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Modelación estructural de edificios

de hormigón armado prefabricados.

MSc. Ing. José María Ruiz Ruiz
Facultad de Construcciones
Universidad de Oriente
Cuba

CONTENIDO
I

Introducción.

II Sistemas Constructivos.
• Para viviendas.
• Para usos sociales.

Prefabricación:
Producción en un lugar de la obra o fuera de ella de los elementos
componentes de una estructura, que después serán transportados,
izados y colocados en su lugar definitivo de manera que conformen
una estructura completa de la edificación proyectada.
Aunque el concepto de prefabricación es anterior al de hormigón y al
hormigón armado como materiales, la invención de este último como
nuevo material de construcción (patentado por Monnier en 1867) se
convirtió de hecho en premisa para el surgimiento de prefabricación de
elementos de dicho material.
Ya en un a fecha tan temprana como 1891 una empresa francesa
prefabrica vigas de hormigón armado, en 1904 se ejecuta en Francia el
primer edificio de grandes paneles.
Estos primeros pasos se convirtieron en las premisas de
UNA NUEVA FORMA DE CONSTRUIR

No es hasta la culminación de la Segunda Guerra Mundial que se dan las condiciones necesarias para la introducción de métodos avanzados de construcción.Durante las primeras décadas del siglo XX se fueron creando las condiciones que permitirían la asimilación a gran escala de esta nueva técnica constructiva. se vieron obstaculizados por razones materiales. Le Corbusier y Perret fueron los pioneros en el uso de esta técnica. la incomprensión y el rechazo a la nueva técnica por parte de los usuarios y especialistas. a consecuencia de las gigantescas proporciones de las devastaciones ocasionadas por el conflicto. que sin embargo. principalmente por el desarrollo de los medios de transporte y de elevación. Hombres como Edison. Gropius. Es precisamente en ese momento que la prefabricación inicia su desarrollo sostenido. . así como también por razones subjetivas: la desconfianza. Atterbrury. Sus experiencias se convirtieron en los primeros intentos de aplicación. May.

. además de las mejoras sociales que traen aparejadas debido al cambio de las condiciones de trabajo que se hacen más humanas para el obrero. ya que significa la introducción de nuevos métodos y procedimientos técnicos. • Permite incrementar la productividad del trabajo. • Da la posibilidad de disminuir los costos de ejecución. • Posibilita introducir métodos afines a la producción industrial. • Permite aumentar el nivel de mecanización de las labores.La prefabricación representa una revolución dentro de los esquemas clásicos de organización de la ejecución de una obra. Puede afirmarse que la prefabricación como técnica de construcción: • Mejora la organización del trabajo. de materiales en general y una reducción apreciable de los plazos de ejecución. lo cual significa un considerable ahorro de fuerza de trabajo.

Reducción del tiempo de trabajo.Posibilidad tipificación.Reducción de la mano de obra.Economía total o parcial de madera.Reducción del consumo de cemento y hormigón en obra. . de producir en masa mediante la normalización y la . . . .Ventajas e Inconvenientes de la Prefabricación Ventajas: En la economía: .Uso repetido de moldes. .

En la producción: .Permite obtener una organización del trabajo de tipo industrial. . - Brinda la posibilidad al obrero de trabajo en condiciones más racionales.Se puede lograr un aumento de la producción y calidad de los elementos. .Se evitan las interrupciones durante el hormigonado.Mejora la calificación de la mano de obra. . .

.Ofrece la posibilidad del uso del pretensado.Posibilita el uso de estructuras desmontables.Facilita el ensayo de elementos antes de su colocación.Permite el uso de secciones estructurales más racionales.Da la posibilidad de menos juntas de dilatación.Se disminuyen considerablemente los efectos de la retracción. . . .En el proyecto: . . .

.La solución de las juntas no siempre es fácil y su comportamiento y no siempre es predecible. .Requiere el uso de costosos equipos de izaje.Generalmente se requiere de plantas de producción cuya inversión inicial es muy elevada y con períodos de amortización elevados. .Requiere del uso de elementos sustentación provisional.Elevados costos de transportación. . .No siempre se puede lograr un sistema de fragmentación que garantice un comportamiento estructural óptimo. .Inconvenientes: .Dificultad para lograr estructuras con monolitismo completo. .

Criterios generales y principios básicos para la realización de un proyecto con elementos prefabricados de hormigón armado. El éxito de una obra prefabricada dependerá del grado de cumplimiento de las exigencias planteadas por cada una de las etapas que la componen: . .Transporte y almacenamiento de los elementos en obra.Montaje de la obra.Producción de los elementos. . .Solución de las juntas. .

Diseño de las juntas o conexiones de forma tal que facilite el proceso de producción y que posteriormente ofrezca una adecuada al montaje y construcción. Fragmentación de la estructura en elementos componentes que respondan a las necesidades estructurales y constructivas y las restricciones que impone la producción. almacenamiento y montaje. 4. 5. Determinación de la forma adecuada. Condiciones tecnológicas disponibles y el aseguramiento material. 2. Aseguramiento de la estabilidad de los elementos durante las etapas de transporte. las dimensiones y el peso de los elementos componentes de la estructura de manera que estén acordes con las exigencias de la producción. . el transporte y el montaje. 3.En general debe tenerse en cuenta los siguientes aspectos: 1. Esta se logra a través de de la propia forma del elemento o con el uso de aditamentos de fijación provisional.

.Sistemas Prefabricados Utilizados en Cuba.

A tales efectos. fue concebido. que el sistema Novoa. trató de lograr la construcción económica de viviendas dentro del campo de la resistencia. organizó y desarrolló el sistema que lleva su nombre. durabilidad. a través de plantas móviles de producción de elementos. . En virtud de inquietudes técnicas provocadas por la competencia mercantilista y condicionada por el sistema socio-económico de la época. Novoa. según las necesidades. higiene. instalaciones que pudieran ser instaladas de un lugar a otro y operadas al pie de obra. obedeciendo al programa de enriquecimiento personal del Arquitecto e Ingeniero José M. ventilación. etc. o sea. in combustión.Sistemas Prefabricados para Viviendas. que competía con otros en la venta de viviendas. proyectado y operado como un sistema de fabricación a pie de obra para construir grandes núcleos de viviendas. Es decir. Antecedentes El sistema constructivo Sandino tiene sus antecedentes en el sistema constructivo Novoa de prefabricación. el cual surgió unos años antes del triunfo de la Revolución. Sistema Sandino.

El módulo utilizado es de 1. La luz empleada en cubierta es fundamentalmente de 3.12 m.25 cada tercer módulo.El sistema consiste en una solución constructiva de elementos ligeros basados en paredes compuestas por elementos prefabricados (columnas y paneles) cuyo peso oscila en ambos casos alrededor de 65 kg. tendrán como mínimo 72. cerámica ó carpintería.15 x 0. El espacio entre columnas es ocupado por paneles de hormigón. Estas construcciones. sin junta de dilatación.04 m entre ejes de columnas.00 m. . Para edificaciones de una planta con crecimiento longitudinal se utilizarán columnas especiales de 0.

50 m. la práctica ha demostrado que estructuralmente trabajan de conjunto columna y panel. La junta cimiento-columna se realiza mediante el empotramiento de la columna en vasos dejados al hormigonar la viga zapata. estas pueden lograrse mediante vigas o cerchas diseñadas al efecto utilizando las columnas especiales del Sistema.En el caso de necesitarse luces mayores que las mencionadas anteriormente para otros programas. Aunque el elemento reforzado en la pared es la columna.30 es aproximadamente de 2. El puntal libre obtenido con cerramiento de 0. .

182 ton ton ton de de de peso peso peso . atendiendo a su función en grupos: Losas: Elementos estructurales horizontales de hormigón armado usados en entrepisos y cubiertas que necesitan vigas para transmitir las cargas.79 1. Vigas Cimiento: Servirán de apoyo a las columnas.87 CMS CMS CMS de de de largo largo largo y y y 0.83 2. ya que no salvan toda la luz ó espacio a cubrir.Este sistema permite solucionar la cubierta con: -Canalón -Planchas acanaladas de asbesto-cemento -Viguetas de hormigón armado con distintas soluciones: El Sistema está constituido por los siguientes elementos.052 0. son de hormigón armado y de tres tipos: V1V2V3- de de de 0.116 0.

para ventana de tablilla de 1. Las columnas especiales son de sección de 0.11 m.22 y un largo de 2.435 m y un peso que fluctúa de 63 a 71 kg. Marcos de Ventana: Existen cuatro tipos de marcos: -MV1-para hoja ventana lisa.942 de alto.Columnas: Las columnas normales del Sistema son de hormigón armado. con un peso de 0. Tienen una altura de 2. y su peso 65 kg. capaces de resistir las cargas horizontales.para ventana de tablilla de 0.735 m. girando 180º. de hormigón. Sus dimensiones son de 945 x 486 x 62 Mm.para ventana de pivote. Paneles: Son elementos estructurales de pared. Marco de puerta: Se puede utilizar el marco. que se apoyan de columna a columna. -MV2.11 x 0.15 x 0. con una sección de 0. en dependencia del número de ranuras. -MV4.395 de alto. . -MV3.193 ton.tanto embisagrado a la derecha como a la izquierda.

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con dos y tres cajas de escaleras y con posiciones familiares de 4 y 6 personas. entre otras razones debido a que los edificios estaban especialmente diseñados para carga sísmica. raíz de la donación por la entonces Unión Soviética a Cuba de una planta completa tipo 1-464. armado con muros portantes en dos direcciones (sistema cruzado) y elementos producidos horizontalmente en planta de dimensiones reducidas con un bajo nivel tecnológico. Este tipo de planta no se generalizó en el país. Es un sistema constructivo para edificios de viviendas de hasta 5 plantas a base de grandes paneles de hormigón.Gran Panel Soviético. a consecuencia del gran impacto que tuvo en el sector de la vivienda en la región oriental de país el devastador huracán Flora. Este sistema constructivo surgió como sistema cerrado de viviendas de cuatro plantas. . En dependencia del número de cajas de escaleras los edificios constaban de 16 y 24 viviendas. La primera manifestación de de introducción de tecnologías avanzadas de producción de viviendas fue en 1964. la cual es prevaleciente en la región sur oriental del país. Esta planta garantizaba una producción de 1700 viviendas anuales con esta tecnología.

expresión plástica y riqueza volumétrica. de cierre e interiores no portantes. losas de entrepiso y cubiertas y ramas de escaleras. losas para planta baja estructural.Los proyectos arquitectónicos conforman edificios tipo pantalla en 4 o 5 plantas con balcones y patios de servicios en las fachadas principal y posterior respectivamente Las longitudes de los edificios son de 30. . sanitarios. Por tratarse de un sistema cerrado con muros portantes en ambas direcciones. Los cierres exteriores al igual que todos los paneles portantes del sistema son de hormigón armado y 10 cm de espesor .00 y 45. Los componentes prefabricados del sistema son: Paneles estructurales. Los tabiques no estructurales que cierran la zona de servicio son de 7 cm de espesor. Su ancho básico es de 10. por lo que su uso masivo conduce a la monotonía en el ambiente urbano. por lo que siempre serán necesarias superficies de construcción horizontales o con muy pequeñas pendientes. ni la adecuación al relieve de sitios irregulares. no es posible lograr variedades de soluciones funcionales.00 m. Además el sistema no admite el uso de planta baja libre.Las losas tienen 9 cm de peralto total.00 m para dos y tres cajas de escaleras respectivamente.

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Planta de Prefabricado de Gran Panel .

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En Cuba se han desarrollado varias variantes de sistemas a base de
grandes paneles, los cuales han sido utilizado para desarrollar amplios
planes de construcciones de viviendas en todo el país.
Entre ellos se pueden citar:
• Gran Panel IV.
• Gran Panel VI.
• Gran Panel 70.
• Gran Panel Polaco.

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Georgia. como Cuba. Yugoslavia. Se han construido alrededor de 400 mil unidades de edificaciones (aproximadamente 2. También puede encontrarse en las ciudades de Novi Sad. Nis. . Banja Luka.5 millones de m² de área construida). En cuba se comenzó a construir experimentalmente en la década del 60.Sistema IMS El sistema estructural IMS. fue concebido por el profesor Ingeniero Branco Zezelj en el año 1956. y China. Rusia. Tuzla. La tecnología se ha usado a lo largo de todo el territorio Yugoslavo. Sarajevo. Después de la Segunda Guerra Mundial más del 50% de los apartamentos en la capital del país fueron construidos con IMS. En el Instituto para la Investigación de Materiales de Servía en Belgrado. actualmente una parte de Bosnia y Herzegovina y en otros países.

aunque habrían algunas limitaciones como la ubicación de los tímpanos. se logró una estructura basada en una red modular simple conformada a partir de una o dos losa casetonadas. tubulares. Este sistema permite la proyección de edificios prismáticos (tipo pantalla) y concentrados (torres). H y T. formándose una estructura de esqueleto que carece de vigas que pueden crecer en las tres direcciones. de dimensión igual al módulo. escaleras. y en el caso de las construcciones en zonas sísmicas deben aplicarse configuraciones simétricas de acuerdo con las normas de diseño estructural. o combinaciones de ellas. los cuales pueden ser regulares. la distancia entre juntas de expansión y los parámetros de los dispositivos de izaje. aunque se excluyen configuraciones asimétricas. Aplicando el principio de la prefabricación abierta. En cuanto a las losas con hueco o no. tabiques.Características principales del sistema. cabinas sanitarias. Las plantas solo están constituidas por las columnas y la disposición de los tímpanos. . pueden tener forma de L. formando el acoplamiento de distintos volúmenes. entre otros se pueden ubicar sin ninguna restricción dentro de la planta. La distribución de los módulos y las paredes de concretos (tímpanos) es preferible en forma simétrica. con cuatro columnas ubicadas en las esquinas. que se unen mediante una junta postesada. El objetivo fundamental de este sistema constructivo era desarrollar un número mínimo de elementos prefabricados con los cuales fuera posible proyectar el mayor número de edificios diferentes.

está dada por pórticos que resultan de la unión mediante la fricción que genera la fuerza de compresión impuesta por el pretensado de las columnas y los nervios perimetrales de las losas. Como todo sistema de esqueleto puede ser cerrado exteriormente con entera libertad. Este cierre pude ser con paneles. proporcionando así una gran flexibilidad al poderse situar en cualquier posición. Se han realizado varias pruebas para chequear el comportamiento de la junta formada en la unión columna-losa. parapetos y pretiles. en la losa de tablero) y no en la propia junta. La solución estructural fundamental de este tipo de edificio de marco espacial. con un puntal de NPT a NPT de 2. y en las dos últimas.70 m pudiéndose utilizar puntal y medio en la planta baja. Solución estructural fundamental. El sistema no necesita de la tabiquería interior para su estabilidad estructural. . a partir de los cuales se generan los distintos proyectos específicos. Varios modelos fueron sometidos a cargas estáticas y dinámicas y las pruebas demuestran que el fracaso ocurre en los elementos conectados (es decir. Resultando así un sistema reticular espacial con vigas implícitas en las propias losas. en las dos direcciones horizontales ortogonales. que con un mínimo de restricciones permite proyectar una variedad de volumetría. Dispone además de un conjunto de elementos prefabricados catalogados.Es un sistema muy versátil.

pues permite acomodar los efectos de fluencia y retracción.Pretensado. También permite un ensayo parcial del acero y hormigón a través de la aplicación del pretensado (esfuerzos superiores iniciales). teniendo además mayor rigidez pues la sección total es efectiva. Puede utilizarse de una forma más eficiente los hormigones de altas prestaciones. simplemente ajustando la fuerza de pretensado. El concepto original del hormigón pretensado consideraba que la estructura se encontraba libre de grietas o fisuras bajo cargas de servicio. En algunos aspectos se considera más flexible. Ventajas y desventajas. . Por otra parte el hormigón pretensado tiene una gran habilidad para absorber energía (resistencia al impacto) y alta resistencia a la fatiga. La precomprensión del hormigón reduce la tendencia del agrietamiento inclinado y el uso de tendones curvos produce una componente vertical que reduce el cortante externo.

Estas paredes consisten en tableros de concretos reforzados (típicamente 15 centímetros de espesor) adjuntos con las dos columnas adyacentes. . para disminuir estos efectos. Por tal motivo los tímpanos se sujetan a las columnas.Tracción) debido al momento torsor. Al igual que los tímpanos. Es muy importante asegurar la continuidad de las paredes de tímpano en ambas direcciones a lo largo de la altura del edificio. las columnas absorben la carga axial adicional (Compresión. para limitar las deformaciones horizontales impuestas por la acción del viento y el sismo. Se utilizan los tímpanos o diafragmas constituidos por paneles de hormigón armado. Las paredes de tímpano son los elementos estructurales principales que proporcionan la resistencia lateral en este sistema.Paredes de concreto reforzado (Tímpanos).

Generalmente la estructura de esqueleto, sin las paredes de concreto
puede sostener los efectos de fuerzas laterales producidas. Sin
embargo movimientos excesivos demasiados flexibles producirían
efectos perjudiciales en los elementos no estructurales. Las paredes
de tímpano tienen por consiguiente un papel importante en la
estructura, aumentando la rigidez lateral de la misma y limitando las
desviaciones laterales al nivel aceptable. Normalmente estos
edificios se localizan en lo centro urbano y los efectos en cuanto a
daños y perdidas de recurso y vidas humanases son una gran
preocupación. Por esa razón, la concepción de los tímpanos
incluyendo su número y distribución, necesita ser analizada
cuidadosamente. (Varios edificios de este tipo sostuvieron los
efectos del terremoto ocurrido en Banja Luka en 1968 sin sufrir
ningún daño).

Surtido de elementos del sistema IMS.
Está compuesto por un reducido número de marcas agrupadas
tipológicamente).
Cimiento aislado (plato-vaso)
Pedestal.
Columnas.
Losas.
Vigas de borde.
Vigas de borde de voladizo.
Tímpanos.
Escaleras.
Paneles de fachada.
Parapetos y pretiles.
Paneles divisorios de hormigón.
Paneles divisorios ligeros (de materiales diversos).
Cabinas sanitarias.

Características de los elementos principales.
Los todos los elementos estructurales se fabrican de antemano en la planta
de producción que usan las plantillas de acero. Para los proyectos de
tamaño más pequeños, la prefabricación puede llevarse a cabo en el sitio de
la construcción. La erección es simple y rápida, y se lleva a cabo mediante
equipos y dispositivos de izaje (grúas, etc.). El apoyo temporal de los
elementos necesita ser proporcionado antes de la conexión permanente por
el pretensado.
Cimiento aislado:
Poseen ranuras en sus caras exteriores para recibir a los tímpanos, pueden
ser usados en edificios de hasta cinco plantas. (En caso de edificios altos, se
utilizará cimentación en balsa)
Pedestal:
Dimensional y estructuralmente son semejantes al las columnas de un
tramo.
Columnas:
Pueden ser de longitud de uno, dos o tres niveles, con sección cuadrada de
(0.30*0.30) m hasta (0.38*0.38) m.

desde (3. Paneles de Tímpano: Cubren todo el espacio de piso a techo y entre dos columnas.Losas: Sus dimensiones pueden variar en módulos de 60 cm.00) m hasta (7. Para luces mayores se conforman losas producidas por fragmentadamente que se unen después del montaje. En Cuba se ha generalizado para vivienda de (4.00*3. constituyendo en el conjunto un diafragma vertical. Sus dimensiones dependen del módulo a emplear y su espesor es generalmente de 0.20*4.15 m.20) m.20) m. Su peralto varía desde 0. .30 m. Su estructura es nervada en dos direcciones.20 y 0.20*7.

Tímpano-columna y tímpano-tímpano: Se hormigona “in situ” la holgura que queda entre cada columna y el tímpano. se encofra y se vierte el hormigón. Columna-columna: Se realiza por embebimiento de las barras del refuerzo en pasta de agua y cemento. . se coloca el refuerzo vertical de la unión. en las caras laterales del panel sobresalen las barras que permiten la conexión rígida entre ambos elementos. Losas y vigas de borde-columna: Esta junta se logra por el efecto de la fuerza de fricción que se logra como consecuencia de la fuerza de compresión del pretensado entre las caras de la columna y la superficie del nervio de las losas.Uniones o juntas fundamentales.

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.Detalle típico de unión postesada entre columna y las losas de pido Trazado de cable.

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Modelo en SAP 2000 de un edificio IMS .

En la década de los años 70 su uso fue generalizado a edificaciones sociales para dar respuesta a importantes programas que llevaba a cabo la revolución cubana en esa época. las cuales se correspondían con los grandes valores de aceleraciones sísmicas de cálculo definidas en los mapas de peligrosidad sísmica de los reglamentos de los distintos países . obras públicas. El diseño sismorresistente se sustentaba solo en lograr elevadas capacidades resistentes de las edificaciones. obras para el turismo. e incluso para programas de viviendas. obras para servicios comunales. Sistema Girón El sistema constructivo prefabricado GIRON se comienza a utilizar en Cuba en el año 1969 en la construcción de obras escolares. condujeron a errores en cuanto a su introducción en zonas de alta peligrosidad sísmica como las provincias del sur de Oriente.Sistemas Constructivos para Obras Sociales. el incipiente nivel de desarrollo científico – técnico del país y el estado del arte de la ingeniería sísmica en esa época. obras para la salud. Es así como hasta hoy este sistema constructivo ha sido utilizado en los siguientes programas: obras educacionales. Su acelerada generalización en todo el país motivado por el adverso momento histórico de supervivencia de la revolución cubana en que este sistema constructivo surge. particularmente secundarias básicas en el campo.

y losas TT de hormigón pretensado o armado. Producir los elementos prefabricados en plantas centralizadas buscando mecanizar en alto grado proceso y lograr calidades elevadas. etc. algunos de los cuales. . llamados tímpanos contribuyen a soportar cargas horizontales de viento o sismo. Tendencia hacia un sistema abierto aplicable a diferentes programas de proyecto. En su etapa de concepción y diseño se plantearon una serie de objetivos que perseguían satisfacer las condiciones generales siguientes: Utilización de materiales producidos en el país.El sistema esta compuesto en lo fundamental por una estructura portante de esqueleto (vigas y columnas. Empleo de técnicas constructivas que no exigiesen un elevado nivel de calificación en los operarios. Emplear técnicas de producción que permitieran industrializar con un mínimo de inversiones. y elementos de cierre y división del espacio también de hormigón armado.

Intercolumnios de 6.00)m. B(0.00x0.50 m para las vigas. . C(1.85x0.30m entre niveles de piso terminado y posibilidad de un puntal mayor en el primer nivel.Coordinación modular: Luces de 6. El empleo de uno u otro tipo esta condicionado por el número de plantas y el grado de sismicidad del territorio. Puntal de 3.10)m.00 y 7.05x1.05x1. Existen tres tipos: A(1. Vasos Se diferencian de acuerdo con su nivel de refuerzo y dimensiones transversales.00m.75x1. con posibilidades de voladizo en ambos extremos .75)m.

35.45)m B(0. Su longitud aumenta de 1. Los del tipo B sólo alcanzan una longitud de 3. El empleo de estos es en función de la profundidad de cimentación.x0.60m.50x.60 hasta 5. relieve y tipo de obra. .35x0.0.60)m C(0.60m. cantidad de plantas.Pedestales Existen tres tipos: A(0. grado sísmico.50)m.

30m.65 hasta 5. cantidad de plantas. Se utilizan de acuerdo con el tipo de proyecto.Columnas Son seis tipos de columnas existentes y se diferencian por su longitud y refuerzo. puntal y unión con otros elementos.40x0. La altura varía desde 1.60m. ubicación. . con una sección de 0.

E y F.40m.80m.30x 0.00 o 7. B y C tienen voladizos de 2.Vigas Existen dos subgrupos según la luz que sea de 6. en ambas las dimensiones transversales máximas son de 0. Los tipos A. B y D y para varias luces los tipos C.50m. Para edificios de una sola luz se utilizan los tipos A. A B C D E F SECCIÓN ÚNICA .

30) m C (5. tipo B cuando existe fenestración. Tipo A en todas las áreas.83 x 1.83 x 0.30) m D (5.49 x 0.735 x 0. tipo C en zonas de escalera y voladizos. Sección típica .Losas Existen cuatro tipos de losas: A (5. tipo D en zonas de escalera.375 x 0.49 x 0.83 x 1.30)m B (5.30) m El uso de uno u otro tipo depende de la ubicación dentro de la edificación.83 x 1.

pases y huecos para puertas. por lo que su posición es paralela a ellas. . refuerzos.Paneles Paneles transversales: Se diferencian por sus dimensiones. Su apoyo se realiza sobre el hormigonado que se realiza como complemento de las vigas. Otros se usan en la zona de voladizo de la viga. insertos. Se emplean como elementos estructurales o tímpanos y como divisorios o de cierre.

denominadas tímpanos. La carpintería y acabados. contribuyen a la resistencia global del edificio en esa dirección. A continuación se presentan una serie de características que determinan el nivel de desempeño ante las acciones sísmicas de un sistema estructural y una evaluación de cómo se ponen de manifiesto en el sistema constructivo Girón. .Juntas de dilatación y construcción: El sistema exige que estas se sitúen a no mas de 45 m en el sentido transversal y a no mas de 72 m en el sentido longitudinal. algunas de las cuales. Las estructuras de piso y cubierta están constituidas por losas doble T apoyadas sobre las vigas dispuestas transversalmente. de forma general no forman parte del sistema estructural. La transmisión de las solicitaciones producidas por las acciones sísmicas en la dirección longitudinal para los pisos superiores se asegura también a través de tímpanos prefabricados y para el piso inferior por los pedestales prefabricados. No obstante las losas doble T dispuestas en la dirección longitudinal y las columnas o pedestales forman un pórtico que pueden trasmitir las solicitaciones producidas por las acciones horizontales de cargas de viento. Este sistema constructivo presenta en su dirección transversal esencialmente una estructura de esqueleto de hormigón armado rellenas ocasionalmente con paredes del mismo material. en caso de no disponerse tímpanos en esa dirección.

Estructura en la dirección transversal Estructura en la dirección longitudinal .

con un muy bajo grado de hiperestaticidad. Modelo mecánico de una edificación en las direcciones transversal y longitudinal . por lo que las edificaciones no tienen la capacidad para el desarrollo de un mecanismo de fallo adecuado. presentándose la posibilidad de un colapso repentino. tanto verticales como horizontales.Este sistema constructivo utiliza un sistema estático para la transmisión de las acciones.

Solución de entrepiso. . por medio de las llaves de cortante entre las losas y una efectiva unión vigalosa. El sistema de piso utilizado puede garantizar la hipótesis de entrepiso rígido. asegurando una adecuada distribución de las cargas gravitatorias y las acciones sísmicas a los elementos del sistema de rigidización.

. lo que trae como consecuencia una forma de respuesta ante cargas horizontales de naturaleza dinámica muy difícil de predecir y en general una mala forma de transmisión de estas acciones. Según las instrucciones para el proyecto estructural. lo cual enrarece el trabajo espacial de la estructura. es decir. un pórtico con vigas continuas.Este sistema posee una gran diferencia en las formas de respuesta de las líneas de resistencia principales. columnas biarticuladas (con su mayor rigidez en este plano) y paredes de contraviento en la dirección perpendicular a las losas doble T y columnas biarticuladas (con su menor rigidez en este plano) y paredes de contraviento en la dirección paralela a las losas doble T de piso. la distribución de los paneles de tímpano puede cambiar de un nivel a otro.

Distribución no regular de los elementos verticales de rigidez. . Modelo dinámico correspondiente.

grandes desplazamientos laterales que pueden incrementar considerablemente los efectos P-Delta y con ello la pérdida de estabilidad general del edificio. en el primer nivel abierta.El Sistema Constructivo Girón se caracteriza por poseer una planta baja. es decir. . a expensas de grandes rotaciones plásticas y. por consiguiente. Lo anterior trae como consecuencia una mala distribución de rigidez en la altura y la formación de piso blando o débil. donde sólo existen como elementos de rigidez a cargas horizontales los pedestales o columnas largas y en los restantes niveles se asegura la rigidez lateral sobre la base de la disposición de los paneles considerados como tímpanos formando marcos de contraviento de gran rigidez en comparación con la existente en la planta baja. esto está asociado a la formación de un mecanismo de disipación de la energía no deseado (mecanismo de columna) basado en la formación de articulaciones plásticas en la base de las columnas.

. donde el acero dispuesto en las zonas próximas a los nudos puede trabajar a tensiones superiores a sus valores de fluencia. Viga-losa: adecuada para garantizar el trabajo del sistema de piso como diafragma de rigidez en su plano y la transmisión de solicitaciones a los elementos verticales de la estructura producidas por las cargas gravitatorias o cargas horizontales de viento.Uniones. la transmisión de solicitaciones a los elementos verticales de la estructura a través del nudo no es efectiva. Para las acciones sísmicas. ya que el refuerzo superior dispuesto antes de la fundición ¨in situ¨ de la unión prácticamente no atraviesa el nudo. solicitaciones estas para las cuales el acero y el hormigón trabajan en el rango elástico.

. La transmisión de las fuerzas cortantes producidas por acciones sísmicas se realiza de forma no satisfactoria ya que al no existir estribos en el nudo.Columna-columna: permite la transmisión de un nivel a otro de bajas solicitaciones de momentos flectores y fuerzas cortantes. transmite preferentemente fuerzas axiales. es decir. no existe capacidad para el desarrollo de los mecanismos de puntal y armadura necesarios para el correcto desempeño de la unión.

. originando respuestas diferentes en los distintos sentidos de actuación del sismo. la respuesta alterada post elástica del puntal de compresión hace prácticamente impredecible la forma del tipo de respuesta del sistema estructural. Al no poder asumirse el modelo de puntal y armadura para el tímpano trae como consecuencia que ante grandes ciclos histeréticos de cargas.Panel de tímpano-marco: garantiza la estabilidad del panel en la dirección perpendicular a su plano y solo el puntal de compresión en el marco.

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no modifican el comportamiento de la estructura y aseguran la estabilidad y la autoportabilidad de estos elementos. .Elementos no estructurales-estructura: en general. las soluciones de elementos no estructurales son adecuadas.

. Plato-vaso: la solución de vaso para zonas sísmicas (Vaso VS-3) introducida después del terremoto de Pilón de 1976 es adecuada para transmitir el plato las acciones provenientes de la superestructura.Pedestal-vaso de cimentación: basada únicamente en el embebimiento del pedestal o columna en el vaso resulta inadecuada para la transmisión de acciones de naturaleza dinámica.

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Modelo SAP 2000 de un edificio Girón .

pedestales.Sistema SAE (Sistema Abierto de Esqueleto). vigas. número de pisos. cuya adecuada interrelación resulta en edificaciones provistas de un carácter que debe ser coherente con las funciones que en ellas se desarrollan. . El catálogo de los elementos del SAE contempla varias series de elementos: losas. los edificios pueden producirse a partir de componentes de uso múltiple normalizado y la planificación y el diseño de cada proyecto es una cuestión de evaluar. El Sistema Abierto de Esqueleto (SAE) ha sido concebido basándose en los principios de la tipificación abierta. escoger e integrar componentes y subsistemas. De esta forma. tanto desde el punto de vista dimensional como resistente. columnas. declara su aplicación en un amplio número de programas de uso masivo. convenientemente ordenados. así como ciertas cargas características de uso. cuya interrelación permite una amplia gama de esquemas volumétricos para diferentes estados de carga. paneles. etc.. intercolumnios y puntales. Cualquier programa arquitectónico se traduce físicamente en la combinación de determinados parámetros: dimensiones y cantidad de luces.

en el sentido de las losas. En ambos casos. Este efecto negativo puede ser sensiblemente reducido mediante la utilización de plantas típicas de geometría sencilla.El sistema ha sido concebido de forma que las columnas principales soporten solamente las cargas gravitatorias. y paneles prefabricados de 150 mm de espesor. los tímpanos están formados por columnas ó pedestales iguales a las columnas y pedestales principales. igualmente provistos de cajuelas y barras salientes. Esto resulta especialmente importante en los edificios a construir en zonas sísmicas como es la zona en que se encuentra este. una limitante a la hora de componer las plantas. los tímpanos van situados en el espacio libre entre estas. se desplazan las mismas para habilitar una franja de 300 ó 600 mm de ancho que permita la continuidad. Las cargas horizontales debidas a sismo o viento son tomadas por tímpanos dispuestos tanto en el sentido de las vigas como de las losas. . en edificios anchos. sin lugar a dudas. con una disposición simétrica de los tímpanos que logre la mayor coincidencia posible entre el centro de masa y el centro de rigidez del edificio. En el sentido de las losas. pero provistos de cajuelas y barras salientes. El hecho de que los tímpanos deban corresponderse verticalmente en toda la altura del edificio constituye. tales como las cajas de ascensores. la unión se realiza mediante la soldadura de las barras salientes y el llenado en obra con hormigón. con la colaboración o no de otros elementos rigidizadores.

. medida desde el eje de la columna hasta el extremo del voladizo.Elementos principales del sistema. Las vigas que van hacia el exterior presentan voladizos unas de 900 mm y otras de 2100 mm de longitud. de 200 mm de espesor. presentan además para facilitar el paso de las instalaciones dos huecos de 200 mm de diámetro. estas losas se apoyan simplemente en las vigas. pretensadas. • Losas: Las losas son de tecnología Spiroll. estas se consideran simplemente apoyadas en las mensuras de las columnas. a una distancia de 1200 mm cada uno del centro de la luz. • Vigas: Las vigas son compuestas de sección canal invertida. formada por dos vigas prefabricadas de sección rectangular de 250x500 mm cada una y una banda superior hormigonada en el lugar de 900 mm de ancho y una altura igual al espesor de la losa utilizada. presentan seis huecos longitudinales de 150 mm de diámetro cada uno. 1200 mm de ancho y luces modulares de eje a eje de columna de 6000 y 7200 mm.

como son: Soportar los elementos de cierre de fachada. permite el desplazamiento del plano de fachada. Conformar patios interiores. muros de albañilería o cualquier otra solución. en el caso de las columnas de 400x600 mm presentan las mensulas en la cara de 600 mm. estas presentan ménsulas metálicas para el apoyo de las vigas principales. . las columnas son de 400x400 mm y 400x600 mm. • Vigas de cierre: En el sentido de las losas se disponen vigas de cierre. Colaborar a la rigidez del entrepiso al conformar. una vez hormigonada la junta un cerramento perimetral.• Columnas: El puntal del sistema es de 3600 mm de nivel de piso terminado (NPT) a nivel de piso terminado (NPT). sean estos paneles verticales u horizontales específicos del sistema. otros elementos prefabricados especialmente diseñados. Soportar las vigas de escalera cuando estas se ubican paralelas a las vigas principales. cuyos extremos se apoyan en las vigas principales y que pueden desempeñar diversas funciones. La unión entre columnas se produce mediante la soldadura de los casquillos metálicos dispuestos en los extremos de las mismas. la posibilidad de estas vigas de cierre de apoyarse en cualquier punto de la longitud de las vigas principales.

en este caso. tanto horizontales como verticales. Estas uniones soldadas quedan finalmente dentro del hormigón colocado en el lugar. La ubicación altimétrica y la nivelación de los paneles se llevarán a cabo mediante la manipulación de dispositivos auxiliares. y se recuperan los dispositivos auxiliares. la escalera puede situarse en cualquier punto de la longitud de las vigas principales. elementos de muros cortinas metálicos. Todos los paneles disponen de dos ménsulas metálicas en su cara interior lo que le permite apoyarse en las vigas principales o en las de cierre. de cara a poder dotar a cada edificio de carácter y expresión particular. • Soluciones de cierre: El sistema contempla diversas alternativas de soluciones de cierre de fachada. en estas mismas. según el caso. . en el sentido de las losas en vigas de cierre y en el sentido de las vigas principales. se sueldan entonces las ménsulas del panel a los insertos de las vigas de cierre. En estos casos la escalera se apoya a nivel de entrepiso en una viga principal. la utilización de productos industriales para la protección solar. desde la utilización de series de paneles. o a las barras salientes de las vigas principales. hasta la albañilería tradicional. específicos del sistema SAE. Los elementos de cierre se apoyarán siempre.• Escaleras: La ubicación de las escaleras paralelas a las losas solo es recomendable en luces de losas de 6000 y 7200 mm. y a nivel del medio puntal en un panel colgado de la otra viga principal. pasando por paneles prefabricados especialmente diseñados.

La unión columna-pedestal es igual a la unión columna-columna. lo que le permite adecuarse a diferentes profundidades del estrato resistente de cimentación. 1400. con una razón de crecimiento de 900 mm. Principales uniones del sistema y sus características. 2270.• Profundidad de cimentación: El sistema contempla series de pedestales de iguales secciones que las columnas y longitudes variables. en un plato hormigonado en el lugar. Empotramiento del vaso prefabricado en el plato hormigonado en obra. . 2420. en el hormigón colocado en obra del plato. • Solución de cimentación de los pedestales y columnas principales: La solución básica de arranque del edificio en el cimiento es a partir del pedestal empotrado en un vaso prefabricado empotrado a su vez. La unión se produce el empotramiento de las patas de acero del vaso prefabricado.

.Empotramiento del vaso prefabricado en el plato hormigonado en obra.

Empotramiento del pedestal en el vaso. al llenar la holgura con hormigón. La junta se produce mediante el empotramiento del tramo inferior del pedestal en el interior del vaso. .

En todos los casos el apoyo es estable. no obstante. Las vigas se apoyan en las ménsulas metálicas de las columnas de dos formas distintas dependiendo de que se apoyen en un extremo o estén provistas de voladizo. se practica como medida de seguridad un cordón de soldadura entre las planchas de apoyo de las vigas y el borde superior de las ménsulas.Apoyo de la viga en la ménsula de la columna. .

La unión se produce mediante el hormigonado en obra de la banda comprendida entre los extremos de las losas de luces vecinas. De cualquier forma que las vigas puedan tener o no voladizo en cada uno de sus extremos y a su vez estos voladizos-en el caso de los de 2100mm-pueden llevar distintos tipos de malla de refuerzo. Las losas se apoyan en las vigas principales.Junta entre vigas principales y losas. . las posibilidades combinatorias son muy grandes. Las barras salientes de las vigas quedan embebidas en esta banda posibilitando el trabajo conjunto de las vigas prefabricadas y la banda con una viga compuesta.

El borde lateral de las losas Spiroll está diseñado de forma que al llenar con mortero la holgura entre dos losas vecinas se posibilite el trabajo conjunto de ambas. .Junta lateral entre losas.

Comoquiera que el panel de tímpano asociado a pedestal siempre es 300mm menor que éste. Arranque del tímpano en el cimiento. La composición y dimensiones de los tímpanos varían de acuerdo con la disposición de estos y las dimensiones de las columnas y luces de viga o losa a que están asociados. .Junta entre tímpanos. Las juntas se realizan soldando las barras enfrentadas de los elementos vecinos. colocando el acero adicional necesario y hormigonando la holgura. el nivel de apoyo de las columnas siempre se producirá 100mm más alto que el de los paneles asociados a ellas. El apoyo del panel de tímpano asociado a pedestal se produce siempre 200mm más alto que el del pedestal correspondiente. Esto es lo que permite la coincidencia vertical de las cajuelas de ambos elementos. Los tímpanos se forman mediante la unión de pedestales o columnas y paneles provistos de cajuelas y barras salientes.

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La soldadura puede ser perimetral o sólo en los vértices. .Junta entre columnas y pedestales o columnas principales. La unión se produce mediante la soldadura de los casquillos extremos de los elementos. según el tipo de columna.

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Método de la columna ancha .Modelo SAP 2000 de un edificio SAE.

Modelo SAP 2000 de un edificio SAE. Método de los elementos finitos .

Ministerio de Educación Superior. et al: Sistemas constructivos utilizados en Cuba.. 1987. L. ISPJAE. et al: Sistemas constructivos utilizados en Cuba.Bibliografía • Maspons González del Real. L. Tomo I. La Habana 1986.. La Habana 1986. • Medina Sánchez. Tomo II. . et al: Prefabricación. Ministerio de Educación Superior. R. • Medina Sánchez.