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Generalidades Muros Livianos: Conceptos básicos, elementos componentes, tipos de panel, morteros

En esta primera entrada, abordaremos los conceptos fundamentales acerca de los sistemas de muros con paneles de poliestireno expandido, de acuerdo a lo planteado en la presentación de nuestro Blog conoceremos los elementos componentes tanto de los paneles como del sistema, los tipos de panel disponibles en el mercado colombiano además de revisar que tipos de mortero y materiales han de usarse en la ejecución de proyectos con este sistema

 La información contenida en esta entrada, está dirigida a atender las preguntas que arquitectos, ingenieros y constructores se puedan plantear respecto de la conveniencia de uso de este sistema constructivo.

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1.1. Conceptos básicos

El sistema de muros y placas de entrepiso construidos con paneles de poliestireno es un innovador sistema constructivo sismo resistente licenciado hace más de 35 años por EMMEDUE® – Italia. y es producida en 35 plantas industriales en diferentes países de todos los continentes. En Colombia se comercializa e instala desde hace 15 años aproximadamente, bajo los nombres comerciales de Almapanel y Durapanel, e instalada a nivel nacional por empresas certificadas para tal fin como EspacioLeve Ingeniería S.A.S

La solución está basada en un conjunto de paneles estructurales de poliestireno expandido ondulado, con una armadura básica adosada en sus caras, constituida por mallas de acero galvanizado de alta resistencia, vinculadas entre sí por conectores de acero electro-soldados. La principal finalidad del sistema es proveer muros (divisorios y de fachada) modulares prefabricados, que además de ahorrar tiempo en la construcción y mano de obra, brindan funciones estructurales autoportantes, simplificando la ejecución, obteniendo alta capacidad de aislamiento térmico y acústico, al igual que gran versatilidad de formas y acabados.

Estos paneles colocados en obra según la disposición arquitectónica de muros y losas, son terminados en obra, mediante la aplicación de morteros de alta resistencia, a través de máquinas de impulsión neumática. De esta manera, los paneles conforman los elementos estructurales de cerramiento vertical y horizontal de una edificación, con una capacidad portante que responde a las solicitaciones de su correspondiente cálculo estructural.

La posibilidad de ejecutar de forma modular el sistema, favorece una absoluta flexibilidad de proyecto y un elevado poder de integración con otros sistemas de construcción. A la vez, la simplicidad de montaje, bajo peso propio y facilidad de manipulación del panel, permiten la ágil ejecución de cualquier obra, bien sea de uso habitacional, industrial o comercial.

Las principales ventajas de los muros y losas construidos con paneles de poliestireno expandido son:

  1. Aislamiento térmico continuo de alta capacidad
  2. Aislamiento acústico superior al de cualquier otro sistema convencional de placas y muros
  3. Resistencia estructural apta para soportar todo tipo de solicitaciones
  4. Posibilidad de construcciones tanto horizontales como verticales
  5. Aislamiento hidrófugo continuo, reduce humedades en muros
  6. Resistencia al fuego acorde a lo exigido por las normas y reglamentos
  7. No requiere columnetas ni viguetas de confinamiento

Todas estas cualidades son posibles gracias a la eficaz combinación de sus tres materiales componentes:

  1.  Poliestireno expandido
  2. Acero de alto límite de fluencia,
  3. Mortero de alta resistencia

1.2. Elementos Componentes de los páneles

1.2.1. Panel de poliestireno expandido: El elemento básico del sistema constructivo es el panel ondulado de poliestireno expandido, no tóxico, químicamente inerte, el cual lleva adosadas en ambas caras mallas de acero vinculadas entre sí mediante conectores electrosoldados.

 El espesor del alma de poliestireno expandido puede variar desde 4 cm hasta 40 cm, en función de las necesidades del proyecto arquitectónico. La densidad mínima normalmente utilizada es la de Clase III de 15 Kg/m3 y tipo F (auto extinguible). Su figura es variable, llegando incluso a desarrollarse páneles esféricos.

1.2.2. Acero de refuerzo: Mallas electrosoldadas de acero liso galvanizado de alta resistencia (el acero debe tener un esfuerzo mínimo de fluencia Fy= 550 MPa), colocadas en ambas caras del bloque de poliestireno, conformadas por barras redondas (diámetros entre 2,2 y 5 mm) con una separación media de 6,50 por 6,50 cm en ambas direcciones, se encuentran en el mercado colombiano paneles con separaciones que oscilan entre 5.50 y 7.50 cm. Las mallas se vinculan entre sí mediante conectores de cortante en el mismo tipo de acero, que atraviesan el bloque de poliestireno y que van soldados a ambas mallas.

Las mallas sobresalen 5,0 cm en caras opuestas, de modo tal que al solaparse entre sí aseguran la continuidad de las armaduras sin que sea necesario instalar elementos adicionales de empalme. Para el encuentro entre muros, la continuidad se garantiza usando mallas angulares que se suministran como accesorios para tal fin, los tramos finales de muro deben reforzarse con mallas en U, las cuales también suministran las empresas fabricantes como accesorios.

1.2.3. Mortero: Como revoque de los paneles para muros, divisorios o de fachada, se utilizan morteros de alta resistencia, (125 Kg/cm2 y 75 Kg/cm2) los cuales pueden ser preparados en obra o suministrados como mortero seco por cualquier empresa cementera que maneje este tipo de producto. En Colombia: Argos, Holcim, Cemex, Tequendama entre otros.

Para losas de entrepisos debe usarse mortero de alta resistencia, mínimo 125 Kg/cm2 solamente en la cara inferior del panel, en un espesor mínimo de 35 mm el cual debe ser proyectado con máquinas de impulsión neumática. En la cara superior del panel debe colocarse concreto estructural.

1.2.4. Concreto: Debe reforzarse con malla electrosoldada de acero de con esfuerzo mínimo de fluencia Fy= 485 MPa. La resistencia mínima a compresión del concreto es: f’c=210 Kg/cm2 (3000 psi aprox). El concreto debe fundirse sobre los paneles de poliestireno correctamente apuntalado en luces no mayores a 9,50 m

SECCION TÍPICA DE PANEL PARA MURO ESTRUCTURAL

SECCION TÍPICA DE PANEL PARA PLACA DE ENTREPISO

1.3. Tipos de paneles disponibles

En el mercado local encontramos gran variedad de paneles para las más diversas aplicaciones constructivas, incluso algunos fabricantes realizan paneles con medidas y geometrías especiales de ser el caso. Enumero a continuación los más comunes:

1.3.1. Panel simple: Es el panel de mayor uso en nuestro país, normalmente para la conformación de muros divisorios y de fachada. Su espesor puede variar desde 40 hasta 400 mm. Funciona prácticamente en todo tipo de edificaciones, vivienda, oficinas, escuelas, hoteles, hospitales e incluso como cerramiento de edificaciones industriales, bodegas y espacios comerciales.

Se fabrican en longitudes variables de hasta 12000 mm, conservando siempre un ancho de 1200mm útil en su totalidad. A continuación, las referencias más comunes en la construcción de muros para vivienda:

DETALLE PANELES SIMPLE Y DOBLE

1.3.2. Panel doble: Está compuesto por dos paneles simples enfrentados y unidos entre sí por conectores dobles horizontales cuyo espacio interior se rellena con hormigón de resistencia acorde a las exigencias estructurales. Finalmente, el panel se revocará como se hace en un panel simple por cara y cara. Este tipo de panel es usado en la construcción de muros de hormigón armado (muros portantes y de contención)

1.3.3.  Panel losa: Es usado para fundir entrepisos o losas de cubierta livianas, el sistema ha demostrado tener una gran versatilidad a la hora de cubrir geometrías de placa irregulares, además se destaca la rapidez y facilidad en su instalación, con notables ventajas en cuanto a aislamiento térmico y acústico, permite configurar viguetas de concreto reforzado. Debe usarse siempre con concreto en las zonas de compresión de la placa y darse un refuerzo en las zonas de tensión mediante morteros de alta resistencia (125 Kg/cm2 como mínimo)

DETALLE PANEL LOSA

1.3.4. Panel escalera: Es un panel de gran resistencia estructural y rápida ejecución, consiste en un bloque de poliestireno expandido perfilado en planchas, cuya dimensión está sujeta a las exigencias proyectadas, con luces libres de hasta 6m. el panel escalera está armados con una doble malla de acero galvanizado ensamblada, unida al poliestireno, por medio de numerosas costuras con conectores de acero, soldados por electrofusión, posee conductos internos preformados para fundir viguetas de reforzamiento estructural, debe ser pañetada en el mismo modo que se hace con los paneles sencillos para muros y enchapada en obra.

DETALLE PANEL ESCALERA

1.4. MORTEROS

La aplicación de este mortero sobre los paneles de poliestireno debe hacerse en 2 etapas. La primera, conocida como zafarreo, debe tener un espesor entre 10 y 15 mm y se recomienda hacerse con un mortero de mayor resistencia que la de la segunda etapa, para este zafarreo recomiendo usar mortero de 125 Kg/cm2 (1780 psi aprox) que nos dará una mayor resistencia en el muro al ser el mortero que rellenará las ondulaciones del panel, creando en ambas caras una especie de micro-columnetas en toda la altura y por toda la longitud del panel.

En la segunda etapa, o fase de pañete, aplicaremos un mortero con resistencia mínima de 75 Kg/cm2 (1070 psi aprox) y que nos dará la superficie de acabado de revoque sobre el muro. La aplicación de este pañete puede ser de forma mecánica; con máquinas pañeteadoras o manualmente como es más común. El espesor de esta capa debe estar entre los 10 y 15 mm. El espesor total de revoque en muros oscila entre 2 y 3 cm en cada cara del panel, lo que limita el espesor de muro terminado a un mínimo de 8 cm (4 cm del panel +2 cm de revoque por cada cara)

Es normal que el revoque aplicado sobre los paneles presente algunas fisuras leves debido a la retracción por fraguado (de igual forma que en revoques aplicados sobre mampostería convencional) especialmente en zonas con diferenciales de temperatura muy marcados (bajas temperaturas en las noches y altas durante el día) para esto ha funcionado bien la aplicación de fibras de polipropileno para refuerzo de mortero (SikaFiber AD o similares). Una vez revocadas, las superficies deben mantenerse continuamente húmedas al menos durante las primeras 24 horas.

La mezcla con que se realice la proyección neumática del mortero estructural, indiferentemente si es mortero preparado a pie de obra o mortero seco industrial debe cumplir los requisitos que enumero a continuación:

  • Facilidad de aplicación: Debe poder ser aplicado en capas de alrededor 2 cm sin que se produzcan desprendimientos, con fluidez y plasticidad.
  • Alta resistencia: Debe proveer la resistencia necesaria para satisfacer las funciones estructurales a las que será sometido.
  • Baja retracción de fraguado: Para evitar la fisuración provocada por la evaporación del exceso de agua de la preparación de la mezcla.

En el caso de morteros preparados en obra, es necesario contar con una mezcla de bajo contenido de agua y con una relación cemento arena (en volumen) comprendida entre 3,5 y 4,5. El contenido unitario de cemento Pórtland normal variará en función de la granulometría de la arena y de la relación árido / cemento elegida entre 350 kg/m³ y 400 kg/m³. La relación agua / cemento, en peso no debe superar 0,52 incluyendo la humedad libre de la arena.

Para los morteros industriales secos (micro-hormigones) provistos por empresas cementeras se deben revisar que garanticen una resistencia mayor a 75 Kg/cm2.

Se espera que la composición básica de dichos morteros cumpla lo siguiente:

Áridos: Caliza de granulometría controlada y humedad siempre inferior al 1% Cemento: CEM II/B-M (V-L) 32.5 N o CEM II/A-M (V-L) 42.5 R.

Aditivos: La formulación que cumpla con holgura las disposiciones establecidas (cantidad mínima de cemento y relación agua / cemento máxima)

Para la proyección en obra de este tipo de morteros se recomienda ajustar el agua de amasado (14% – 14,5% sobre muestra seca) lo que conduce a un asentamiento de 120 ± 5 mm en el Cono de Abrams. La consistencia así obtenida es la adecuada para su proyección.

Para los dos tipos de mortero, antes de comenzar con su aplicación, se debe conocer perfectamente la superficie a intervenir puesto que el proyectado debe realizarse sin interrupciones siempre que sea posible. Las aplicaciones con espesores superiores a 2 cm deberán realizarse en 2 pasadas. En la primera pasada se debe cargar el producto hasta donde nos permita sin que se descuelgue, para lo que se recomienda utilizar un compresor de 400 litros por minuto de caudal de aire, para que “muerda” el poliestireno y el producto quede lo más compactado posible. La segunda pasada hasta alcanzar el espesor deseado se realizará en un intervalo de tiempo no mayor de 48 horas.

En cuanto a los aditivos resulta necesario, en virtud de la baja trabajabilidad de las mezclas obtenidas con estas dosificaciones, agregar un reductor de agua de amasado / plastificante, en las proporciones que recomiende su proveedor.

Es conveniente utilizar fibra de polipropileno de 1,25 cm a razón de 0,90 kg por cada m3 de mezcla. Su finalidad es proveer una red anti-retracción de fraguado aumentando al mismo tiempo la tenacidad del mortero de cemento. El curado resulta de fundamental importancia, como en todos los hormigones de gran superficie y poco volumen debido a la acción de los agentes atmosféricos. Un correcto curado consiste en permitir que tenga lugar el proceso de hidratación del cemento, evitando la evaporación prematura del agua libre, para lo cual es necesario mantener la humedad superficial (rociado frecuente con agua), cuidando especialmente la exposición directa a la radiación solar y al viento durante las primeras 24 horas de colocado.

Obra Saida – San Andrés Isla

Por ahora, llegaremos hasta este punto en nuestra primera entrada de nuestro Blog sobre losas y muros livianos con páneles de poliestireno expandido, un primer vistazo a esta solución constructiva que rápidamente se abre paso en la industria de la construcción alrededor del mundo. En próximas entradas conoceremos más de cerca las ventajas del sistema, los criterios de cálculo y las consideraciones que para ello debemos tener en cuenta, lo haremos mediante ejemplos prácticos que nos ilustraran sobre la aplicación del sistema en diversas obras.

La invitación es a participar en nuestro Blog, bien sea complementando lo expuesto o buscando ampliación de la información contenida. También a compartir fotografías del uso de los muros de poliestireno expandido en sus países, por favor hágannosla llegar, junto con la descripción del proyecto, las publicaremos en nuestra próxima entrada.

Próximos temas: Entrada 2, 1/3 entrega: Propiedades y ventajas del sistema de paneles en poliestireno expandido; reducción de carga muerta, Tiempos de instalación, economía, costos y análisis de precios unitarios.

Ing Eduardo Prieto Becerra

Gerente Técnico EspacioLeve Ingeniería

¡INVITACIÓN!

Esperamos, las disertaciones que presentaremos en este Blog y los aportes de sus participantes en cada uno de los temas a tratar nos orienten hacia una mejor comprensión de esta tecnología constructiva. Nos queda a los profesionales del diseño y la construcción en Colombia, aplicar lo que expondremos aquí y profundizar sobre el estudio estructural del sistema, así como en la optimización de los procesos constructivos, para garantizar construcciones más seguras y económicas en un país con tantas necesidades y amenazas naturales.

Los invitamos entonces a ser parte de este Blog, a seguirnos bien sea con su lectura o mejor aún con sus inquietudes y/o aportes.

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Ingeniero Jhair Eduardo Prieto

Ingeniero Jhair Eduardo Prieto

Co-Fundador y Socio en Espacioleve Ingeniería

Jhair Prieto es Ingeniero Civil egresado de la universidad Santo Tomás en Bogotá, con más de 10 años de experiencia en el diseño, implementación y construcción de sistemas de entrepiso. Co-Fundador y socio de EspacioLeve Ingeniería, pionero a nivel nacional en el desarrollo de las viguetas Steel Joist, cuenta con más de 1.000.000 m2 diseñados y construidos con el sistema Steel Joist en Colombia.

Pie de foto: Ing. Jhair Eduardo Prieto – Gerente Técnico Espacioleve  |  Ing. Lizeth Avila – Gerente Comercial Espacioleve  | Ing. Jairo Uribe Escamilla: Ingeniero Civil / Doctor of Philosophy Especialidad en Estructuras, Mecánica Estructural y Suelos

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