17 Páginas: 30 Contenido general: Revista de la Asociación Brasileña de Construcción Metálica ABCEM. Proyectos residenciales en acero. Ventajas del uso de acero en edificios altos. Premio ABCEM para mejores obras con acero, costo y efectos ambientales de la construcción en acero .Calidad para viviendas mediante tecnología de acero. Noticias de empresas y negocios.

Contenido general: Proyectos residenciales para vivienda en Brasil con estructuras metálicas. Obras de casas. Proyectos en steel frame para viviendas. Viviendas en hierro fundido en el siglo XIX.

Manual de construcao em Aco: Resistencia ao fogo das Estruturas de aco Autores: Mauri Resende Vargas, Valdir Pignatta

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Manual de construcao em Aco: Ligacoes em Estruturas Metalicas Autores: IBS, CBCA Edición: 3a., IBS, CBCA ISBN: 85-89819-06-x Páginas: 88 Contenido general: Clasificación de las uniones, soldaduras, apernados. Ejemplos de cálculo.

Steel Framing: Engenharia Autor: Francisco Carlos Rodrigues Edición: IBS, CBCA Fecha: 2006 ISBN: 85-89819-11-6 Páginas: 127 Contenido general: Introducción. Directrices para proyecto estructural de steel framing. Fundamentos sobre perfiles formados en frío. Prescripciones de la norma ABNT NBR 14762/2001. Uniones con tornillos autoperforantes. Ejemplos de dimensionamiento. Tablas de predimensionamiento. Referencias bibliográficas.

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Manual de construcao em Aco: Alvenarias Autor: Otávio Luiz Do Nascimento Edición: 2a., IBS, CBCA Fecha: 2004 ISBN: 85-89819-03-5 Páginas: 52 Contenido general: Conceptos principales en la definición de albañilerías de cerramiento. Proyecto de albañilerías. Ejecución e inspección de mamposterías de cerramiento para estructura metálica. Sistemas de revestimiento. Referencias bibliográficas.

Arquitectura & Aco: Retrofit e outras intervencoes Autor: CBCA Edición: CBCA Fecha: 2007, No. 11 Páginas: 32 Contenido general: Proyectos brasileños para construcción metálica en casos de remodelación, reciclaje, reforma, restauración y reconversión. Casos de estaciones ferroviarias, edificios residenciales, galpones portuarios, complejo cultural, conjuntos industriales, pinacotecas, pabellones.

La construcción del concreto en Colombia: Apropiación, expresión, proyección Autores: Bibiana Arcos, Marie Claire Paredes (Editoras) Edición: Panamericana Formas e impresos ISBN: 978-958-97371-7-0 Páginas: 165 Contenido general: Capítulos de investigación: De la tapia pisada a la piedra líquida (Hernando Vargas Caicedo). Hitos y protagonistas (Alberto Escovar y Miguel Cárdenas), contexto internacional (German Samper). La mirada arquitectónica (Alberto Saldarriaga). El oficio de construir concreto (entrevistas). Hacia una construcción sostenible en concreto (Jorge Ramírez).


LEGADO

Notas para una historia de los

entrepisos metálicos Hernando Vargas Caicedo

Algunos elementos de la evolución del entresuelo, desde los primeros edificios industriales de la Inglaterra de finales del siglo XVIII hasta hoy. Como parte de la transformación de los modos de construir, en particular en los últimos 250 años, el entresuelo de las edificaciones ha tenido una evolución sustancial. Los entrepisos metálicos han aparecido desde los primeros edificios industriales de la Inglaterra de finales del siglo XVIII y se han convertido en una familia especializada y eficaz que se ha diseminado internacionalmente con importantes aportes en la edificación. Este artículo se propone presentar algunos elementos de esta evolución y analizar factores principales en el cambio y progreso de estos componentes y sistemas. Además, se desea situar el desarrollo local en sistemas de entrepisos metálicos, respecto de sus antecedentes nacionales e internacionales. El trabajo recoge investigaciones inéditas y publicadas de diversas fuentes, del autor y de alumnos en su grupo de investigación Historia de la Técnica Constructiva.

De bóvedas a losas Desde Vitruvio¹ se ha indicado que los edificios de varias plantas, y sus cubiertas planas o terrazas debían armarse con conjuntos que formaran un todo apto para resistir las cargas, aislar los espacios adyacentes, proveer acabado inferior y superior y aportar permanencia en las construcciones. Existían las bóvedas, de gran peso y exigente ejecución en geometría, encofrados u obra falsa y con enormes efectos de peso y empujes en las estructuras que las confinaban y en los cimientos. Como alternativa, los envigados de madera, con tablados y, posteriormente, solados en hormigones, facilitaban la geometría del conjunto, su elaboración gradual y sus reformas. Los pisos o techos planos han tenido una prolongada permanencia en áreas como el Mediterráneo, Asia o África y han registrado un afinamiento de su capacidad de impermeabilizarse y servir para uso a la intemperie o cerrado². El cálculo de arcos o bóvedas tendría que esperar al esfuerzo de racionalización empezado en el Renacimiento. Por entonces, Alberti recomendaba una proporción entre luz y anchura de apoyos intermedios³.

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Capilla del Palacio de Versalles


EntrEpisOs mEtáLicOs

La bóveda plana, un desarrollo de la construcción francesa que culmina en grandes vanos del palacio de Versalles, es la expresión del esfuerzo de la cantería tradicional para aligerar, aplanar y controlar una forma estructural y constructiva histórica dentro de un ambiente crecientemente exigente de arquitectura y de técnicas edificatorias. Para hacerla posible se han revelado los elementos metálicos que en su interior, poco a poco, resolvían el problema de transmisión de esfuerzos y que concluyen un siglo después, en el episodio de la iglesia de santa Genoveva de Soufflot en París 4 en el bautizo de la piedra armada como auténtica anticipación del hormigón armado, aún en gestación hasta finales del siglo XIX.

FábriCa de MilFord 1792. detalles estruCturales

Primeros entrepisos metálicos Los edificios industriales que arman Watt y sus contemporáneos sobre los cauces fluviales de Inglaterra a final del siglo XVIII, para aprovechar la energía hidráulica en el movimiento de sus máquinas productivas, son los pioneros del edificio metálico actual y, además, del entrepiso metálico. Allí vemos columnas centrales de hierro colado, aparte de muros cargueros en gruesos mampuestos perimetrales, en la tarea de tomar las cargas verticales 5. Como sistema de pisos se arman conjuntos que usan híbridos de platinas de hierro, vigas de madera y arcos de ladrillo en abovedados para soportar las cargas de máquinas, materias primas y operarios. Recodemos que el fundamental coque era empleado desde 1709 en Coalbrookdale, para fundir hierro, que en 1782 era descubierta la relación entre contenido de carbón y resistencia del acero y que en 1783 Henry Cort usaba los primeros rodillos para laminar hierro.

con base en experimentos, una esbelta I, todavía con aletas muy angostas y con almas y aletas por adelgazarse en las décadas siguientes. El matemático inglés Eaton Hodgkinson, con la ayuda del emprendedor, fabricante y contratista William Fairbairn, ensayó y analizó entonces vigas, sus compresiones y tracciones. Entre 1801 y 1837 las nuevas formas, composición y tamaños de las secciones de vigas de hierro fundido demostraban una comprensión creciente del comportamiento del trabajo de las vigas y de la baja capacidad a tracción del hierro fundido. En 1847 Bogardus empezaba en Nueva York sus series de edificios de catálogo que en 1858 alcanzaban más de 30, con cinco en Chicago, uno en la Habana y uno en San Fran-

Así como el Puente de Hierro es el hito en la infraestructura para registrar la aparición de la nueva Edad del Hierro en 1775, las bovedillas del edificio industrial de cuatro plantas para algodón que William Strutt levantó para su padre en Milford en 1792 son el desapegue del nuevo piso con metal. Con columnas de hierro fundido, conectadas verticalmente con entrepisos compuestos de arcos de ladrillo apoyados en vigas mixtas de madera sobre cintas de hierro, este híbrido confuso va a evolucionar hasta hacerse irreconocible más adelante. Cuando Thomas Tredgold publicó en 1824 su segunda edición de Practical Essay on Cast Iron proponía,

FábriCa Walkley Clog, West yorkshire, inglaterra

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LEGADO

cisco. El más conocido, el de los impresores Harper Brothers en 1853, de cinco pisos, tenía en su entrepiso vigas compuestas decoradas de hierro fundido y forjado que soportaban otra capa de vigas de hierro forjado en Ts invertidas, para apoyar conjuntos de arcos en ladrillo sobre los que se fundía una mezcla de concreto para piso. Ya había, entonces, una fórmula que prevalecería varias décadas 6. Con el costo del espacio y las necesidades de flexibilidad en su uso, un primer paso fue cambiar pilas o muros de mampostería por columnas interiores de hierro fundido. Luego, las vigas de madera se cambiaron por hierro fundido con viguetas en madera. Para conseguir resistencia al fuego se empezaron a usar arcos de ladrillo, bloques huecos cerámicos o concreto armado sobre vigas metálicas. El desarrollo del sistema de entramado principal metálico ortogonal empezó a adaptarse a otras situaciones prediales irregulares. Poco a poco se aclaraban los conceptos y conjuntos. De las cajas donde al principio los envigados externos perimetrales en metal cargaban solamente a los muros de fachadas y medianeras, a los esqueletos donde claramente había pórticos con atribuciones especializadas para columnas, vigas principales, viguetas y entrepiso y sistemas de división interior o cerramientos. El entramado metálico de los pisos, y de los edificios completos resultó obra de muchos y tomó varias décadas en Norteamérica7. Se hacían pruebas, en especial después de series de desastres como los de los puentes de ferrocarril que caían uno tras otro en la Inglaterra de los años 1830, bajo el peso de los mayores trenes y del atraso de la investigación y codificación. Las tropas trotaban sobre el entresuelo del Crystal Palace en 1851 para examinarlo.

El concreto armado y los entrepisos tuvieron que esperar hasta principios del siglo XX para su inclusión en aligeramientos y losa plana uniforme, como en la casa Domino de Le corbusier.

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ConstrucciónMetálica

Se ha comprobado que la huelga de los carpinteros de París a mediados de los años 1830 desató una oportunidad especial para que, en ausencia de sus envigados vernáculos en madera, los fabricantes metálicos pudieran popularizar viguetas de hierro que en entrepisos apoyaban bovedillas cerámicas. Desde entonces se desata una fiebre inventiva, especialmente en Francia, para obtener nuevas clases de entrepisos distintos de los de madera o piedra o abovedados en cerámica, con las virtudes de ligereza, prefabricación y avance técnico gradual que implicaba manejar perfiles de la industria. La presencia del fuego fue determinante para que después de las grandes pruebas de Chicago y Boston se impulsaran propuestas, modelos y patentes de entresuelos ignífugos de muchas clases, entre los que las configuraciones armadas con vigas y viguetas metálicas eran dominantes. El concreto armado estaba haciendo sus primeras pruebas y los

EJE NEUTRO

BOULTON WATT & C° PHILIPS & LESS MILL 1801

J. FAREY BENYONS MILL 1816

EJE NEUTRO

FAIRBAIRN MILLIN BRADFORD 1825

AXIS

HODGKINSON “IDEAL” 1830

TREDGOLD 1824

AXIS

N° 70, OLD ST, E.C.I. 1837

eVoluCión de la t a la i en Viguetas estruCturales

entrepisos en hormigón eran aún balbuceantes, por lo que tuvieron que esperar décadas, hasta principios del siglo XX, para tener control sobre losas macizas o el diseño de las vigas descolgadas, antes de su inclusión de aligeramientos y proposición de una losa plana uniforme en su cara inferior, gran sorpresa para los arquitectos y el público como en la casa Domino de Le Corbusier. Solamente en 1879 se tuvieron vigas estándar de acero laminado de un fabricante alemán, con su Libro de Perfiles Normalizados en sistema métrico para barcos y estructuras, lo que se acompañó en los años 1880 con los catálogos de secciones de Carnegie Steel. Los ingenieros de esta siderúrgica paradigmática resolvían frecuentemente problemas para edificios hasta de 14 pisos por entonces, cuando se adoptan secciones por la American Iron and Steel Manufacturers en 1895.


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LEGADO

Grandes cambios tendrán las vigas, las viguetas y los entresuelos metálicos posteriormente. Poco a poco se introducirán las piezas forjadas para mejorar las limitadas tracciones del material fundido, y se ensayarán secciones diversas, armándolas con piezas menores a través de remachados, para configurar mayores alturas de secciones llenas o abiertas. Las limitaciones de entonces para los procesos de laminación en caliente, que hacían posible solamente pequeños perfiles y platinería, exigen carpinterías de taller que conecten con mucho trabajo piezas mayores para conjuntos de la naciente estructura metálica.

entrepisos europeos Con perFiles en hierro

En Barcelona, Buenos Aires, Nueva York, Shanghai, en las Cavas y Falcas de Bavaria en Bogotá 8, se encuentran huellas de esos entrepisos metálicos que hicieron carrera por décadas, sobre esqueletos generales de acero o sobre muros cargueros, en toda clase de edificaciones. Punto de quiebre esencial es la aparición del rascacielos de Chicago, hijo de la construcción de grandes entramados para puentes ferroviarios y consciente del papel demoledor del fuego. Allí está clarísimo un bloque hueco de cerámica como aligeramiento que con gran volumen forma simultáneamente la cara del cielo raso y la base del piso superior en medio de las viguetas en I, ahora el estándar de la industria. TELA DE ALAMBRE MALLA 30 X 20 ø 2 MM

Fondos pretensados y bloQues aligerados en entre pisos arMados en una direCCión

Hemos indicado 9, 10 que el período de cambio del siglo XIX al XX presenta una evolución de la competencia hacia la organización de la nueva industria y aplicaciones del concreto. El nuevo material concreto tendrá un despegue y consolidación determinados por la energía de sus inventores, el orden de sus sistematizadores y la campaña de sus divulgadores. Son cruciales programas como el de Hyatt (1870) en sus extensas pruebas en laboratorio para placas y vigas; los desarrollos y patentes de Hennebique de 1892 en adelante para sistemas de construcción en concreto armado. Viga desColgada y estribos de hennebiQue

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ConstrucciónMetálica

Las revistas como Le Ciment desde 1896, la trilingüe sobre concreto y acero desde 1902, la enciclopedia del concreto Beton Kalender desde 1909, serán el alimento de la tecnificación y difusión de métodos analíticos comprobados. En un momento, las pruebas sobre prototipos con carga son el foco pero pronto serán necesarias comprobaciones de resistencia al fuego y, con las pruebas ordenadas de las asociaciones científicas, la preparación y difusión de sus códigos como el de ACI desde 1920, biblia del material. El gran invento de una losa plana se da por Turner en 1906 y se consolida en la propuesta de adición de capiteles por Maillart en 1908.


entrepisos metálicos

Entrepisos en Colombia Se ha exaltado como gran prueba de la construcción colonial la de las 47 bóvedas en hormigón de Arévalo en Cartagena a finales del siglo XVIII, resistentes a las bombas de los asaltantes de la ciudad. Allí el entrepiso de la casa alta de los comerciantes se armaba con grandes escuadrías de maderas duras del Sinú o del Atrato para recibir enlosados cerámicos sobre sus tablones. Algo de tutoría sobre la aquí desconocida Mecánica Aplicada se publicaba y enseñaba en Bogotá a finales del siglo XIX por el español Murat para hacer posibles suelos elevados. No estaba Colombia en el circuito de difusión de las patentes de Hennebique o Monier que popularizaban el hormigón armado en Suramérica y el Caribe por entonces. Se ha señalado en la primera década del siglo XX al Hotel de Puerto Berrío de dos plantas, de arquitectos e ingenieros antioqueños, como la primera obra en hormigón armado del país. Como ejemplo del uso nuevo, poco después, en 1916, Alberto Manrique estará usando losas en el muy moderno Hospital San José, calculadas con fórmulas empíricas. En los episodios de la construcción y reconstrucción de Manizales de los años 1920 se destacarán casas y edificios que usan entresuelos en concreto, con aportes de contratistas como los italianos Papio y Bonarda en lo que se llamaba entonces “abovedados de cemento armado”. Hemos indicado que en sus inicios en Colombia, la enseñanza de la ingeniería no destacaba los materiales o el concreto, según se comprueba en el ámbito dominante de las tesis de estudiantes del principio del siglo XX, de modo que el entresuelo estaba huérfano e ignoto. Por el contrario, a finales de los años 1930, y con la presencia de nuevos profesores venidos de Norteamérica y de Europa, como Maldonado o García Reyes, se renovaban las referencias, se hacía alusión a las codificaciones norteamericanas, se publicaban artículos sobre cálculos estructurales y, poco a poco, el concreto armado reemplazaba al clásico asunto de las bóvedas de mampuestos.

A finales de 1930 se publicaban artículos sobre cálculos estructurales y, poco a poco, el concreto armado reemplazaba a las bóvedas de mampuestos.

Bóvedas de Cartagena

Para corregir esa debilidad que Carrizosa advertía sobre atraso en la técnica de cálculo de la estructura enteriza, se exponían métodos modernos y circulaban textos alemanes y norteamericanos con el estado del arte. Esto produjo resultados como los del brillo conceptual y constructivo de González Zuleta, Spinel, Tobar, Kerpel, Salamanca, entre muchos egresados de la Universidad Nacional, y pruebas sucesivas en obras como el Mercado de Girardot, las cáscaras de los escenarios deportivos y los abovedados del concreto al vacío. Con el apoyo de los constructores europeos que llegaban entonces, prácticos y emprendedores, se formaban empresas y obras de calidades y escalas cada vez más ambiciosas y elocuentes. Se había formalizado desde 1937 la exigencia de memorias de cálculo y planos estructurales para licencias de construcción y, poco a poco los realizadores de estructuras se fueron especializando, de modo que a finales de los años 1950 empieza a aparecer separada la tarea de los consultores y la de los contratistas, cosa que también ocurre en las obras. Los constructores de las estructuras acuden, poco a poco, a equipos y formaletas alquilados a nuevas empresas promovidas por constructores destacados, a inclusión

ConstrucciónMetálica

93


LEGADO

Siluetas de Deck según SDI

de prefabricados livianos en vigueterías, losas, bloques, al uso de armaduras de refuerzo prefiguradas en talleres, a mezclas de hormigón fabricadas en plantas.

deCk en Venezuela Losacero, DecklosaCero, en Venezuela

Cronología de patentes colombianas para entrepisos, 1945 - 1972 Año

Ducourneau

Pisos en concreto armado con elementos huecos.

1949

Cusego

Reticular celulado.

1951

Cusego

Sistema de encofrados y andamios.

1952

Heliacero

Refuerzos de acero pretensionados para el concreto.

Kolich

Sistemas de entrepiso.

Pachón

Prefabricados para estructuras

Cusego

Retcel en celosía

Ramelli

Vigas huecas de concreto entresuelos

Manrique Martín

Conos adherentes para postensado.

González Concha

Mejoras en cimbras.

Martínez Cárdenas

Mejoras en andamios.

Concistré

Encofrados y andamiajes CS 3.

Galante

Pisos prefabricados y ladrillos para entrepiso.

Mastrangelo

Sistemas de encofrado.

Brugues y Distral

Sistemas para prefabricación.

siluetas de deCks según sdi

Siluetas de Deck según SDI

Las mejoras en entrepisos habían empezado en Colombia desde finales de los veintes con aportes como los de Manrique Martín, que trajo de Francia los modelos de bloques cerámicos aligerantes que en diversas ciudades antecedían a los bloques de concreto como prefabricados para las losas de casas y edificios. La publicidad en la revista Proa desde su fundación en 1946 comprueba la emergencia durante las dos décadas siguientes de varias propuestas de aligeramientos: bloques cerámicos, de escoria, losetas, sistemas prefabricados de viguetas armadas o postensionadas. Se sumaban entonces la ingeniosidad, la expansión del mercado y la sencillez de los sistemas de muros de carga, aún usados en muchos edificios. La lista de inventos patentados por los bogotanos entre 1930 y la actualidad11 muestra una participación muy fuerte de los mismos constructores, locales y foráneos, en la mejora de los entrepisos, sus elementos y sus medios de realización.

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ConstrucciónMetálica

Sistema

1945

1954

La popularización del entrepiso modernizado tomó tiempo y esfuerzo. No había en Colombia catálogos como los de Argentina donde se distribuían diseños de arquitectura, planos constructivos e instrucciones para edificación detallada de casas de suburbio, en las que se diseminaba la técnica del hormigón. La casa popular colombiana, emergida de la rápida urbanización de los años 1940 y 1950, poco a poco se enfrentó al problema de sus sucesivas losas en el proceso irreversible de desarrollo Losacero, Deck en Venezuela vertical que la necesidad de las familias determinaba.

Inventor

1959

Legnani y Mazzoni

Unidades celulares para entrepisos.

Casabianca y Ruiz Martínez

Sistemas de entrepisos.

1960

Troger

Losas prefabricadas.

1961

Prefabricaciones Ltda

Máquinas para formar piezas de entrepisos.

IM

Fabricación de viguetas metálicas.

Schwocau

Andamios para entrepisos.

Tissot

Conexiones desarmables en estructuras metálicas.

Parma

Máquinas bloqueras.

Scarpetta

Sistemas para producción de placas y planchas.

Pacadar

Mejoras constructivas.

Sarria

Aplicación del plástico para aligeramiento de entrepisos.

Correal

Formaletas reticulares recuperables.

Nuñez

Viguetas premoldada para cubiertas

Bruckner

Combinaciones para entrepisos.

Vargas Rocha

Elementos metálicos modulares para entrepisos.

IMC

Sistema de postensionamiento

Ciurlo

Paneles prefabricados nervados.

1962

1963

1967

1969

1971

1972

Fuente: Mayor, 2003


Una Historia de Acero Comprometida con el Desarrollo del País

PRODUCTOS

CONSTRUCCIÓN

* Tejas Metálicas * Tejas Termoacústicas * Perfiles Estructurales * Tubería Estructural * Vigas en I, H, y C * Metaldeck * Ángulos

Tejas sin Traslapo

INDUSTRIA

* Acero Inoxidable * Lámina Galvanizada * Lámina Cold Rolled (CR) * Lámina Hot Rolled (HR) * Lámina Alfajor

CENTRO DE SERVICIO * Corte de Láminas * Aplanado * Corte de Formatos * Enderezado * Corte de Flejes * Plastificado * Rebobinado

Tejas Master 1000

Canaleta

Metaldeck

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LEGADO

10

”d i

a.

4’ O‘

el Modelo de entrepiso Celular de pretCol en la déCada de 1960

No había en Colombia, como en México por entonces12, aligeramientos tubulares, o mallas electrosoldadas, ni se había usado algo como el liftslab. Cierto que el hormigón se había aprestigiado y mejorado, pero habría que esperar a otros tiempos para tecnificarlo, al pie de los nuevos requisitos de los códigos de diseño provenientes de California. Con la excepción inicial del esfuerzo de 1947 en el TIAM, que se proponía desarrollar series para distintos elementos, entre otros entrepisos, tampoco había, sino tenuemente, un interés público y privado en la prefabricación de mayor escala que tendrá hitos en los proyectos del Quiroga, Multifamiliares San Francisco, y las series de edificios de grandes paneles que se empezarán a construir en los años 1970 para vivienda del Instituto de Crédito Territorial, ICT. ediFiCio roberto urdaneta, bogotá

Es claro que el episodio que se inicia en 1948 con el edificio Nader y el nacimiento del reticular cedulado –Retcel– dejará honda marca en la escuela constructiva colombiana y efectos perdurables en los sistemas de entrepisos. Es conocido que después del viaje de Gabriel Serrano al Brasil, Parma desarrolla en Cusego poco a poco un sistema bidireccional, cada vez más prefabricable que alcanza una gran difusión a través de la importante red de concesionarios y asociados que se forma en el país y en el exterior para el efecto. Estas “experiencias valiosas, técnicas propias y métodos novedosos y revolucionarios”, en las palabras de su autor, debían reemplazar radicalmente a los sistemas dominantes para placas en el país: 4’ O‘

”d i

a.

ColoCaCión de bloQues retCel 10

 Placas macizas con viguetas dispuestas en un solo sentido e infinidad de variantes  Viguetas apoyadas sobre vigas de altura igual, con el cielo raso y piso hechos posteriormente con variantes ejecutadas mediante el empleo de viguetas prefabricadas  Placas macizas armadas en dos sentidos sobre las cuatro vigas de contorno  Entrepisos realizados con viguetas dispuestas en dos sentidos. El Retcel llena desde finales de los cuarenta la mayoría de los edificios de oficinas, hospitales, aeropuertos, y aporta las nociones de racionalidad de cálculo, ahorro de refuerzo y uso de la prefabricación13. En otras versiones, Parma y otros promotores desarrollan versiones de entrepisos más ligeros armados en una dirección para las más abundantes casas en serie. Para los conjuntos de Ciudad Kennedy, el Unicel, con fondos prefabricados pretensados es uno de los referentes clásicos desde finales de los cincuentas. Se listan14 varias adaptaciones criollas de entonces: Vibroblock y Duroblock en bloques de

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ConstrucciónMetálica

entrepiso paCadar


EntrEpisOs mEtáLicOs

concreto o escoria; bloques cerámicos huecos números 4, 5 o 6; bloques cerámicos huecos diseñados para aligeramiento de entrepiso; viguetas prefabricadas como las Pacadar con bloques huecos de concreto para aligeramiento en distintas alturas; viga-losas en T, como las de Pretensados de Colombia, para luces hasta de 13.5 m; losas ahuecadas, otra vez por Pretensados de Colombia, con paneles de 2 m de anchura y alvéolos circulares, refuerzo pretensado y luces hasta de 12 m; moldes metálicos recuperables de Estruco. Para entonces, en el recuento de Ruiz Perutty 14, las vigas metálicas aligeradas, cerchas tipo joist, se estaban haciendo comunes en Europa y los sistemas de placa superior se formaban con placas de prefabricados o sobre enmallados con capa de hormigón, pero eran desconocidas en Colombia. Se ha indicado que en los años 1950 se habían introducido en el medio, primero en Bogotá y luego en Medellín, por firmas como Cuellar Serrano Gómez, Ferroconcreto, David Salas e Ingeniería y Construcciones, sistemas de formaletería europea de parales metálicos y camillas, que fueron anticipando una notable mejora en la velocidad y calidad de las estructuras. Además, por entonces apareció, sin autor que la haya patentado, la figura del casetón de guadua, colombiana solución para aligeramientos de entrepisos que requerían techo plano para responder al costo y trabajo de las arduas losas macizas con vigas descolgadas de principios del siglo. Tiempo después, en los años 1980, este casetón se revestiría de polietileno u otros sintéticos y se haría retirable. Nuevos esfuerzos de la industria local15 presentarían variantes de entrepisos prefabricados en concreto y cerámica armada, fibrocementos,

sisteMas de aligeraMientos europeos Con Cajones en Malla Con Vena

Casetón de guadua

Nueva situación del entrepiso metálico en el siglo XX Hemos visto que la solución de Chicago en 1800 había perdurado para los rascacielos. En la Europa de entreguerras, se habían propuesto muchas variantes para hacer entresuelos ligeros en entramados metálicos con distintas combinaciones16. La búsqueda de la industrialización17 había llevado a concursos, esfuerzos de prototipos de fabricantes, propuestas de arquitectos, que mezclaban maderas, aglomerados, nuevos materiales sintéticos, cartones y embreados, armazones mixtas de perfiles y paneles, en una búsqueda incesante de un prototipo competitivo para casas metálicas en serie. En Norteamérica, con aportes europeos y con el aura del New Deal de Roosevelt que hacía de mecenas de la nueva ciudad y vivienda, se planteaban muchas opciones constructivas que acogían, además, tradiciones constructivas locales18. Los sistemas metálicos livianos que surgen en los Estados Unidos, años 1830 y 1840, buscan solucionar una construcción simple, local, con herramientas limitadas, de elementos ligeros, con conjuntos para techos, paredes, entrepisos que combinan perfiles laminados y, poco a poco, láminas colaborantes para formar la base del vaciado de las losas. La lámina delgada había hecho su camino por separado. Desde 1837, Emile Sorel en Francia había patentado el sistema de protección galvanizada en zinc fundido, y en 1844 se tenía patente inglesa para el corrugado, bases del futuro steeldeck. En ausencia del posterior invento de la soldadura, en la Exposición de Paris de 1849 se exponían cerchas remachadas y se había introducido en 1865 el martillo de aire comprimido para agilizar la fabricación y montaje de los ensamblajes de la ahora prevaleciente construcción metálica. La soldadura eléctrica de arco había tenido que esperar hasta 1885, estimulada por la industria de oleoductos, cuando ya las técnicas de soldadura por oxiacetileno estaban muy desarrolladas en Francia.

ConstrucciónMetálica

97


LEGADO

Según los catálogos europeos de la segunda mitad del siglo, al lado de la prefabricación en concreto habían crecido y evolucionado los sistemas de entrepisos metálicos19. Algunos usaban todavía mallas con vena para formar aligeramientos, y otros proponían grandes entramados bidimensionales que se movían con grúas en los ágiles planes de gran escala de la vivienda francesa. Por último, acotados por circunstancias locales, se registraban casos como el del “sistema sueco” en el que se usaban vigas fabricadas sombrero en acero, de patines salientes, para recibir paneles aligerados lisos arriba y abajo para formar los entrepisos de apartamentos en Escandinavia 20.

COLUMNA EMBEBIDA

VIGA DE ENTREPISO EMBEBIDA

sisteMas sueCos para entrepisos MetáliCos en ViVienda

La acción compuesta se iba descubriendo gradualmente. Por supuesto el hormigón armado hacía uso a fondo de esta virtud, pero en los sistemas de entramados metálicos se andaba más despacio en la materia. Se indica 21 que la acción compuesta había empezado a comprenderse en Norteamérica en el puente del austríaco Melan en 1894 y en envigados vaciados en concreto dentro de cajas metálicas en Pittsburg, que probaron resistencia al fuego y se popularizaron. Se empezaron pruebas en columnas compuestas en la Universidad de Columbia en 1909 y después en Canadá sobre vigas desde 1922. Así se aceptan desde 1930 en el Código de Nueva York secciones compuestas para vigas cajón completamente encamisadas.

la priMera patente del sisteMa de Conexión para seCCión CoMpuesta

Los conectores de cortante habían aparecido desde antes. En 1903 Kahn los había patentado, con un diseño de resaltos en forma angular sobre la aleta superior de las vigas para mejorar la adherencia del acero y el concreto. Después de largas pruebas, en la Universidad de Illinois se publicaban en 1956 materiales sobre su capacidad efectiva. El sistema de conectores soldados se hizo el más común en los siguientes 25 años en ese país pero solamente fueron reconocidos en la codificación del AISC hasta 1978, en un período de popularización de los edificios altos en Norteamérica. Uno de los prototipos estudiados entonces es el poco conocido en Colombia stub-girder o sistema de envigado para acción compuesta con la configuración de viga Vierendeel, con tramos vacíos de perfiles soldados sobre una viga principal. En Japón 22 los sistemas compuestos habían llegado de los Estados Unidos después de 1910. A finales de los años 1930 se producían algunos trabajos científicos en el país en la materia y se iniciaron manuales para puentes con secciones compuestas en la fase de reconstrucción desde 1952.

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ConstrucciónMetálica

ejeMplos de ConFiguraCiones y detalles de Celosías en aCero


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LEGADO

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PERNO

TIP

PERNO

ESP

CONECTOR

VIGA

CONECTOR

VIGA

Detalles de placas colaborantes

Desde finales de los años 60 se empezaban a usar métodos empíricos en Europa occidental para aprovechar los entrepisos con losas colaborantes. Poco a poco se popularizaron en este lugar, de alta actividad sísmica, híbridos en columnas y entrepisos que usaban acero estructural y concreto en varias combinaciones. Desde finales de los años 1960 se empezaban a usar métodos empíricos en Europa occidental para aprovechar los entrepisos con losas colaborantes. Este interés aparece en Australia en los años 1980. En el caso de Canadá 23 se reportan usos experimentales desde los años 1920 y una amplia popularización en los años 1960. Recordemos que, todavía en ese país, por su desarrollo forestal y tradiciones constructivas, operan sistemas de entrepisos vaciados en sitio, con celosías metálicas y losas macizas, sobre tableros removibles de láminas contrachapadas como el Hambro. Es así como se registran los primeros estudios 24 en Europa y Estados Unidos para unificar sus métodos de estudio en resistencia y falla, y se emprende el proyecto del AISI en 1976 en la Universidad de Iowa con más de 880 pruebas, de modo que desde 1984 se usan especificaciones del ASCE para placas compuestas. Las formas, cálculos y variantes del piso colaborante lo harán un potente referente internacional 25 y las viguetas de alma abierta se harán un producto industrial de creciente penetración para aportar su ligereza, eficacia y competitividad 26.

100

ConstrucciónMetálica

Entrepisos metálicos en Colombia desde los cincuenta No conocemos aún la anatomía de los prototipos como el edificio Pedro A. López de 1921, primer esqueleto de acero para un edificio de varios pisos en Colombia. Nuestros grandes edificios metálicos importados y remachados de la postguerra 27 como la Caja Colombiana de Ahorros, el Banco de Colombia y el Banco de Bogotá, abarcaban fórmulas diversas para su entresuelo. En el primero, Martínez Cárdenas usaba sus propias viguetas Impala, de concreto, con bloques aligerados de hormigón, sobre los grandes perfiles de la American Bridge (nieta de Carnegie) que llegaban de New Jersey. En el Banco de Bogotá, a finales de los años 1950, el entrepiso era una losa maciza vaciada en sitio, sin conectores de corte, sobre los marcos de acero que montaban los locales Talleres Centrales. A principios de los años 1990, cuando emprendimos varias obras metálicas en Bogotá, encontrábamos ya steeldeck en México, Chile y Venezuela. La malla electrosoldada se había introducido desde principios de los años 1970 y se habían hecho comunes las prelosas. Los primeros edificios metálicos de varios pisos de nueva generación a principios de esta década, como el Lugano en 1993, combinaron angulares soldados sobre los patines de vigas para hacer el papel de conexión hacia la acción compuesta, prelosas y viguetas de celosía, sobre el entramado general de vigas armadas de alma llena, de sección variable. Esto cambiará prontamente y, en casos inmediatos como Terranova en 1994, se usarán paneles de lámina delgada plegados para sustituir la ausencia local de fabricaciones de steeldeck.


EntrEpisOs mEtáLicOs

Con la acción de dos fabricantes, en Bogotá y Barranquilla, se establecerá desde ese año un programa de producción nacional de decks, que eran asunto desconocido prácticamente en los edificios urbanos. Con pruebas de laboratorio en universidades y catálogos de uso, Corpalosa y Metaldeck 28 abren un nuevo tiempo en los entrepisos metálicos en Colombia, y ahora se exportan. Se ha divulgado y tecnificado este uso y ampliado su oferta con nuevos tipos y fabricantes. Inclusive, se ha adaptado, a la colombiana, para su inusual aplicación en estructuras de concreto donde apoya un aligeramiento del entresuelo, columnas, vigas y cimientos y contribuye a una obra más limpia.

antiguo ediFiCio Caja agraria, bogotá ALIGERAMIENTO

PERFIL ENTREPISO COLMENA

VIGA METÁLICA

soluCiones de tubos ColMena para perFiles estruCturales y Conjuntos de entrepisos

detalles de piso CoMpuesto

losa MaCiza

Otros esfuerzos deben relevarse. Raros en su estudio académico en los años 1970 y 1980 29, 30, 31 a partir de la honda crisis de mediados de la década pasada, la alianza de empresas industriales impulsó proyectos de nuevos prototipos como la Corpacasa 32, la Placa Fácil 33 o el Speedco. Se trata en cada caso de promover sistemas completos de construcción de vivienda que usan componentes de varios orígenes industriales para aprovechar y desarrollar sus posibilidades de coordinación. Es llamativo que se hayan concebido, probado y popularizado sistemas de viguetas formadas en lámina delgada para sostener bloquelones cerámicos en conjuntos de entrepiso unidireccionales de fácil uso en construcciones menores, aprovechando la acción compuesta. Y que se promuevan entrepisos con perlines formados en frío para recibir placas de fibrocemento en entresuelos livianos. Y que recientemente aparezcan los Joists como opción para luces mayores enfrentando el problema de la producción casi artesanal de las cerchas. Y la aparición de perfiles plegados en lámina para formar cajones aptos en cubiertas y entresuelos, con ayudas de cálculo y ejemplos y detalles por sus fabricantes. Estas propuestas ilustran la conciencia de mejoramiento que se está haciendo visible localmente para popularizar la construcción metálica en un frente en el que naturalmente crecen los nuevos sistemas: los entrepisos. Desde hace un tiempo en Norteamérica y Europa 34 los entrepisos y otros conjuntos constructivos en cubiertas, divisorias o fachadas, no son examinados como partes separadas. Con pruebas, certificaciones, y codificaciones edilicias cada vez más explícitas sobre estabilidad, acústica, control térmico, entre otros aspectos, los entrepisos son vistos como una construcción que implica un saber técnico 35, 36, 37 que demanda una creciente concertación y verificación. Una tarea que reconoce gradualmente la calidad ambiental y la coordinación de los distintos sistemas del proyecto. Un campo abierto para experimentación y consolidación 38,39.

ConstrucciónMetálica

101


LEGADO

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28

31

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En revista Construcción Metálica 4, Marzo-Septiembre 2007

Hernando Vargas Caicedo es Ingeniero civil, SM Arch S, MCP, Profesor asociado de los departamentos de Arquitectura y de Ingeniería civil y Ambiental en la Universidad de los Andes, Bogotá. Fotos: Archivo redacción El Tiempo, revista Construdata, Archivo Cuellar Serrano Gómez, Archivo Esguerra Sáenz Urdaneta Suárez, ©2008 JupiterImages Corporation

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ConstrucciónMetálica


Materiales

Joists, en el camino de la industrialización Ing. Yobani Niño Ing. Camilo Rusinque

Una tradición en las obras colombianas ha sido la utilización de elementos en celosía para la estructura de cubiertas, que se fabrican manualmente en un tedioso proceso que consume bastante tiempo, mano de obra y altos desperdicios de material.

CUBIERTA BODEGA GERFOR. COTA, CUNDINAMARCA

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ConstrucciónMetálica


Joists

ESTRUCTURA METÁLICA CON PERLINES, CORPALOSA Y CORREAS EN CELOSÍA

D

esde hace algunos años el aumento en los costos de los materiales para las estructuras en hormigón, y la necesidad de cubrir grandes luces, ha dirigido la atención de algunos grandes fabricantes hacia esos elementos, buscando industrializar los procesos de fabricación mediante máquinas dobladoras de varilla y elementos en lámina delgada para los cordones superior e inferior, con todo lo cual aumentan los niveles de producción y se reducen los costos.

CORPACERO, produce Joists (anglicismo que se usa para denominar estas correas en celosía) con una configuración geométrica y un proceso constructivo novedosos en nuestro medio, pues utiliza elementos formados en frío.

Cordón superior

Viga de apoyo

Diagonal Cordón inferior

Viga de apoyo

FIGURA 1 Detalle longitudinal

Uno de esos fabricantes es CORPACERO, que produce Joists (anglicismo que se usa para denominar estas correas en celosía) con una configuración geométrica y un proceso constructivo novedosos en nuestro medio, pues utiliza elementos formados en frío (proceso que incrementa el módulo de fluencia del acero) en forma de letra omega para los cordones superior e inferior, mientras que las diagonales son barras de acero circulares (Figuras 3 y 4), por lo que es necesario hacer la revisión de los parámetros estructurales definidos por la NSR-98 en cuanto a anchos efectivos, secciones efectivas, definición de rigidizadores y demás consideraciones.

Var.

Varilla ø 5/8 ¨

1½¨ x1½¨ x ½¨

Sección transversal

FIGURA 2 Sección Joist tipíco transversal Joist tipíco

ConstrucciónMetálica

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Materiales vIGAS Y COlUMNAS EN AlMA llENA

El diseño estructural de los Joist es un proceso complejo para lograr la optimización de los elementos que los componen, e incluye un análisis estático de la correa para determinar las fuerzas internas de la estructura, axiales, momentos en el sentido fuerte y débil bajo la acción de diferentes solicitaciones de carga. El análisis iterativo de flexo-compresión se hace utilizando normas internacionales como Specification for Load and Resistance Factor Design of Single-Angle Members (LRFD-SAM), AISC y NSR98, entre otras, hasta definir las secciones transversales óptimas para la configuración del Joist, teniendo en cuenta también el arriostramiento lateral que el material de cubierta (teja) puede brindar al conjunto en general. (Figuras 5A y 5B).

Cordón superior 86,5 25

36,5 25

3,0

28

Diagonal 304 mm

25 Cordón inferior 32

FIGURA 3 DIMENSIONES EN MIlIMETROS

FIGURA 4 SECCIóN TRANSvERSAl JOIST TIpíCO

Los Joists son elementos estructurales de gran eficiencia, que permiten obtener estructuras muy livianas con relaciones bastante atractivas costo-beneficio, integrando la comodidad y la facilidad en el montaje con la estética y la armonía de las estructuras metálicas. CORPACERO introdujo los Joist dentro de su catálogo de elementos estructurales a comienzos de 2006 para el edificio del SENA en Puerto Carreño, diseñado para salvar luces de 7 m, cargas de cubierta de 80 Kg./m² y condición eólica de 100 Km./h. En el pasado mes de julio inició el montaje de la planta de GERFOR en el municipio

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FIGURA 5A

FIGURA 5B


Materiales

los elementos en celosía también pueden utilizarse como viguetas para entrepiso en madera, drywall y, especialmente, en placas diseñadas de sección compuesta con lámina colaborante. FIGURA 6 plANTA INGERFOR

FIGURA 7

de Cota donde se instalaron aproximadamente 14.000 ml de Joist para luces de 10.5 m, soportando una carga de 120 Kg./m² y una condición eólica de 80 kph. (Figura 6). Actualmente CORPACERO está fabricando la estructura metálica para la ampliación de su sede en Barranquilla, donde se utilizarán 285 toneladas de Joists diseñados para salvar luces de 12 m bajo una acción del viento de 120 Km./h. Además de su aplicación para estructuras de cubierta, los elementos en celosía también pueden utilizarse como viguetas para entrepiso en madera, drywall y, especialmente, en placas diseñadas de sección compuesta con lámina colaborante, tal como sucedió en la ampliación del centro comercial Centro Chía (Figuras 7 y 8) donde se instalaron Joists con cordón superior e inferior, y diagonales en sección de ángulo doble, para soportar un entrepiso con lámina colaborante Corpalosa y una placa en concreto de 13 cm. de espesor. Yobani Niño y Camilo Rusinque, Ingenieros civiles de CORPACERO.

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FIGURA 8



Revista Construcción Metálica Ed. 6