El hormigón prefabricado es un producto de construcción que se produce colando hormigón en un molde o "forma" reutilizable que luego se cura en un ambiente controlado, se transporta al sitio de construcción y se maniobra hasta su lugar; los ejemplos incluyen vigas prefabricadas y paneles de pared para construcción inclinada . Por el contrario, el hormigón colado in situ se vierte en formas específicas del sitio y se cura en el sitio. [1]
Recientemente se está utilizando espuma ligera de poliestireno expandido como núcleo de paneles de pared prefabricados, ahorrando peso y aumentando el aislamiento térmico .
La piedra prefabricada se distingue del hormigón prefabricado por el uso de áridos más finos en la mezcla, por lo que el resultado se acerca al producto natural.
El hormigón prefabricado se emplea tanto en aplicaciones interiores como exteriores, desde carreteras, puentes y proyectos de gran altura hasta la construcción de edificios inclinados . Al producir hormigón prefabricado en un entorno controlado (normalmente denominado planta prefabricada), el hormigón prefabricado tiene la oportunidad de curarse adecuadamente y ser supervisado de cerca por los empleados de la planta. El uso de un sistema de hormigón prefabricado ofrece muchas ventajas potenciales sobre el vaciado in situ. La producción de prefabricados de hormigón se puede realizar a nivel del suelo, lo que maximiza la seguridad en su colado. En una planta de prefabricados existe un mayor control sobre la calidad del material y la mano de obra que en una obra de construcción. Los encofrados utilizados en una planta de prefabricados se pueden reutilizar de cientos a miles de veces antes de tener que ser reemplazados, lo que a menudo lo hace más barato que el vaciado in situ en términos de costo por unidad de encofrado. [2]
Los sistemas de encofrado de hormigón prefabricado para aplicaciones arquitectónicas difieren en tamaño, función y costo. Los paneles arquitectónicos prefabricados también se utilizan para revestir total o parcialmente la fachada de un edificio o para erigir paredes independientes para paisajismo, insonorización y seguridad. En casos apropiados, los productos prefabricados, como vigas para puentes, carreteras y plataformas de estructuras de estacionamiento, pueden ser elementos estructurales pretensados . El drenaje de aguas pluviales, las tuberías de agua y alcantarillado y los túneles también utilizan unidades prefabricadas de hormigón.
Los moldes de hormigón prefabricado pueden estar hechos de madera, acero, plástico, caucho, fibra de vidrio u otros materiales sintéticos, y cada uno ofrece un acabado único. [3] Además, se encuentran disponibles muchos acabados de superficie para los cuatro tipos de paneles de pared prefabricados (sándwich, sándwich enlucido, capa interior y paneles de revestimiento), incluidos aquellos que crean la apariencia de tableros horizontales y piedra de sillar . Se puede agregar color a la mezcla de concreto, y las proporciones y el tamaño del agregado también afectan la apariencia y textura de las superficies de concreto terminadas.
Los antiguos constructores romanos utilizaron hormigón y pronto vertieron el material en moldes para construir su compleja red de acueductos , alcantarillas y túneles. Los usos modernos de la tecnología prefabricada incluyen una variedad de aplicaciones arquitectónicas y estructurales, incluidas piezas individuales o incluso sistemas de construcción completos.
En el mundo moderno, los edificios con paneles prefabricados fueron pioneros en Liverpool , Inglaterra , en 1905. [4] El proceso fue inventado por el ingeniero municipal John Alexander Brodie . En 1906 siguieron los establos de tranvías en Walton, Liverpool . La idea no se adoptó ampliamente en Gran Bretaña. Sin embargo, fue adoptado en todo el mundo, particularmente en Europa Central y del Este [5] , así como en el Programa Millón en Escandinavia.
En Estados Unidos, los elementos prefabricados de hormigón han evolucionado como dos subindustrias, cada una representada por una asociación importante. La industria de estructuras prefabricadas de hormigón, representada principalmente por el Precast/Prestressed Concrete Institute (PCI), se centra en elementos de hormigón pretensado y en otros elementos prefabricados de hormigón utilizados en estructuras sobre el suelo como edificios, estructuras de aparcamiento y puentes, mientras que la industria de estructuras prefabricadas de hormigón La industria de productos de hormigón produce productos utilitarios, subterráneos y otros productos no pretensados, y está representada principalmente por la Asociación Nacional de Prefabricados de Hormigón (NPCA).
En Australia , los Ferrocarriles del Gobierno de Nueva Gales del Sur hicieron un uso extensivo de construcciones prefabricadas de hormigón para sus estaciones y edificios similares. Entre 1917 y 1932 se construyeron 145 edificios de este tipo. [6]
Además de los paneles de revestimiento y los elementos estructurales, se pueden construir edificios enteros a partir de elementos prefabricados de hormigón. El ensamblaje de prefabricados permite la finalización rápida de tiendas y oficinas comerciales con una mano de obra mínima. Por ejemplo, el edificio Jim Bridger en Williston, Dakota del Norte, fue prefabricado en Minnesota con servicios de aire, electricidad, agua y fibra preinstalados en los paneles del edificio. Los paneles fueron transportados a más de 800 millas hasta los campos petrolíferos de Bakken, y tres trabajadores ensamblaron el edificio comercial en un tiempo mínimo. El edificio alberga más de 40.000 pies cuadrados de tiendas y oficinas. Prácticamente todo el edificio fue fabricado en Minnesota.
Reforzar el hormigón con acero mejora la resistencia y la durabilidad. Por sí solo, el hormigón tiene buena resistencia a la compresión, pero carece de resistencia a la tensión y al corte y puede estar sujeto a grietas cuando soporta cargas durante largos períodos de tiempo. El acero ofrece alta tensión y resistencia al corte para compensar lo que le falta al hormigón. El acero se comporta de manera similar al concreto en entornos cambiantes, lo que significa que se encogerá y expandirá con el concreto, lo que ayudará a evitar grietas.
Las barras de refuerzo son la forma más común de refuerzo de hormigón. Por lo general, está hecho de acero, con nervaduras para adherirse al concreto a medida que cura. Las barras de refuerzo son lo suficientemente versátiles como para doblarlas o ensamblarlas para soportar la forma de cualquier estructura de concreto. El acero al carbono es el material de barras de refuerzo más común. Sin embargo, el acero inoxidable, el acero galvanizado y los recubrimientos epoxi pueden prevenir la corrosión. [7]
La siguiente es una muestra de los numerosos productos que utilizan hormigón prefabricado/pretensado. Si bien esta no es una lista completa, la mayoría de los productos prefabricados/pretensados generalmente se incluyen en uno o
Dado que los productos prefabricados de hormigón pueden soportar las condiciones climáticas más extremas y resistirán muchas décadas de uso constante, tienen amplias aplicaciones en la agricultura. Estos incluyen silos tipo bunker, comederos para ganado, rejillas para ganado , cercas agrícolas, literas en H, literas en J, listones para ganado, abrevaderos para ganado, comederos, paneles de concreto, canales de purines y más. Los paneles de hormigón pretensado se utilizan ampliamente en el Reino Unido para una variedad de aplicaciones que incluyen edificios agrícolas, almacenes de granos, abrazaderas de ensilaje, depósitos de purines, muros para ganado y muros de contención en general. Los paneles se pueden usar horizontalmente y colocarse dentro de las correas de los RSJ ( vigas en I ) o frente a ellas. Alternativamente, los paneles se pueden fundir en una base de hormigón y utilizarlos como muro de contención en voladizo.
Los componentes de construcción de hormigón prefabricado y las comodidades del sitio se utilizan arquitectónicamente como repisas de chimeneas, revestimientos, productos de molduras, accesorios y muros cortina. Las aplicaciones estructurales de los elementos prefabricados de hormigón incluyen cimientos, vigas, pisos, paredes y otros componentes estructurales. Es esencial que cada componente estructural se diseñe y pruebe para resistir las cargas de tracción y compresión a las que estará sujeto el miembro durante su vida útil. Los núcleos de poliestireno expandido se encuentran ahora en paneles prefabricados de hormigón para uso estructural, haciéndolos más ligeros y sirviendo como aislamiento térmico.
Los aparcamientos de varias plantas se construyen habitualmente con hormigón prefabricado. Las construcciones implican ensamblar piezas prefabricadas de estacionamiento que son paneles de pared estructurales de varios pisos, columnas interiores y exteriores, pisos estructurales, vigas, paneles de pared, escaleras y losas. Estas partes pueden ser grandes; por ejemplo, los módulos de piso estructurales de doble T deben colocarse en su lugar con la ayuda de sistemas de anclaje de elevación de hormigón prefabricado . [8]
El hormigón prefabricado se emplea en una amplia gama de sistemas de retención de tierra diseñados. Los productos incluyen muros de contención comerciales y residenciales , diques , paneles de tierra estabilizados mecánicamente y otros sistemas de bloques modulares. [9]
Los productos sanitarios y de gestión de aguas pluviales son estructuras diseñadas para instalación subterránea que han sido diseñadas específicamente para el tratamiento y eliminación de contaminantes de escorrentías sanitarias y pluviales. Estos productos prefabricados de hormigón incluyen bóvedas de detención de aguas pluviales , sumideros y pozos de registro . [10]
Para sistemas de comunicaciones, eléctricos, de gas o de vapor, las estructuras de servicios públicos prefabricadas de hormigón protegen las conexiones y controles vitales para la distribución de servicios públicos. El hormigón prefabricado no es tóxico y es seguro para el medio ambiente. Los productos incluyen: orificios de acceso, productos de núcleo hueco , bases para postes de luz, cajas de medidores, bóvedas de paneles, cajas de extracción, estructuras de telecomunicaciones, plataformas para transformadores, bóvedas para transformadores, zanjas, edificios de servicios públicos, bóvedas de servicios públicos , postes de servicios públicos, bóvedas de ambiente controlado (CEV). y otras estructuras de servicios públicos.
Los productos prefabricados de agua y aguas residuales retienen o contienen agua, aceite u otros líquidos con el fin de procesarlos posteriormente en líquidos y productos del suelo no contaminantes. Los productos incluyen: sistemas de aireación , cajas de distribución, tanques de dosificación, pozos secos , interceptores de grasa , pozos de lixiviación, interceptores de arena, aceite y agua , tanques sépticos , tanques de almacenamiento de agua y aguas residuales, pozos húmedos, cisternas contra incendios y otras aguas y aguas residuales. productos.
Los productos de transporte de hormigón prefabricado se utilizan en la construcción, seguridad y protección del sitio de carreteras, aeropuertos y sistemas de transporte ferroviario. Los productos incluyen: alcantarillas tipo caja , alcantarillas de 3 lados, sistemas de puentes, cruces de ferrocarril, durmientes de ferrocarril, muros /barreras acústicas, barreras Jersey , segmentos de túneles, barreras de concreto, TVCB, barreras de reserva central, bolardos y otros productos de transporte. El hormigón prefabricado también se puede utilizar para realizar pasos inferiores, cruces de superficie y pasos subterráneos para peatones. El hormigón prefabricado también se utiliza para los carriles rodantes de algunos metros con neumáticos .
Los pavimentos modulares están disponibles en un arco iris de colores, formas, tamaños y texturas. Estas versátiles piezas prefabricadas de hormigón se pueden diseñar para imitar ladrillo, piedra o madera.
Las bóvedas subterráneas o mausoleos requieren estructuras estancas que resistan las fuerzas naturales durante largos períodos de tiempo.
El almacenamiento de materiales peligrosos, ya sea a corto o largo plazo, es una cuestión ambiental cada vez más importante, que requiere contenedores que no sólo sellen los materiales, sino que sean lo suficientemente fuertes como para resistir desastres naturales o ataques terroristas.
Entre los usos de los elementos prefabricados a lo largo del paseo marítimo se encuentran diques, muelles flotantes, infraestructura submarina, terrazas, barandillas y una serie de servicios. Cuando se diseñan teniendo en cuenta el gran peso, los productos prefabricados contrarrestan las fuerzas de flotación del agua significativamente mejor que la mayoría de los materiales.
El pretensado es una técnica para introducir tensiones en un miembro estructural durante la fabricación y/o construcción para mejorar su resistencia y rendimiento. Esta técnica se emplea a menudo en vigas de hormigón, columnas, enjutas, tes simples y dobles, paneles de pared, unidades de puentes segmentarios, vigas en T, vigas en I y otros. Muchos proyectos encuentran que el concreto pretensado proporciona el costo general más bajo, considerando la producción y el mantenimiento de por vida. [9] [11]
El panel prefabricado de hormigón de doble pared se utiliza en Europa desde hace décadas. El diseño original de doble pared constaba de dos vigas de hormigón armado separadas por un vacío interior, unidas por vigas de acero incrustadas. Ante las preocupaciones recientes sobre el uso de energía, se reconoce que el uso de armaduras de acero crea un "puente térmico" que degrada el rendimiento térmico. Además, dado que el acero no tiene el mismo coeficiente de expansión térmica que el concreto, a medida que la pared calienta y enfría, cualquier acero que no esté incrustado en el concreto puede crear tensiones térmicas que causan grietas y desconchones.
Para lograr un mejor rendimiento térmico, se agregó aislamiento en el vacío y, en muchas aplicaciones actuales, las cerchas de acero han sido reemplazadas por sistemas de conexión compuestos (fibra de vidrio, plástico, etc.). Estos sistemas, especialmente desarrollados para este fin, también eliminan el problema de la expansión térmica diferencial. [ cita necesaria ] El mejor rendimiento térmico se logra cuando el aislamiento es continuo en toda la sección de la pared, es decir, los paneles están separados térmicamente por completo hasta los extremos del panel. Utilizando aislamiento continuo y modernos sistemas de conexión compuestos, se pueden alcanzar valores R de hasta R-28,2.
El espesor total de los paneles de pared tipo sándwich en aplicaciones comerciales suele ser de 8 pulgadas, pero sus diseños suelen personalizarse según la aplicación. En un panel de pared típico de 8 pulgadas, las piezas de concreto tienen cada una 2-3/8 pulgadas de espesor, intercalando 3-1/4 pulgadas de espuma aislante de alto valor R. Las capas interiores y exteriores de hormigón se mantienen juntas (a través del aislamiento) con algún tipo de sistema de conexión que pueda proporcionar la integridad estructural necesaria. Los paneles de pared sándwich se pueden fabricar con la longitud y el ancho deseados, dentro de los límites prácticos dictados por el sistema de fabricación, las tensiones de elevación y manipulación y las limitaciones de envío. Los paneles con una altura libre de 9 pies son comunes, pero se pueden encontrar alturas de hasta 12 pies.
El proceso de fabricación de paneles sándwich de hormigón prefabricado permite producirlos con superficies acabadas en ambos lados. Dichos acabados pueden ser muy lisos, con las superficies pintadas, teñidas o dejadas al natural; Para superficies interiores, el acabado es comparable al de los paneles de yeso en cuanto a suavidad y se puede terminar utilizando el mismo procedimiento de imprimación y pintura que es común para la construcción de paneles de yeso convencionales. Si se desea, al hormigón se le puede dar un acabado arquitectónico, donde el propio hormigón se colorea y/o texturiza. Los colores y texturas pueden proporcionar la apariencia de ladrillo, piedra, madera u otros patrones mediante el uso de moldes reutilizables o, en las aplicaciones más sofisticadas, se pueden vaciar ladrillo, piedra, vidrio u otros materiales reales en la superficie de concreto. [ cita necesaria ]
Las aberturas de puertas y ventanas se moldean en las paredes en la planta de fabricación como parte del proceso de fabricación. En muchas aplicaciones, los conductos y cajas eléctricos y de telecomunicaciones se colocan directamente en los paneles en las ubicaciones especificadas. En algunas aplicaciones, los componentes de servicios públicos, plomería e incluso calefacción se han fundido en los paneles para reducir el tiempo de construcción en el sitio. Los carpinteros, electricistas y fontaneros necesitan hacer algunos pequeños ajustes cuando se familiarizan por primera vez con algunos de los aspectos únicos de los paneles de pared. Sin embargo, todavía realizan la mayoría de sus tareas laborales en la forma a la que están acostumbrados.
Los paneles de pared tipo sándwich de hormigón prefabricado se han utilizado en prácticamente todo tipo de edificios, incluidas escuelas, edificios de oficinas, edificios de apartamentos, casas adosadas, condominios, hoteles, moteles, dormitorios y viviendas unifamiliares. Aunque normalmente se consideran parte del cerramiento o "envoltura" de un edificio, se pueden diseñar para que también sirvan como parte del sistema estructural del edificio, eliminando la necesidad de vigas y columnas en el perímetro del edificio. Además de su eficiencia energética y versatilidad estética, también proporcionan una excelente atenuación del ruido, una durabilidad excepcional (resistente a la putrefacción, al moho, etc.) y una construcción rápida.
Además de las buenas propiedades aislantes, los paneles sándwich requieren menos fases de trabajo para su realización. En comparación con las paredes dobles, por ejemplo, que deben aislarse y rellenarse con hormigón in situ, los paneles sándwich requieren mucha menos mano de obra y andamios. [12]
La industria de los elementos prefabricados de hormigón está dominada en gran medida por proyectos de desarrollo de infraestructura iniciados por el Gobierno. Sin embargo, también se utilizan ampliamente para construcciones residenciales (de poca y gran altura) y comerciales debido a sus diversos atributos favorables. La eficiencia, durabilidad, facilidad, rentabilidad y propiedades sostenibles [ cita necesaria ] [13] de estos productos han traído un cambio revolucionario en el tiempo consumido en la construcción de cualquier estructura. La industria de la construcción es una industria que consume una gran cantidad de energía y los productos prefabricados de hormigón son y seguirán siendo más eficientes energéticamente que sus homólogos. La amplia gama de diseños, colores y opciones estructurales que ofrecen estos productos también los convierte en una opción favorable para sus consumidores.
Muchos proyectos de transporte estatales y federales en los Estados Unidos requieren que los proveedores de prefabricados de hormigón estén certificados por la Architectural Precast Association, la National Precast Concrete Association o el Precast Prestressed Concrete Institute.
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Medios relacionados con prefabricados de hormigón en Wikimedia Commons