La prefabricación es un método industrial de producción de elementos o partes de una construcción en planta o fábrica y su posterior instalación o montaje en la obra.
Esta técnica, que ha tenido un enorme desarrollo a nivel mundial, presenta claras ventajas cuando se requiere utilizar elementos repetitivos y/o industrializar las faenas de construcción y mejorar su productividad. Entre ellas se destacan las siguientes:
1. Uso múltiple y repetitivo de encofrados o moldajes.
2. Reducción de plazos de construcción.
3. Organización similar a una fábrica, con mayor grado de mecanización, mano de obra estable y especializada, aprovechamiento de las ventajas de la normalización y producción en serie.
4. Mayor facilidad para un adecuado control de calidad.
5. Menor formación de juntas de hormigonado.
6. Posibilidad de aplicar técnicas de pretensado, curado acelerado, etc.
La prefabricación puede llegar a ser aplicada a elementos de hormigón simple, como soleras, tubos, bloques, ladrillos, etc; a elementos sencillos de hormigón armado como postes y pastelones, y a sistemas mas sofisticados como losas, vigas,columnas.
a continuacion se presentan algunos:
A) Adoquines.
B) Baldosas.
C) Soleras.
D) Bloques huecos de hormigón de cemento.
E) Pastelones.
A) Adoquines
Los adoquines se destinan a servir de pavimento. Su campo de aplicación es muy variado, desde una entrada vehicular hasta enlaces de carreteras, losas de estacionamiento de aviones, etc.
Su forma y espesores (6 – 8 - 10 cm), tienen relación directa con la resistencia de los pavimentos.
Aspecto de un adoquin.
características más relevantes a considerar son:
Aspecto: Deben presentar un aspecto compacto, sin fisuras, ni descascaramiento, saltaduras o cualquier otra irregularidad que pueda interferir con su correcta colocación. Sus aristas deben ser lisas y regulares en toda su longitud.
Tolerancia dimensional: Las medidas de largo y ancho de los adoquines no deben variar en mas de 2 mm con respecto a las medidas nominales fijadas por el fabricante. El espesor debe estar comprendido dentro de –2 mm y + 5 mm del espesor nominal.
Peso Unitario: El peso unitario de los adoquines, secados al horno, no debe ser inferior a 2200 kg / m3.
Resistencia a la compresión: Se definen dos niveles de resistencias características a la compresión: 350 y 450 kgf/cm2. La selección de resistencia se hará conforme al diseño del pavimento.
Absorción: El porcentaje máximo de absorción debe ser 7% como promedio y de 8% en adoquines individuales. Este requisito es aplicable en zonas donde se producen ciclos de hielo-deshilo.
Resistencia al Desgaste: Presentan en general una buena resistencia al desgaste, sin embargo, en determinadas condiciones, se podrá exigir el cumplimiento de esta propiedad, aceptándose un desgaste de 15 cm3 / 50 cm2, correspondiente a una pérdida de espesor inferior a 3 mm.
Criterios de Aceptación y rechazo:
-El muestro debe corresponder al 1 % de los adoquines de la partida, con un mínimo de 5 unidades para cada ensayo.
-Se aceptan sin observaciones las partidas de adoquines que cumplan, en todos los ensayos con los valores promedios indicados anteriormente.
-En caso de que algunos de los valores resulten insuficientes, se repetirá el ensayo correspondiente con el doble del número de unidades (10 adoquines).
-Se rechaza la partida de adoquines que, en definitiva, no satisfaga todos los valores promedios y mínimos exigidos, luego de haber repetido todos los ensayos que correspondiera.
Ensayo de adoquines
El número de probetas a ensayar es 5 por cada 5000 adoquines o por cada jornada diaria de trabajo.
Ensayo de compresión
Para efectuar este ensayo se requiere de una prensa con una capacidad de carga compatible con la resistencia de estos elementos, aplicada a una velocidad de aproximadamente 25 kg/cm2 por segundo. Las muestras a ensayar se deben encontrar en estado de humedad en equilibrio con el ambiente, recomendándose un periodo de almacenamiento de no más de 4 días en laboratorio, con circulación natural de aire alrededor de las probetas.
Previo al ensayo es necesario tener determinada el área total y el área neta de cada adoquín. Se define como área neta aquella que queda comprendida entre los chaflanes. La probeta se ubica en la máquina de manera que su cara de desgaste quede en un plano horizontal y que sus ejes principales coincidan con las placas de la prensa.
La carga se aplica sin impactos y de manera uniforme hasta el límite en que la carga no pueda ser sostenida. La máxima lectura se anota en el registro. La resistencia a la compresión de cada unidad se calcula dividiendo la carga máxima anotada por el área neta del adoquín.
Calculo de la resistencia característica:
La resistencia característica se determinará con los resultados de los 5 ensayos realizados y su valor se define como el valor promedio menos 0,43 veces el rango de la muestra.
Determinación de la absorción
El adoquín se sumerge en agua a temperatura ambiente (15ºC a 25ºC) durante 24 horas.
Luego se deja drenar libremente durante 1 minuto, procediéndose a secar sus superficies con un paño seco.
Se pesa el adoquín, obteniéndose el peso saturado Pn.
Posteriormente se coloca el adoquín en un horno a temperatura constante entre 100ºC y 105ºC, durante 24 horas a lo menos y hasta que dos pesadas sucesivas, con dos horas de intervalo, muestren una perdida de peso no superior al 0,2 % entre una y otra. El peso así obtenido será el peso seco Ps. Se calcula el porcentaje de absorción de acuerdo a la expresión.
A (%) = Pn – Ps /Ps x 100
Determinación de la resistencia al desgaste
Se puede aplicar la norma ASTM C418-76 para determinación de resistencia al desgaste de hormigones por el método del chorro de arena.
Para su realización se requiere de un equipo especial de chorro de arena capaz de entregar una presión controlada de 7 kg/cm2, provisto de una pistola terminada en una boquilla de 6.35 ± 0.02 mm de diámetro interior. Como abrasivo se utiliza arena de sílice de tamaño comprendido entre 0.85 y 0.60 mm.
Las muestras se ensayan en condición saturada y secas superficialmente.
El ensayo se realiza aplicando el chorro de arena perpendicular a la superficie de la muestra, a una distancia de 76 ± 2.5 mm de la boquilla, con una presión de aire de 60 ± 1 lb/pl2; el flujo de abrasivo debe ser de 600 ± 25 g/min y la duración del ensayo de 1 minuto.
El ensayo se repite en un mínimo de 8 puntos diferentes de la superficie.
La determinación del volumen del material extraído se hace llenando las cavidades con arcilla para modelar de densidad conocida.
El resultado se expresa como el volumen de material extraído por unidad de superficie, aproximado a 0.01 cm3/cm2.
B) Baldosas
Son elementos de mortero de cemento, destinados a pavimentos. Se emplean en construcciones a la intemperie, interiores de viviendas, pavimentos industriales y recintos húmedos. En general, donde se requieren pisos lisos, no absorbentes y de fácil limpieza.
Según su textura superficial, las baldosas pueden ser lisas o en relieve. Según su elaboración se dividen en:
Baldosas al seco: Constituida por dos capas de mortero; una inferior formada por arena y cemento, una superior constituida por cemento, un material inerte y pigmentos destinados a dar a la baldosa el color deseado. Los morteros de ambas capas se emplean húmedos.
Baldosa al líquido: Es aquella que esta formada por tres capas de mortero; una inferior compuesta de arena y cemento; una intermedia llamada capa secante, compuesta de una mezcla seca de arena fina y cemento, y una superior formada por cemento, un material inerte y pigmentos ( Esta última capa se aplica en estado líquido).
Las baldosas tienen las siguientes dimensiones:
Dimensiones de Baldosas.
El espesor de la capa superior debe ser a lo menos 2 mm. En las baldosas con estrías no debe ser inferior a 1 mm medido bajo el fondo de la estría.
Las baldosas no deberán tener defectos que puedan afectar su durabilidad o resistencia.
A. Criterios de Aceptación y rechazo
Para los ensayos se seleccionan baldosas representativas del lote completo por calificar.
Se toma el 1 por mil del lote con un mínimo de 15 baldosas.
Cada muestra se marca de modo que puedan ser identificadas en cualquier momento.
B. Propiedades Físicas y mecánicas
Se presenta en la tabla siguiente:
Propiedades Mecánicas de las Baldosas.
Ensayo de baldosas
Resistencia al choque
Para este ensayo se usan 5 baldosas enteras y secas.
Procedimiento:
La baldosa se apoya horizontalmente sobre una capa de arena de 2 cm de espesor, y se deja caer sobre el centro de ella un martinete de 590 gr de peso, con su extremo redondeado. El ensayo se inicia desde una altura de 12 cm, la que se aumenta 1 cm después de cada golpe.
La resistencia al choque se expresará como la altura de caída antes de producir la rotura.
Resistencia a la flexión
Se determina sobre 5 probetas de 200 mm de ancho. Los apoyos deben estar constituidos por dos piezas de madera de 20 x 20 mm, separados 170 mm entre si. La carga se aplica en el punto medio y se transmite por un semicilindro de madera de 20 mm de radio.
El ensayo se realiza en una prensa hidraulica de capacidad adecuada provista de un manómetro o utilizando un dispositivo.La carga se aplica llenando un recipiente con arena, el que se pesa para determinar la carga de rotura.
Procedimiento:
Colocada la baldosa sobre los apoyos se aplica una carga creciente hasta que se produzca la rotura. Las baldosas acanaladas en un solo sentido se ensayan colocando los apoyos paralelos a las estrías.
El resultado del ensayo se expresa por la carga media en kilogramos.
Resistencia al desgaste
Se ensaya como mínimo 3 muestras del mismo material en estudio.
Del centro de la baldosa se cortan dos trozos de aproximadamente 40 cm2 de superficie, los que se secan al horno durante 24 horas entes del ensayo.
Procedimiento:
Para efectuar el ensayo se requiere de una máquina especial provista de un disco de fierro fundido que gira en torno a un eje vertical.
La muestra se coloca sobre el disco, en un sujetador adecuado que la haga girar lentamente. Como material abrasivo se usa granate cálcinado del tipo almandino de granulometria normalizada.Despues de 4 ciclos de 55 revoluciones cada uno se determina la perdida de peso de la baldosa.
El grado de desgaste se calcula como la diferencia de los pesos iniciales y finales dividida por la superficie de cada probeta.
Resistencia a la compresión
Se ensaya un minimo de 5 probetas.
Procedimiento:
Para el ensayo de compresión se confeccionan probetas cúbicas formadas por dos trozos de la misma baldosa.
En las baldosas acanaladas, las estrias deben alisarse con una pasta de yeso y cemento en proporción 1:1 en volumen.
El ensayo se efectua despues de 7 dias de pegadas las baldosas que forman la probeta. La prensa de ensayo debe tener una capacidad adecuada y permitir la medida de las cargas con la exactitud que amerita.
El esfuerzo de compresión se calcula dividiendo la carga máxima por el promedio de las secciones superior e inferior de cada probeta.
Nota: Debido a las solicitaciones que denben resistir las baldosas, los factores mas importantes a controlar, son la resistencia a la flexion, desgaste y choque. La resistencia a la compresion es solo un indice relativo de la calidad del hormigón.
C) Soleras
Son elementos de hormigón de forma prismática, destinados a servir de límite entre calzadas y veredas. También se usan como restricción lateral en pavimentos de adoquines.
Soleras Tipo A
Longitud de 90 cm y como sección transversal un rectángulo de 16 cm de base y 30 cm de alto, con un corte triangular de 15 cm de altura y 4 cm de base en una de sus esquinas superiores.
Soleras Tipo B
Longitud de 50 cm y como sección transversal un rectángulo de 12 cm de base y 25 cm de alto, con un corte triangular de 15 cm de altura y 4 cm de base en una de sus esquinas superiores.
Soleras Tipo C
Longitud de 50 cm y como sección transversal un rectángulo de 10 cm de base y 25 cm de alto, con un corte triangular de 12 cm de altura y 2 cm de base en una de sus esquinas superiores.
En forma complementaria se emplean soleras curvas, que son de las mismas dimensiones pero tienen una curvatura en su longitud. La elección del tipo de solera esta determinada por las características del pavimento, espesor y diseño, y la importancia de la vía en que se esta empleando.
Criterios de aceptación y rechazo:
-De cada tipo y lote se debe tomar una muestra constituida por 3 soleras para cada ensayo.
-Se acepta la partida si los valores obtenidos en los ensayos son iguales o superiores a los indicados en la tabla de ensayos.
-Si alguno de los valores fuera insuficiente, se repite el ensayo con una nueva muestra de 6 unidades.
-Se acepta la partida si las muestras cumplen con los mínimos establecidos para el o los ensayos repetidos.
-Se rechaza la partida cuando alguno de los valores obtenidos (individual o promedio) aún es insuficiente.
ensayos a soleras.
Ensayos a soleras
De cada tipo y lote se toma una muestra de 3 soleras para cada ensayo.
Ensayo a la flexión
Para efectuar este ensayo se requiere de una prensa de tamaño tal que permita introducir la solera completa; alternativamente se podrá utilizar un marco rígido de acero, con un gato hidráulico de capacidad adecuada provisto de un manómetro calibrado para medir las cargas.
El ensayo se realiza con la solera apoyada por su cara posterior en dos maderas de 5x5 cm de sección. Para la solera tipo A la luz es de 50 cm; para las B y C la luz se reduce a 30 cm.
Se aplica la carga en el centro de la luz, a Través de otra madera, que se ajusta al perfil de la cara con rebaje y que tiene por largo, el alto de la solera.
Se anota la carga máxima aplicada para producir la rotura.
Ensayo de impacto
Para la realización de este ensayo se debe disponer de una bola de acero con un peso de 3200 g y una guía vertical graduada en centímetros con un pie de apoyo. La solera se coloca apoyada sobre los listones de madera, en igual forma que para el ensayo de flexión y se deja caer en el centro de ella la bola de acero. Inicialmente esta se deja caer desde 5 cm de altura, aumentando sucesivamente la altura de 5 en 5 cm hasta llegar a 40 cm. Luego se sigue incrementando la altura de caída en un centímetro cada vez, hasta alcanzar la rotura o sobrepasar la exigencia.
En la regla vertical se desliza un anillo que indica el lugar para dejar caer la bola. Se anota la altura de caída necesaria para producir la fractura de la solera.
Ensayo de compresión
Se hace sobre probetas cúbicas de 10 cm de arista o testigos cilíndricos de 15 cm de diámetro, cortados de la parte interior de las soleras.
Este ensayo tiene la complicación del corte, por lo que solo se hace en forma esporádica.
Para efectuarlo, además de una prensa de ensayo se debe disponer de un equipo especial para el corte con disco diamantado, o una testiguera, y accesorios para el refrentado de las probetas.
Nota: Por las solicitaciones que resisten las soleras son más importantes de verificar la resistencia a la flexión y al impacto. La resistencia a la compresión es solo un índice de calidad del hormigón, la cual es conveniente controlar por medio de probetas cúbicas o cilíndricas moldeadas a partir de muestras del hormigón fresco.
D) Bloques huecos de hormigón de cemento
Es un elemento de hormigón con forma de paralelepípedo, de base rectangular o cuadrada, destinado a ser usado como unidad de albañilería. Normalmente tienen huecos, los que alcanzan hasta un 50 % de su volumen bruto.
La exigencia de absorción máxima no se aplica a los bloques de ancho igual o inferior a 100 mm, los que no se deben usar en muros exteriores.
Al momento de la entrega, los bloques no deben contener mas del 40% de la cantidad de agua fijada como absorción máxima.
Las condiciones de aceptación o rechazo son las siguientes (Nch 181 of.67).
Bloques huecos, resistencia y absorción.
Bloques huecos – exigencias dimensionales.
Ensayos de bloques de hormigón
Compresión
La resistencia a la compresión se determina sobre un mínimo de 5 probetas.
Procedimiento:
Para realizar este ensayo se requiere de una prensa con una capacidad mínima de 50 toneladas. Se aplica la carga en forma similar de cómo trabaja el bloque en el muro. Las caras de apoyo y aplicación de carga deben ser refrentadas para que queden lo mas paralelas posible y permitan que la carga se reparta uniformemente. La probeta se coloca centrada en la prensa, y se somete a carga hasta producir la rotura. La tensión de rotura se calcula, dividiendo la carga máxima por el promedio de las áreas brutas superior o inferior de cada bloque.
Nota: Cuando los bloques se destinan a la construcción de albañilería armada se debe efectuar el ensayo de resistencia a la compresión de prismas de albañilería.
Absorción de agua y contenido de humedad
Para ambos ensayos se utiliza una probeta.
Procedimiento:
Se determinan los siguientes pesos:
Peso del bloque sumergido y suspendido (Pss). Se sumergen los bloques durante 24 horas (hasta peso constante) en agua a temperatura entre 15 y 25 ºC. Luego se pesan sumergidos en agua (colgando de un alambre).
Peso saturado (Ph).Los bloques sometidos al proceso anterior se sacan del agua, se dejan estilar durante un minuto, sobre una malla de alambre y se les seca el agua superficial con un paño. Luego se pesan.
Peso seco (Ps). Los bloques se colocan en un horno a una temperatura de entre 110º y 115ºC, durante 24 horas o hasta obtener peso constante. Luego se pesan.
Calculo de la absorción y del contenido de humedad
Absorción (kg / m3)
Ab = Ph – Ps/Ph-Pss x 1000
Absorción como porcentaje del peso de la muestra seca (A1 %)
A1 = Ph – Ps /Ps x 100
Contenido de humedad (C %)
C = Pm – Ps /Ph-Ps x 100
En que
Ph = Peso al aire de la muestra saturada (kg)
Ps = Peso de la muestra seca (kg)
Pss = Peso de la muestra sumergida y suspendida (kg).
1000 = Peso del agua a 4ºC (kg / m3)
Pm = Peso de la muestra al momento de seleccionarla (kg)
E) Pastelones
Son elementos de hormigón destinados a servir de pavimento. Tienen formas y dimensiones variadas: cuadrados, rectangulares, hexagonales, etc. También difieren en su terminación, que pueden ser lisa, coloreada, con el árido grueso a la vista, etc.
Deben tener cantos vivos y llenos, superficies lisas exentas de trizaduras y grietas. Deben ser de color uniforme y poseer una distribución pareja de áridos en toda su superficie. Al ser golpeada con un martillo deben emitir un sonido agudo. Sus dimensiones van desde 25 x 25 cm hasta 80 x 80 cm, con espesores entre 4 y 5 cm.
El control de calidad de producción se puede realizar en base a probetas cúbicas moldeadas a partir del hormigón fresco y ensayadas a compresión a los 7 y 28 días. Para determinar la calidad del producto final es suficiente el ensayo a la flexión que puede ser implementado en la fabrica.
Aspecto de un pastelón.
Criterios de aceptación y rechazo:
-Se aceptarán sin observaciones las partidas de pastelones que cumplan con los valores promedios y extremos indicados.
-En caso que alguno de los valores resulte insuficiente se repite el ensayo correspondiente con el doble de número de muestras (10 pastelones).
-Se rechaza la partida de pastelones que, en definitiva, no satisfaga los valores promedios y mínimos exigidos, luego de haber repetido los ensayos que correspondiera.
exigencias de resistencia de pastelones.
Ensayos de pastelones
Flexión
Equipamiento :
Para efectuar el ensayo se requiere de un marco rígido, provisto de un gato y un manómetro, que aplique la carga en forma creciente hasta producir la rotura.
Como apoyo se utilizan dos piezas de madera de cantos rectos. La carga se aplica por intermedio de un semicilindro de madera de 10 mm de radio.
Procedimiento :
La superficie de carga y las de apoyo deben alisarse con mortero de proporción 1:1 cemento-arena fina. La luz entre los apoyos debe ser inferior en 5 cm a la longitud del pastelón a ensayar.
Generalmente el ensayo se realiza sobre probetas de 50 cm de largo por 20 cm de ancho, aplicando una carga central. Los apoyos deben ubicarse paralelamente y a igual distancia del canto exterior en ambos extremos.
La carga debe ser distribuida con una media caña de aproximadamente 10 mm de radio ubicada en el centro del pastelón y paralela a los apoyos, a través de todo el ancho.
Resistencia al desgaste
Las probetas empleadas son prismas de 6 x 6 cm cortados de pastelones o de las fracciones obtenidas del ensayo a flexión.
Compresión
La prensa de ensayo debe tener una capacidad de 6000 kg y permitir el aumento de carga en forma progresiva y sin golpes. La velocidad de avance de la cabeza móvil de la máquina no debe ser mayor a 1 mm/min.
La medida de las cargas aplicadas se debe hacer con una aproximación de ± 2 %. La resistencia a compresión se mide sobre probetas cúbicas cortadas del pastelón, de arista igual al espesor del mismo. Las superficies de aplicación de carga deben ser refrentadas antes del ensayo.
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