El tilt-up, tilt-slab o tilt-wall es un tipo de edificio y una técnica de construcción que utiliza hormigón . Aunque es una técnica rentable con un tiempo de ejecución más corto, [1] su bajo rendimiento en caso de terremotos ha obligado a exigir importantes requisitos de reacondicionamiento sísmico en los edificios más antiguos. [2]
Con el método de inclinación hacia arriba, los elementos de hormigón (paredes, columnas, soportes estructurales, etc.) se encofran horizontalmente sobre una losa de hormigón ; esto normalmente requiere el suelo del edificio como encofrado, pero puede ser una superficie de hormigón temporal cerca de la huella del edificio. Una vez que el hormigón se ha curado, los elementos se "inclinan" a la posición vertical con una grúa y se sujetan en su posición hasta que se aseguren los componentes estructurales restantes del edificio (techos, pisos intermedios y paredes). [3] [4]
La construcción con inclinación hacia arriba es un método de construcción común en toda América del Norte, varios países del Caribe, Australia y Nueva Zelanda . No se utiliza de manera significativa en Europa ni en los dos tercios del norte de Asia. Está ganando popularidad en el sur de Asia, Oriente Medio, partes de África, América Central y América del Sur.
Los elementos de hormigón también se pueden fabricar en fábricas alejadas del lugar de la obra. [5] El hormigón prefabricado se diferencia de la prefabricación o construcción en planta en que todos los elementos se construyen en el lugar de la obra. Esto elimina la limitación de tamaño que supone el transporte de los elementos desde una fábrica hasta el lugar del proyecto.
La construcción con estructuras inclinadas requiere una organización y colaboración significativas en el lugar de construcción. Los pasos cronológicos que se deben seguir para un proyecto de estructuras inclinadas son: evaluación del sitio, ingeniería, cimientos y losas de piso, encofrado de paneles inclinados, colocación de acero, incrustaciones e insertos, colocación de concreto, montaje de paneles y acabado de paneles. [1] [6] Una vez que la plataforma (superficie de colada o losa de piso) se ha curado, se construyen encofrados en la parte superior. Por lo general, se utiliza madera dimensional, un contrachapado de alta calidad o un tablero de fibra que tiene al menos una cara lisa, aunque también son comunes los encofrados de aluminio o acero. Los carpinteros trabajan a partir de dibujos de ingeniería diseñados para cada panel o elemento que se construirá en el sitio. Incorporan todas las aberturas de puertas y ventanas, así como características arquitectónicas y otras formas deseadas que se pueden moldear en el concreto. Los montantes , refuerzos y placas de fijación se ubican dentro del encofrado para incrustarlos en el concreto. Los encofrados generalmente se anclan a la superficie de colada con clavos de mampostería o se adhieren de otra manera para evitar daños a la losa del piso. [7]
A continuación, se rocía un inhibidor de adherencia químicamente reactivo sobre las superficies del encofrado para evitar que el hormigón colado se adhiera a la losa. Esto permite que el elemento colado se separe de la superficie de colada una vez que se ha curado. Este es un paso fundamental, ya que la selección o aplicación incorrecta de productos químicos impedirá el levantamiento de los paneles y supondrá una costosa demolición y retrabajo.
Se construye una rejilla de varillas de refuerzo dentro de los encofrados, después de aplicar el desmoldante, espaciándolas de la superficie de colada a la distancia deseada con "sillas" de plástico. El tamaño y el espaciamiento de las varillas de refuerzo generalmente los especifica el ingeniero a cargo. [8]
Luego se vierte el hormigón, rellenando el espesor deseado y rodeando todos los insertos de acero, elementos empotrados y barras de refuerzo. Luego se asienta el hormigón mediante vibración para evitar huecos o efectos de panal. Los encofrados se retiran cuando el hormigón está curado; se colocan los aparejos y una grúa inclina el panel o eleva el elemento hasta su lugar. En circunstancias en las que el espacio es limitado, los elementos de hormigón se pueden verter uno sobre otro o apilar. Muy a menudo se vierte una plataforma de vertido independiente para este propósito y se retira cuando se erigen los paneles. [9]
Se utilizan grúas para inclinar los elementos de hormigón desde la losa de colada hasta una posición vertical. A continuación, las losas se suelen colocar sobre una base y se aseguran con tirantes hasta que el acero estructural y el diafragma del techo estén en su lugar.
Los muros de hormigón prefabricados pueden ser muy pesados, a veces más de 300.000 libras (140 t). [10] La mayoría de los paneles de muros prefabricados están diseñados para funcionar con la estructura del techo y/o las estructuras del piso para resistir todas las fuerzas; es decir, para funcionar como muros de carga. Las conexiones con el techo y los pisos son generalmente placas de acero con pernos con cabeza que se aseguraron en los encofrados antes de la colocación del hormigón. Estos puntos de fijación se atornillan o se sueldan. Los puntos de fijación superiores se hacen a las cerchas del techo . Es posible que haya muros interiores para una rigidez adicional en la estructura del edificio según sea necesario, conocidos como muros de corte.
El aislamiento se puede aplicar a ambos lados de los paneles o se puede verter como parte integral del panel entre dos capas de hormigón para crear paneles sándwich . El hormigón tiene la capacidad de absorber y almacenar energía y es muy pesado, lo que regula la temperatura interior ( masa térmica ) y proporciona insonorización y durabilidad. [1]
Al igual que todas las construcciones de hormigón, los edificios prefabricados son resistentes al fuego . Además, los paneles de las paredes pueden diseñarse para que se comben hacia adentro cuando se dañan, lo que minimiza el colapso (esto también se puede hacer con paneles prefabricados ). [1]
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El método de losa inclinada se utilizó por primera vez en Estados Unidos alrededor de 1905. En 1908, Robert Akin patentó el método de losa inclinada para la construcción de hormigón utilizado en la construcción de la Casa Schindler . [11] Los primeros trabajos de construcción se hacían utilizando mesas inclinadas, pero el desarrollo de la grúa móvil y los camiones hormigonera permitió que la construcción con losa inclinada creciera. El método de losa inclinada ganó popularidad en el auge de la construcción posterior a la Segunda Guerra Mundial . [12] [13] El método de losa inclinada no se utilizó con éxito en Australia hasta 1969. [14] [15]
La mayoría de los primeros edificios construidos con este método eran almacenes . Hoy en día, este método se utiliza en casi todo tipo de edificios, desde escuelas hasta estructuras de oficinas, casas y hoteles. Los edificios tienen desde una sola planta hasta más de siete y pueden tener más de 29 metros (96 pies) de altura. [16]
Un ejemplo temprano de este método se encuentra en la innovadora Casa Schindler, construida en 1922 en West Hollywood, California . El arquitecto Rudolf Schindler afirmó que con la ayuda de una pequeña grúa operada manualmente, solo se necesitaban dos trabajadores para levantar y fijar las paredes inclinadas. [ cita requerida ]
La primera casa prefabricada en Ontario, Canadá, se construyó en 2017. [17]
La arquitectura de tipo tilt-up en sus inicios era muy minimalista y cuadrada. Las técnicas recientes han ampliado la gama de apariencias y formas.
El contratista de tilt-up tiene a su disposición muchas opciones de acabado, desde pinturas y tintes hasta hormigón pigmentado, elementos de fundición como ladrillo y piedra y acabados agresivos contra la erosión como el pulido con chorro de arena y el grabado con ácido. Las formas también son una característica que se ha vuelto dominante en el mercado de tilt-up, con muchos paneles configurados con aberturas circulares o elípticas, partes superiores de paneles con frontones o curvas, fachadas curvas o segmentadas y con áreas significativas de vidrio u otros materiales.
La Tilt-Up Concrete Association (TCA) es la asociación comercial internacional para la construcción con hormigón inclinado. La TCA es una asociación basada en membresía, con casi 500 miembros en todo el mundo. [18] Los miembros de la TCA pueden ser contratistas (contratistas generales o subcontratistas de construcción con hormigón inclinado), ingenieros, arquitectos, desarrolladores, consultores, proveedores, empresas comerciales especializadas, educadores y estudiantes.
La TCA ofrece a sus miembros principalmente beneficios educativos, de networking y de exposición. La TCA también ofrece anualmente un programa de premios por logros, que reconoce los mejores ejemplos de construcción con inclinación hacia arriba en una variedad de usos finales. [19]
A raíz del tornado de Joplin de 2011 en el que murieron siete personas en un Home Depot cuando las paredes de paneles de 100.000 libras (45 t) se derrumbaron después de que la tienda fuera golpeada por un tornado EF5 , los ingenieros en un artículo publicado en The Kansas City Star criticaron la práctica. Dijeron que una vez que una pared cae, crea un efecto dominó . Veintiocho personas en una sala de formación no reforzada en la parte trasera del edificio sobrevivieron. Según un estudio del derrumbe, el tornado golpeó la esquina sur de la tienda y levantó el techo provocando que las paredes del oeste se derrumbaran dentro de la tienda. Las paredes del lado este (donde sobrevivieron las personas) se derrumbaron. Solo dos paredes quedaron en pie. Los ingenieros dijeron que las conexiones más fuertes entre el techo y la pared podrían haber atenuado el derrumbe. Otras dos grandes tiendas en la esquina que tenían una construcción de bloques de hormigón (una Academy Sports + Outdoors y un Walmart ) perdieron sus techos, pero las paredes permanecieron intactas. El tornado no afectó directamente a esos edificios, pero sí al edificio de Home Depot. En el de Walmart murieron tres personas, pero sobrevivieron 200. Los ingenieros dijeron al Star que cuando los bloques de hormigón fallan, normalmente se rompen y no caen en grandes bloques. Home Depot, que tiene cientos de tiendas construidas con sistemas de inclinación, dijo que no estaba de acuerdo con el hallazgo y que utilizaría este sistema cuando reconstruyera la tienda de Joplin. [20]
Poco después de la publicación del artículo del Kansas City Star, el comité técnico de la Tilt-Up Concrete Association (TCA) formó un grupo de trabajo para investigar las afirmaciones presentadas en el artículo. Con la cooperación de Home Depot, el grupo de trabajo realizó cálculos de ingeniería detallados, investigación e investigación de las afirmaciones planteadas en el artículo. Este grupo de trabajo estaba formado por un grupo nacional de ingenieros estructurales en ejercicio con una amplia gama de experiencia en construcción con hormigón pretensado y edificios de " caja grande ". El informe final se publicó el 12 de enero de 2012. "La información proporcionada en estos hallazgos ayudará a los esfuerzos de la Asociación para promover los beneficios de la construcción con hormigón pretensado en el lugar y cuestionar muchas de las afirmaciones presentadas en el artículo del Kansas City Star". [21]
"Las conclusiones del Grupo de Trabajo hasta la fecha incluyen:
- La falla comenzó en el sistema de techo de acero estructural, vigas de acero y cubierta de nervaduras anchas. Este sistema de techo es uno de los sistemas más utilizados en edificios comerciales, incluidos aquellos con paredes de mampostería, paredes de hormigón prefabricado y casi todas las formas de construcción de paredes.
- Los paneles de hormigón Tilt-Up funcionaron muy bien y sobrevivieron a las cargas extremas del evento EF-5 solo para colapsar después de que el techo fallara debido a la falta de mecanismo de refuerzo.
- Los métodos de construcción Tilt-Up no jugaron ningún papel en el fracaso.
- La percepción de que el Wal-Mart cercano tuvo un mejor desempeño porque estaba construido con mampostería de hormigón es falsa. El Wal-Mart recibió un golpe de refilón de la tormenta y el Home Depot recibió un golpe directo". [22]
Una de las conclusiones del informe del grupo de trabajo fue "Recomendar a la ICC y ordenar a los propietarios de edificios el uso de refugios contra tormentas en lugar de diseñar edificios para vientos fuertes. La TCA debería desarrollar diseños específicos de refugios contra tormentas basados en estructuras Tilt-Up para vientos de hasta 200 MPH que compitan con diseños alternativos de mampostería, prefabricados o hormigonados en el lugar. El diseño de refugios contra tormentas se aborda en el IBC 2009, sección 423 y el ICC-500". [22]
{{cite web}}: CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )CON/STEEL, El proceso de construcción Tilt-Up, 2010