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CONTRATO PARA EJECUCiÓN DEL PROYECTO CERAMICA SANTIAGO S.A. V/S FONDO NACIONAL DE DESARROLLO TECNOLOGICO Y PRODUCTIVO FONTEC-CORFO. (

Informe de Final al 30 de Septiembre del 2002

INVESTIGACiÓN Y DESARROLLO DE PRODUCTOS CERAMICOS DE GRANDES DIMENSIONES Y PANELES CERAMICOS PREFABRICADOS. Código proyecto: 199-1914

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INVESTIGACiÓN Y DESARROLLO DE PRODUCTOS CERAMICOS DE GRANDES DIMENSIONES Y PANELES CERAMICOS PREFABRICADOS.

En Junio de 1977 se constituyó legalmente la sociedad comercial Concorde S.A., con el principal fin de realizar operaciones de importaciones y exportaciones. En abril de 1981, la compañía cambio su objetivo social a actividades industriales, realizó un aumento de capital y modificó su razón social a Cerámica Santiago Ltda .. A fines de 1981, inició la operación en la planta de Batuco, en la comuna de Lampa, con una capacidad de producción de 400.00 ladrillos Hércules I mes. Durante 19866 se amplió su capacidad de producción a 1.200.000 ladrillos Hércules I mes. A partir de 1991, la compañía realizó inversiones destinadas a mejorar la productividad de la planta de Batuco, lo cual permitió alcanzar una capacidad de producción de 2.400.000 ladrillos Hércules I mes. Durante Enero de 1997 se realizaron las inscripciones para perfeccionar legalmente la transformación de la sociedad Responsabilidad Limitada a una Sociedad Anónima quedando en definitiva con el nombre de Cerámica Santiago SA Cerámica Santiago S.A. se ha propuesto sacar al mercado de la construcción en Chile, una serie de nuevos productos fabricados de arcilla cerámica, básicamente deferentes en su tamaño a los actualmente existentes en el mercado nacional, hechos a máquina, productos que hasta esta fecha no eran posibles de obtener debido a las limitaciones de las fábricas dedicadas al rubro en nuestro país, situación que ha cambiado en forma radical desde la puesta en producción de la nueva planta que Cerámica Santiago S.A. ha inaugurado en el mes de Enero del año 1999, fábrica que cuenta con tecnología de punta y a un nivel de las mejores del mundo, y que permitirá desarrollar y obtener productos de una calidad muy superior y de características físicas que eran imposibles de obtener hasta el día de hoy en nuestro país. La nueva fábrica se encuentra en plana producción para productos cerámicos de tamaños y características utilizadas desde muchos años, y se encuentra ubicada en la 2

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localidad de Batuco - Comuna de Lampa, a solo 32 km al norte de la ciudad de Santiago. Su capacidad actual de fabricación supera las 28 mil toneladas al mes, en una cantidad superior a los 11 millones de ladrillos mensuales. Es así, que debido a la incorporación en el área de la construcción de conceptos relacionados con economía de materiales y búsqueda de nuevas soluciones constructivas, Cerámica Santiago S.A. se encuentra desarrollando e implementando un tabique compuesto de elementos cerámicos. Se contempla diseñar elementos cerámicos de grandes dimensiones, ladrillos tipo murete, que permitan una gran rapidez y facilidad en la confección de los elementos principales de albañilería que componen una vivienda convencional. La necesidad de tener elementos de grandes dimensiones para modelar las paredes exteriores e interiores de las viviendas, la posibilidad de poder cubrir grandes vanos en la ejecución de una losa, y la alternativa de ejecutar muros, ya sea estructurales o confinados, con pocos elementos, es una necesidad que ha encontrado eco últimamente en las empresas constructoras y afines, ya que existe una gran competitividad en el mercado inmobiliario, y cada día se hace sentir en mayor proporción la necesidad de obtener rendimientos sobresalientes, debido al aumento de la mano de obra especializada. Los resultados y conclusiones del proyecto, señalan que la implementación de soluciones de tabiquería a partir de la incorporación de elementos cerámicos de grandes dimensiones deberían ser bastante utilizadas en la construcción, dado que ofrecen a los supuestos clientes una gama de ventajas que van desde la disminución de los costos fijos Y costos variables en la construcción de muros de tabiquería, como el aseguramiento de constar con mejores propiedades acústicas y térmicas, variables que hoy en día están tomando cada vez más importancia. Al mismo tiempo, pueden llegar a ser una solución simple y rápida para la confección de muros de albañilería confinada, sin embargo, su implementación como elementos estructurales dependerá de modificaciones de la normativa vigente.

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Tema l.

Exposición del problema, generalidades.

11.

Metodología, descripción de actividades realizadas.

111.

Ensayos y análisis en laboratorios especializados

IV.

Análisis de normativas

V.

Muros confinados, exteriores e interiores.

VI.

Tabiqueria interior

VII.

Análisis económico de la solución

VIII.

Análisis comparativo del proyecto vis soluciones existentes en el mercado

IX.

Resultados y conclusiones

XII.

Análisis económico

XIII.

Anexos.

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1.

EXPOSICiÓN DEL PROBLEMA, GENERALIDADES.

1.1

Resumen

Cerámica Santiago S.A. ha incorporado en sus procesos productivos tecnología de última generación, de esta forma ha estado produciendo unidades de arcilla cocida de mayor tamaño al que generalmente se encuentra en el mercado de la construcción. Nuestra empresa ha decidido incursionar en el área en la que se ha destacado en los últimos años, desarrollando productos destinados a ser utilizados en la construcción de albañilería de muros estructurales, tabiques separadores y de muros confinados no soportantes. Los productos que se producen y comercializan deben tener como característica primordial la obtención de una mayor economía, acompañado de una rapidez en la construcción y una alta calidad en el producto. 1.2

Justificación de la ejecución del proyecto tecnológico.

Nuestro país durante los últimos 15 años se ha caracterizado por ser un país conservador, esto derivado principalmente de los buenos resultados obtenidos el terremoto del año 1985, en el cual se demostró que nuestra ingeniería estructural es altamente preparada y solo comparada con las de Japón y EEUU. Sin embargo, esto mismo' ha traído como consecuencia que las proyecciones de innovación en materia tecnológica en la construcción, hallan prácticamente desaparecido. Obviamente, cuando un sistema estructural tiene buenos resultados, este será utilizado en la mayoría de las construcciones, sin embargo, deja de lado a posibles innovaciones que pueden traer los mismos resultados pero con un producto que ofrece un menor costo. En la actualidad, se ha producido una revolución en el mercado de la construcción, dado que ha entrado una fuerte componente nacional y extranjera con soluciones constructivas de menores costos y respaldadas por ensayos en laboratorios de materiales de prestigio a nivel nacional. En el mercado de la construcción y particularmente en la construcción de muros estructurales y no-estructurales, se han desarrollado una gran gama de productos, sin embargo, estos productos se han desarrollado desde la perspectiva de ofrecer al constructor rapidez y versatilidad y al mismo tiempo ofrecer propiedades térmicas que aseguren un buen confort para sus futuros moradores. 1.

Ventajas de esta modalidad de sistemas constructivos. Análisis general.

Las ventajas comparativas con respecto a soluciones tradicionales, van principalmente asociadas a conceptos relacionados con rapidez constructiva, aislación térmica y aislación acústica: •

Las soluciones constructivas y estructurales constituidas con estructuras de acero galvanizado o maderas son mucho más rápidas de construir que las soluciones tradicionales como la albañilería y el hormigón. Esta diferencia se produce principalmente 5

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por que los materiales que constituyen el sistema pueden implementarse en obra con rendimientos mayores debido a las dimensiones y las superficies que se pueden construir con pocos materiales y una reducida mano de obra. Al mismo tiempo, en este tipo de soluciones constructivas se evita el proceso de fraguado y endurecimiento del mortero, que le brinda las condiciones de habitabilidad y resistencia a estructuras conformadas por albañilería y hormigón. •

Debido a lo anteriormente expuesto, se produce inevitablemente una reducción de mano de obra y por ende, se logra una economía significativa de la construcción de la casa.

o

Generalmente este tipo de estructuras permita la implementación con bajos costos y gran agilidad constructiva de soluciones de aislación térmica. Este tipo de soluciones generalmente se coloca entre los montantes verticales, independiente si la estructura esta conformada por madera o acero galvanizado. Soluciones térmicas como el poliestireno expandido o la lana mineral, pueden entregar fácilmente la aislación requerida en cualquier parte del país (dependiente de la zonificación climática habitacional), con costos relativamente bajos.

•

Las soluciones con estructuras de este tipo permiten la incorporación de materiales que tiene altos coeficientes de aislación y absorción acústica, por lo cual producen excelentes características acústicas con bajos costos.

2.

Desventajas de esta modalidad de sistemas constructivos. Análisis general.

Las desventajas de estos sistemas constructivos van exclusivamente de la mano de dos factores que en nuestro país son decisivos al momento de elegir que material ocupar la ejecutar la construcción de casas: •

Deficiencias de diseño estructural:

Ninguna de las empresas que se dedican a proveer estos materiales de la construcción están avalados por normativas nacionales e investigaciones para evaluar su capacidad resistente. Los principales problemas de estos sistemas constructivos son: a)

No existe en Chile ninguna norma oficial de diseño o de materiales que avale el sistema constructivo. Es por este motivo que los diseños no se pueden controlar, ya sea por laboratorios de inspección o por los departamentos de inspección técnicos de las constructoras. Existen homologaciones a normativas extranjeras, pero abordadas desde un punto de vista muy general y no tomando como parámetro de referencia la condición sísmica de nuestro país.

b)

No existe ninguna evidencia experimental para determinar el comportamiento de estas estructuras. Cuando se menciona evidencia experimental se debe tener presente que no se ha realizado un programa de ensayos, avalado por alguna institución de investigación (Universidades, laboratorios de ensayos, etc.) en el ámbito nacional.

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c)

No existe ningún tipo de evidencia real sobre el comportamiento de este tipo de estructuras. Las estructuras de albañilería confinada y armada y estructuras de hormigón (con unidades de mayor altura a 7,1 cm) y estructuras de hormigón han pasado terremotos de intensidades superiores a 6 grados, en escala de Richter, con excelentes resultados. Esta evidencia física muestra que existe un comportamiento que puede correlacionarse con las variables de estudio, sin embargo, estructuras conformadas por estas nuevas metodologías no han sido implementadas en construcciones en nuestro país antes de la década de los 90. Es por esta razón que no han sido sometidas a esfuerzos sísmicos con las características de las ondas de corte de nuestro país.

d)

Estas estructuras son extremadamente deformables, puesto que su esqueleto esta conformado por estructuras de acero. Si bien es cierto, son excelentes disipadores de energía, no se ha cuantificado con ningún parámetro la deformación y su capacidad de recuperación. Es importante mencionar que las estructuras conformadas por acero galvanizado se rigidizan por la colocación de recubrimientos como OSB, Yeso-cartón o Fibrocemento, que tienen un excelente comportamiento a flexión, sin embargo, esfuerzos fuera del plano, tienen a producir efectos negativos por la falla o quiebre que se produce en las planchas.

e)

No se ha estudiado en detalle el tipo de anclaje recomendado en los manuales de construcción. En los manuales de empresas relacionadas con este tipo de soluciones, se recomienda el uso de pernos y eventualmente fierros para anclar los paneles a los radieres y fundaciones de la futura casa, pero no se ha ensayado que ocurre con el comportamiento de estas soluciones al ser sometidas a esfuerzos de corte como los que se producen en un eventual sismo. Es así, como tampoco se ha estudiado la formulación estructural para establecer nodos o encuentros de las unidades. La madera es un elemento que no ha sido explotado en toda su magnitud, debido principalmente a falta de mano de obra calificada y a falta de arquitectos y ingenieros que sepan diseñar en forma adecuada en este material. Basta solamente referirse a que la madera utilizada para estructuras debe cumplir con grados estructurales y tener ciertas condiciones con respecto a la humedad y densidad que son desconocidas por la mayoría de los profesionales del área.

f)

g)

o

Este tipo de viviendas en un barrio en el cual existe un alto nivel de cesantía, se presenta como una excelente oportunidad de robos, debido a las bajas resistencia a impacto que tienen las planchas de los materiales que recubren la estructura. Razón por la cual, basta que se impacte la estructura con algo de masa, para generar un rompimiento en el sistema y ayudar a que personas externas entren a la casa. Deficiencias de mano de obra:

Si bien es cierto y como se explico anteriormente, este tipo de sistemas constructivos es extremadamente limpio, sin embargo, para su correcta implementación en obra se necesita mano de obra calificada. Lamentablemente en la construcción chilena existe la tendencia a que el jornal o maestro "aprenda por tradición", vale decir, aprende de su padre, abuelo o 7

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simplemente del maestro del lado a ejecutar la mano de obra de una tarea especializada. En el caso de soluciones compuestas por madera o acero galvanizado, se necesita una mano de obra especializada, que tenga una gran cantidad de estudios relacionados con la faena de instalación, hecho que es extremadamente difícil en nuestro país. Es por este motivo que las terminaciones de este tipo de viviendas son muy deficientes si se es detallista. Basta ver solamente el nivel de terminaciones de los pernos en la casa construida como muestra en Expo-Vivienda, en la cual la faena de fijaciones estaba ejecutada de forma completamente aleatoria, incluso dejando de respetar los 30 cm mínimos exigidos entre pernos. Al mismo tipo, los pernos no fueron rehundidos o avellanados, lo que afecta gravemente las terminaciones mínimas de una casa. De esta forma, Cerámica Santiago a ideado el desarrollo e implementación en el mercado, de un producto que satisfaga todas las propiedades estructurales presentes en la gama de normas chilenas de la serie NCh800: Ensayos para elementos prefabricados. Al mismo tiempo de ha preocupado de entregar una solución que tenga excelentes propiedades acústicas y térmicas, temas que hoy en día se presentan cada vez más de manifiesto y generan la incertidumbre de arquitectos, ingenieros y constructores, que no saben con claridad, que tipo de elementos constructivos cumplen con estas expectativas. Sin embargo, este producto no debe estar al margen de la problemática económica que se presenta en cada obra al momento de comprar materiales. Es por este motivo, que nuestro tabique cerámico debe ser una solución real para un mercado de viviendas superiores a las 800 UF, en las cuales se incorporar elementos con una grado de terminación más afinado que en las viviendas sociales. 1.3

Objetivos técnicos del proyecto.

Bueno como se explico anteriormente, los objetivos técnicos que se buscan con presentar con la incorporación de elementos cerámicos de grandes dimensiones y paneles prefabricados son: • •

• • 1.4

La introducción en Chile de productos cerámicos, con los que será posible construir a futuro tabiques prefabricados en paneles de grandes dimensiones. Desarrollo de un producto que cumpla con todas las exigencias presentes en la normativa nacional para el diseño estructural de albañilería confinadas y elementos prefabricados. Desarrollo de un producto que cumpla con los requerimientos térmicos y acústicos, para asegurar el confort térmico de los futuros moradores. Introducción en el mercado de un producto que pueda disminuir los costos de directos y indirectos de los posibles clientes, transformándose este en un argumento de venta. Beneficios esperados.

Con los resultados obtenidos en la fabricación de los elementos cerámicos de grandes dimensiones se logrará confirmar la incorporación de una nueva tecnología en la 8

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construcción de muros estructurales y tabiquerías, la que significará un importante aporte para mejorar la calidad de las futuras construcciones. Para Cerámica Santiago SA se abrirá un importante mercado para los productos cerámicos de grandes dimensiones, lo cual significará agregar nuevos productos a su línea de producción, y puede llegar a ser tan masivo que en el corto plazo debiera tal vez ampliar su capacidad productiva. 1.5

Tipo de innovación.

En la actualidad en Chile se utilizan principalmente tabiques livianos de madera aglomerada (tipo masisa) o de yeso cartón (tipo volcanita) como solución para tabiques divisorios interiores, en viviendas y edificios. Con mucha menor frecuencia se utilizan los tabiques cerámicos o aquellos ejecutados en base a hormigón, pero generalmente orientados para tabiques sanitarios. El motivo principal para especificar la utilización de paneles separadores, es su fácil y rápida colocación, al venir en planchas de grandes dimensiones. La facilidad constructiva hasta el momento, ha privilegiado las desventajas técnicas de los paneles que existen en la actualidad en el mercado y que son principalmente su fragilidad y la muy escasa y deficiente aislamiento acústica. Los tabiques cerámicos (ejecutados con los productos existentes), en la actualidad se utilizan muy poco en edificios de altura, pues la colocación de pequeños ladrillos, uno a uno, es intensa y lenta en lo que se refiere a mano de obra y además por ser una faena húmeda se demora en estar terminado, lo cual retrasa el avance de la construcción de los pisos y de la obra en general. 1.6

Etapa en que se encuentra el proyecto.

El proyecto "Investigación y desarrollo de productos cerámicos de grandes dimensiones y paneles cerámicos prefabricados" se encuentra en la etapa de desarrollo de unidades para su introducción en el mercado. En esta etapa se realiza un análisis de las características de nuestros productos para poder enmarcarlos dentro de la normativa chilena vigente. Al mismo tiempo se esta realizando una revisión de las normas vigentes de diseño de albañilería, con el objetivo de introducir variantes en la formulación del diseño estructural, que permita validar unidades de albañilería con un menor porcentaje de área neta en relación con el área bruta de la unidad en el diseño y construcción de albañilería confinada. De esta forma, el producto se podría introducir en el mercado de la construcción sin impedimentos técnicos, que validen su aplicación en la construcción de albañilería confinada.

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11.

METODOLOGíA, DESCRIPCiÓN DE ACTIVIDADES REALIZADAS.

La línea de producción en la que se fabrican los productos objeto de este proyecto, considera un adecuada preparación del material arcilloso, el cual debe ser sometido a ciertos tratamientos previos de trituración, homogeneización, reposo en un adecuado acopio, todo ello con la finalidad de obtener una consistencia y uniformidad de las características físicas y químicas del producto base. La elaboración de la arcilla incorpora una serie de operaciones que tienen la finalidad de purificar y refinar la materia prima, donde se debe considerar desde la eliminación de piedras, la desintegración y laminación, a la vez de la incorporación de una adecuada humedad que permite a la arcilla tener la plasticidad exacta al momento de la extrusión. El moldeado de los productos, se realiza por medio de una prensa extrusora, máquina que tiene una plancha perforada con la forma del producto que se desea obtener; viene a continuación un sistema de automatismo de corte y dimensionamiento de los productos fabricados. Luego viene el sistema de carga y posteriormente la fase más critica y delicada del proceso , el secado de los productos resultantes, etapa de la cual depende en gran medida el buen logró de todo el proceso. La cocción se realiza en hornos de túnel a temperaturas que llegan hasta los 1000 oC, en cuyo interior le temperatura varía en forma continua e uniforme. •

Fundamentación y referencia.

La actual fábrica en operación de Cerámica Santiago SA, tendrá la posibilidad de fabricar los productos deseados, todos en grandes dimensiones y adecuarlos en sus tamaños a las necesidades de los objetivos que se fijen. Tendrá paralelamente una línea de ensamblaje de tabiques cerámicos, permitiendo conformar paneles de diferentes dimensiones. El panel en si mismo es un elemento que se unen los tabiques o grandes ladrillos, con mortero de pega mezclado con aditivos especiales y que lleva incorporado barras de fierro de construcción que le dan la rigidez necesaria para permitir la movimentación y utilización futura en obras. De acuerdo a las dimensiones de los paneles que se pretenda fabricar, se debe alinear el número de tabiques necesarios para que automáticamente se les aplique mortero y aditivo necesario para juntar con la hilera siguiente; esta corrida de tabiques es agarrada por una pinza hidráulica y colocada en la zona de formación del panel. A continuación se prepara la próxima corrida de tabiques que una vez preparada es colocada con la pinza hidráulica sobre la corrida colocada anteriormente. Así sucesivamente hasta llegar a la altura deseada. Habiendo terminado la colocación de los tabiques, el panel es tratado exteriormente, limpiado y terminado adecuadamente ambas caras. Una vez terminado el panel es almacenado en un lugar especialmente diseñado para este propósito, donde debe fraguar hasta lograr su rigidez final, a la espera de su comercialización. •

Metodología seleccionada.

Considerando la tendencia del mercado europeo y el éxito que han tenido los tabiques cerámicos en este continente, es que como productores de elementos de tabiquería, hemos 10

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seguido los pasos de los países europeos e introducido esta tecnología en el mercado chileno. Para esto, inicialmente aprovechamos experiencias exitosas de algunos países de Europa, cuya tecnología adaptaremos a la realidad chilena, con ayuda de profesionales especialmente escogidos a este objeto, todos los cuales tienen la experiencia necesaria en el área de I construcción, cálculo estructural y arquitectura, especialmente en el campo de la vivienda social, área tan sensible y de preocupación general en nuestro país y que es sonde, paradójicamente se ha construido históricamente la mayor cantidad de viviendas, ya sea en unidades habitacionales, como en m2 construidos, y donde está nuestro mayor mercado para la colocación de los productos objeto de este proyecto. •

Plan de trabajo.

El plan de trabajo contemplo 6 etapas, desglosadas en sus actividades principales, como se indica a continuación: 1° Etapa: 2° Etapa: 3° Etapa: 4° Etapa: 5° Etapa: 6° Etapa:

Diseño de los productos. Fabricación de ladrillos. Diseño de línea de montaje de paneles. Adquisición y montaje. Marcha blanca de producción. Introducción en el mercado.

En el anexo 3 se incluye la carta Gantt del proyecto modificado y la carta Gantt inicial programada, detallada por etapas y actividades de cada etapa en el tiempo. Al mismo tiempo se presenta un análisis comparativo entre la situación planteada en la propuesta del proyecto y la situación real al finalizar este. Las actividades realizadas en la etapa final del proyecto son las siguientes: 11.1 11.2 11.3 11.4 11.5 11.6

Fabricación de unidades de albañilería. Montaje de primeros paneles de prueba. Análisis y ensayos en laboratorios especializados. Análisis y ensayos del producto final. Solicitud de elaboración de nueva normativa. Formulación y validación de normas.

11.1

Fabricación de unidades de albañilería.

Como se explico en el informe de avance dos, se fabricaron dos tipos de unidades, constituidas por las siguientes características:

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Tamponamento grande

Tamponamento mediano

Básicamente las diferencias de estos tipos de unidad radican en la altura. Se adopto para efectos de producción continuar probando alturas superiores a 37,5 cm. Las alturas que se probaron fueron 50 cm y 70 cm. Las primeras unidades producidas no tuvieron ningún inconveniente, es más, se realizaron pruebas con unidades de 50 cm para validarlas con los ensayos planteados en la serie de normas NCh800, presentadas y explicadas en el informe de avance 2. Sin embargo, la producción de unidades de mayor altura que 37,5 cm produjo una gran cantidad de problemas, sobre todo cuando comenzó su producción a gran escala. Las unidades de mayor tamaño mostraron un comportamiento extremadamente deficiente al momento de ser producidas debido a problemas que se producen en el secadero. Cerámica Santiago es la empresa lider en venta y producción de ladrillos cerámicos a nivel nacional, con una participación de mercado del 70%, es por este motivo que la empresa necesita producir constantemente una gran cantidad de unidades para abastecer al mercado, por 12

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sobre todo en invierno, fechas en las cuales los despachos de ladrillos decaen considerablemente por la acción de la lluvia que paraliza la construcción. De esta forma, al realizar productos que contienen un alto porcentaje de masa, en relación con su área bruta, se necesitan una mayor cantidad de horas de secado. El producto tabelon para ser producido exitosamente, necesita de 46 horas de secado en su versión con dimensiones nominales de ancho, alto y espesor de 40 cm x 50 cm x 5 cm respectivamente. Actualmente la producción de ladrillos se realiza con 38 horas de secado aproximadamente, variando según si es un ladrillo de altura 7 cm, 9 cm, 11 cm y 14 cm. Se adopto producir este tipo de unidades con estos tiempos de secado y el resultado fue extremadamente malo, debido al gran porcentaje de unidades que resultaron fisuradas a la salida del proceso de secado. Se realizó otro tipo de pruebas con 40 horas de secado, con lo cual se obtuvieron resultados igualmente desfavorables para la unidad de dimensiones nominales de ancho, alto y espesor de 40 cm x 50 cm x 5 cm respectivamente, sin embargo, la unidad inicialmente planificada para producir con dimensiones nominales de ancho, alto y espesor de 40 cm x 38 cm y 5 cm respectivamente, resistió el proceso de secado satisfactoriamente, por lo cual para efectos de producción se decidió mantener esta altura como referencia máxima para la producción de las unidades tabelon. 11.2

Montaje de primeros paneles de prueba.

Para la construcción de los paneles de prueba se utilizó un solo tipo de unidad, con dimensiones nominales de ancho, alto y espesor de 40, 38, Y 5 cm, respectivamente. Se eligió este tipo de unidad debido fundamentalmente a que es la que en el proceso de fabricación presenta la menor cantidad de fisuras. La estructuración general de los paneles conformados por unidades cerámicas de grandes dimensiones se presento en el informe de avance 2. En el capítulo VIII: Diseño, se presentó la configuración general de la estructuración del panel. Esta configuración era la siguiente: 11.2.1 Montaje con perfilería metálica.

Cada uno de los ladrillos tipo murete será estructurado como una albañilería convencional, es decir, manteniendo la funcionalidad existente entre los elementos ladrillo-mortero, pero con la diferencia que será verticalmente dirigida con perfiles metálicos en sus extremos, evitando la configuración de aparejo de la albañilería actualmente utilizada en nuestro país. La idea de incorporar a la estructuración del tabique perfiles metálicos en los extremos de la construcción de paneles, es evitar el pandeo local o pandeo general de la estructura por la acción de su propio peso. Cada uno de las unidades de albañilería \3

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El tabique cerámico para casas del SERVIU debe tener una altura de 2,20 m para su estructuración en edificios de 1 piso, sin embargo, si la edificación esta constituida de dos pisos o más, para realizar tabiques que terminan en techumbres, se recomienda que el tabique tenga una altura de 2,40 m. La configuración anteriormente detallada se modifico por la incorporación de problemas técnicos en la fase de estructuración y montaje del panel. Los cambios que se tuvieron que introducir en el modelo son los siguientes:

11.2.1.1

Cambio de mortero.

Inicialmente el modelo se realizaría por medio de unidades pegadas con un mortero de origen alemán de gran adherencia, sin embargo, la incorporación de este mortero para ejecutar las juntas se alteró, por las siguientes razones: •

•

El mortero de alta adhesividad tiene que colocarse en la superficie del ladrillo (al construirse el muro) con un dispositivo que arroja una capa uniforme de mortero, sin embargo, pese a que la metodología es bastante simple, no se puede ejecutar la junta vertical, ya que el ángulo que se produce en la intersección de la junta horizontal y junta vertical queda sin el adhesivo, produciendo una falla puntual en el tabique que se traduce en un debilitamiento estructural. El mortero de alta adhesividad es muy fluido para la ejecución de la junta vertical. Al colocarse el mortero manualmente, este escurre y se acumula en la intersección de la junta vertical y la junta horizontal, dejando aproximadamente 30 cm sin aglomerante, vale decir, la junta vertical no se puede ejecutar con la dosificación recomendada por el fabricante para que el mortero obtenga la consistencia óptima para ser de alta adhesividad.

11.2.1.2

Estructura de montantes verticales Metalcom.

Inicialmente el modelo estructural del tabique contemplaba refuerzos verticales en todas las uniones verticales entre paneles, sin embargo, al ser materializados estos refuerzos mediante montantes verticales Metalcom o similares, se estaba en presencia de una estructura que visualmente no es atractiva, a menos que se estuque o se coloquen planchas de fibrocemento o yeso cartón en cada lado del tabique. Este tipo de soluciones es cara, por lo tanto se decidió materializar la junta vertical sin refuerzos, solamente con mortero de pega convencional.

11.2.1.3

Estructura de montantes horizontales Metalcom.

Al igual que los montantes verticales Metalcom, colocar soleras o canales de guías de los tabiques provoca un efecto visual indeseado, que solo puede ser resuelto con soluciones alternativas (planchas de volcanita, estuco, etc.). Por este motivo de decidió anclar la 14

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estructura de tabiquería, al radier y la losa, por medio de espárragos de acero de diámetro 8. 11.2.1 Montaje de paneles con configuración en aparejo y junta de mortero con adhesivo epóxico. Otro de los modelos de configuración de la estructura de tabiquería es el remplazo de la junta de mortero por una junta con mortero epóxico, continuando con la idea de apararejo para la colocación de las unidades cerámicas. Con el remplazó del mortero de junta por la incorporación de un adhesivo epóxico se busca generar la estructuración de un tabique monolítico, vale decir, tratar de producir una junta ideal, que trabaje de igual forma que las unidades cerámicas, manteniendo el concepto de disipación de energía presente en las albañilerías convencionales. Como adhesivo epóxico se adoptó colocar el producto Sikadur 31 HMG. por ser un adhesivo tixotrópico de dos componentes a base de resinas epoxi y cargas inactivas, exento de solventes. Sikadur 31 HMG cumple con la norma ASTM C-881: Standard Especification for Epoxi-Base System for Concrete. Las propiedades fundamentales de este producto, que le confieren las propiedades deseadas son las siguientes: • • • • .• • •

Alta resistencia mecánica, a la abrasión e impacto. Gracias a su consistencia permite compensar las tolerancias en las dimensiones de las piezas por unir, asi como trabajar sobre superficies verticales o sobre la cabeza. Buena adherencia, incluso en superficies húmedas. Resistencia química excepcional contra el agua, aceite, gasolina, soluciones salinas, ácidos y álcalis diluidos, así como contra las aguas residuales. Sin efecto nocivo sobre los materiales que constituyen las piezas unidas. No contiene componentes volátiles. Fácil dosificar (relación de sus componentes en volumen A: B = 1 : 1).

A la configuración de albañilería convencional se le agregará una capa de estuco de 1,5 cm de espesor, reforzada con una malla electrosoldada, la cual quedará completamente cubierta con la capa de mortero de 1,5 cm. 11.2.3 Diferencias entre los sistemas constructivos, ventajas y desventajas. La realización de los ensayos y estudios serán abordados tomando en consideración las dos modalidades de montaje señaladas anteriormente. Las diferencias entre ambos modelos de estructuración radica en que la solución que considera un mortero de pega convencional presenta una buena relación precio: factibilidad 15

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constructiva, sin embargo, se temió desde un comienzo que por la solicitación de esfuerzos que deben cumplir estas unidades y los respectivos muros construidos con ellas, hiciera que esta opción fracasará. Desde este punto de vista, se decidió realizar un estudió estructural de otra solución que fuera más cara, pero que asegurará que su construcción resistiera los esfuerzos de solicitación sísmica y los esfuerzos mínimos planteados en la serie de normas NCh800, es decir, esfuerzo de compresión, esfuerzo de flexión, impacto y esfuerzo de carga horizontal. El segundo modelo tiene además la incorporación de una malla electrosoldada (malla de gallinero), con lo cual se asegura que el elemento constructivo resista mejor los esfuerzos de tracción y flexión, asegurando además que la retracción de fraguado no afectará la apariencia del panel o muro por las fisuraciones que se producen en el proceso de abandono de agua. Este proceso se produce inevitablemente por que el panel debe ser estucado y este produce la aparición del fenómeno antes descrito.

11.3

Análisis y ensayos en laboratorios especializados.

El proyecto contempla la realización de una serie de ensayos, para caracterizar las propiedades estructurales y constructivas de la solución de tabiquería. Los ensayos que se han realizado y que han permitido validar la solución son: 11.3.1 11.3.2 11.3.3 11.3.4 11.3.5 11.3.6 11.3.7 11.3.8 11.3.9

Ensayo de compresión de unidades. Ensayo de compresión prismática. Ensayo de compresión diagonal. Ensayo de caracterización de mortero alemán. Ensayo de unidad tabelón. Ensayo de compresión de paneles de tabiquería cerámica. Ensayo de flexión de paneles de tabiquería cerámica. Ensayo de impacto de paneles de tabiquería cerámica. Ensayo de carga horizontal de paneles de tabiquería cerámica.

Los primeros 5 ensayos fueron realizados y mostrados en el segundo informe de avance. Los resultados obtenidos son bastante satisfactorios, sin embargo, fallan en el caso del uso de una albañilería confinada por el ensayo de compresión diagonal. Más adelante se detallará cuales fueron los resultados y las razones que incidieron a la falla del modelo. El conjunto de ensayos presentados permite validar la solución, estructuralmente y constructivamente. 11.4

Análisis y ensayos del producto final.

El conjunto de ensayos y su análisis permite validar la solución constructiva como una de las más innovadoras del mercado de la construcción chilena. Paneles de grandes dimensiones 16

II,

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Tabique cerámico

CERAMICA t:I" SANTIAGO r:::::JV

permiten obtener distribuciones de carga más homogénea, en el caso de un evento sísmico, además de brindar propiedades elásticas (deformación y reconstitución), que permiten que ante la deformación instantánea, el sistema vuelva a su configuración original. Los ensayos del producto final, básicamente se constituyeron en determinar las características de los muros con configuraciones de unidades de distintas alturas. De esta forma se obtiene un ahorro de mortero significativo en la construcción de la solución, que se traduce en un ahorro de costos a nuestros potenciales clientes. Estos ensayos se abordaron directamente en los planteados en la etapa anterior, sobre todo en los ensayos de compresión, impacto, flexión y carga horizontal. 11.5

Solicitud de elaboración de nueva normativa.

A partir de agosto del año 2001, se ha estado solicitando al INN que se realice la revisión de consulta pública de la normativa relacionada con arquitectura y construcción de paneles prefabricados. Esta revisión se ha solicitado debido a que los valores de clasificación de las soluciones estructurales son extremadamente conservadores y exigentes, invalidando soluciones que en la actualidad trabajan bastante bien, inclusive frente a la solicitación de esfuerzos sísmicos. Es así, en estos últimos años se ha trabajado en soluciones constructivas que tengan un comportamiento elástico, que trabajen como disipadores de energía; por este motivo las soluciones constructivas actuales tienen menor resistencia a esfuerzos de impacto y compresión, sin embargo, se incremento notablemente las resistencias a cargas horizontales y flexión. Esta solicitud de revisión fue realizada por otras empresas relacionadas con el rubro de la construcción, especialmente aquellos que se dedican a la fabricación de paneles prefabricados. La revisión de las normas NCh800, ha sido postergada durante un tiempo, tratando de entregar la normativa a consulta pública dentro de los meses de abril y mayo del año 2002.

11.6

Formulación y validación de normas.

En este momento existe una revisión de la normativa de diseño de albañilería armada y albañileria confinada. Cerámica Santiago esta participando en la revisión de estas normas, debido a que unidades de mayor altura a 7,1 cm, han sido cuestionadas, de esta manera nuestro sistema constructivo no puede ser utilizado como muros perimetrales hasta que se realicen los ensayos correspondientes en muros. Sin embargo, como se explicaba anteriormente, se ha pedido una revisión de las normas de paneles prefabricados, debido a que los parámetros que clasifican las soluciones constructivas son extremadamente antiguos y van en desmedro de algunas soluciones que han sido probadas empíricamente en estos últimos años.

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CERAMICA SANTIAGO

Tabique cerámico

c:::J1> c:::J

Este tipo de actividades demoran bastante, debido a la complejidad de la conformación de equipos de trabajo interdisciplinarios que actúen como representantes de las empresas frente a estos comités.

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l'6

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

CERAMICA SANTIAGO

111.

Tabique cerámico

c::J1> e

Ensayos y análisis en laboratorios especializados

Analizaremos independientemente los resultados obtenidos en los ensayos con las distintas configuraciones señaladas anteriormente. Sin embargo se consideraran solo los resultados obtenidos en los ensayos detallados en el informe de avance 2.

111.1 Ensayos en paneles estructurados con unidades tabelones y mortero de pega convencional. Estos ensayos se desarrollaron en el laboratorio de IDIEM en la sección lEE. Los ensayos desarrollados son: • • • •

Ensayo Ensayo Ensayo Ensayo

de compresión. de flexión. de Impacto de carga horizontal.

La descripción de los ensayos realizados se detalla en el anexo 1. Acá solo se entregaran los resultados de los ensayos realizados a modo de explicar su comportamiento general.

111.1.1 Ensayo de compresión. El mecanismo de falla de los paneles correspondió a la falla por flexión, producto del pandeo del panel. Dicho pandeo se produce por efecto de la carga excéntrica aplicada. El resultado obtenido de este tipo de ensayo, hace que el panel clasifique de la siguiente forma: -Grado RC 2: compresión con carga de rotura entre 3.000 kgf/m a 8.000 kgf/m y límite de proporcionalidad mayor a 1.500 kgf/m. -Subgrado RC c: deformación admisible asociada al límite de proporcionalidad de 7 y 21 mm.

111.1.2 Ensayo de flexión. Los paneles ensayados presentaron el mismo tipo de falla, correspondiente a rotura por tracción por efecto de la flexión impuesta. Según la norma NCh806 "Arquitectura y construcción - paneles prefabricados- clasificación y requisito", este tipo de panel no se puede clasificar en ningún grado ni subgrado.

111.1.3 Ensayo de impacto Los paneles ensayados fallaron con el golpe de una masa, detallada en el informe de avance 2, a una altura de 15 cm, colapsando con una altura de impacto de 30 cm. 19

lf

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Tabique cerámico

St-...

CERAMICA SANTIAGO ..-V

La falla presentada corresponde a fisuras en las juntas horizontales de mortero, las hiladas de unidades centrales de los paneles. De esta forma, se pude concluir que los paneles no cumplen con las exigencias de la norma para ensayos de impacto, que señala que a los 45 cm de altura de caída, no se deben presentar deterioros visibles y que para los 90 cm de altura de caída, el panel no debe colapsar. 111.1.4 Ensayo de carga horizontal. Básicamente, a la secuencia de falla que se produjo en el panel es la siguiente: La primera fila que se observó fue por flexión, que se produjo en la segunda hilada horizontal. En este punto se alcanza la carga máxima. La siguiente falla fue en la unión de la viga con la parte superior del panel, la cual fue casi imperceptible. Luego, falló por corte en el tercio opuesto a la aplicación de la carga y finalmente se desprende la viga superior en su totalidad, alcanzándose la deformación máxima. Bajo estas condiciones, se puede concluir que el sistema es muy inestable lateralmente fuera de su plano. De este modo, la clasificación del panel es la siguiente: -Grado RH 1: cargas horizontales con carga de rotura entre 500 kgf/m y 1.000 kgf/m, y con limite de proporcionalidad mayor a 250 kgf/m. -Subgrado RH c: deformación admisible asociada al límite de proporcionalidad de 15 mm o menos. 111.1.5 Conclusiones. De acuerdo a los requisitos exigidos por las normas pertenecientes a la serie NCh800, se concluye que para los ensayos de compresión e impacto, los paneles no cumplen con los requisitos mínimos para la conformación de una estructura de tabiquería interior. Esta condición se hace más evidente si se considera la incorporación de este tipo de paneles como muros estructurales. Los paneles al ser sometidos a esfuerzos de carga sísmicos, no resistirían los mínimos requerimientos y posiblemente ocurrirían desplomes de dectores de los muros, poniendo en peligro vidas humanas. 111.2 Ensayos en paneles estructurados con unidades tabelones, mortero de pega en base epóxica y estuco de 1,5 cm de espesor con malla electrosoldada de refuerzo. Los ensayos fueron encargados al laboratorio de IDIEM a la sección lEE. Los ensayos realizados sobre esta nueva estructuración solo serán los de flexión y los de impacto. Esto es consecuencia de que los ensayos realizados sobre la estructuración anterior arrojaron malos resultados en estos ensayos, impidiendo que fuera clasificado en cualquiera de ítem que aparecen en la norma NCh806. 20

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•• •• ••

Tabique cerámico

CERAMICA C"SANTIAGO r=lV

Evidentemente esta nueva configuración considero que la unión entre las unidades fuera similar a una continuidad entre las unidades cerámicas. Es por este motivo que se utilizó el pegamento epóxico Sikadur 31. La unión monolítica entre las unidades asegura que se cumplen en mejor forma los resultados de los ensayos de compresión y carga horizontal y como ya se podían clasificar según la estructuración anterior, no fue necesario realizar esta nueva tanda de ensayos. A continuación se detallaran los resultados obtenidos de los ensayos de flexión e impacto. Para mayor información referirse al anexo 1.

111.2.1 Ensayo de flexión. Las probetas experimentaron una falla frágil, caracterizada por la rotura de la unidad al borde de la junta de unión y también se produjo la rotura del refuerzo de acero de la zona sometida a tracción en todo el ancho de la sección de falla. De los análisis de los resultados (informe de IDIEM), tanto en su parte analítica, como experimental, se observa que las distintas modalidades de tabiques (tabique con estuco y tabique con estuco y malla electrosoldada), clasifican según la norma chilena NCh806.E0f71 en el grado RT 1. 111.2.2 Ensayo de impacto. Al analizar los resultados de los ensayos y compararlos con los estándares que especifica la norma NCh806.E0f71, se observa que el tabique constituido con recubrimiento de mortero y con malla de acero, cumple con los criterios, pues a los 120 J (altura de caída de 45 cm) no presenta daño aparente y a 240 J (altura de caída de 90 cm) no colapsa. 111.3

Clasificacíón y designación de paneles, según NCh806.0f71.

Los paneles prefabricados se clasificarán según sus características, en tipos, clases y grados como se indicará a continuación. Tipos: Los paneles prefabricados se clasificarán, según su forma de elaboración en los tipos siguientes: Tipo I : Entramados, con revestimiento despiezado y hueco. Tipo 11 : Entramados, con revestimiento despiezado y rellenos. Tipo 111 : Entramados, con revestimiento de láminas y huecos. Tipo IV : Entramados, con revestimiento de láminas y rellenos. Tipo V : Monolíticos revestidos por una o ambas caras. Tipo VI : Monolíticos sin revestimiento. Tipo VII : Mixtos. 21

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Tabique cerámico

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CERAMICA SANTIAGO -..

Clases: Los paneles se clasificarán, según el material dominante de su estructura, en las clases siguientes: Clase A: Hormigón. Clase B: Cerámica. Clase C: Madera. Clase O: Acero. Aluminio. Clase E: Plástico. Clase F: Clase G: Láminas de yeso. Mixtos. Clase H: Grados: Los paneles se clasificarán de acuerdo a las características mecánicas que se exigen, según señalan las tabla 1 y tabla 2. Los grados se designarán con las iniciales que se indican y el número correspondiente. a) Resistencia a compresión (RC). El ensayo se realizará según NCh801.E0f71. Los paneles se clasificarán, según su resistencia a la compresión, en los grados y subgrados que se indican. Tabla 1 Grado RC 1 2 3

Carga de rotura kg/ml 1000 a 3000 3000 a 8000 8000 o más

Subgrado RC

Deformación admisible (1)

Límite de proporcionalidad kg/ml Mínimo 500 Mínimo 1500 Minim04000

Tabla 2

mm A B C

14 a 21 7 a 14 7 o menos

(1) La deformación considerada es la flecha del panel bajo carga en el limite de proporcionalidad. b) Resistencia a cargas horizontales (RH). El ensayo se realiza según NCh802.E0f70. Los paneles se clasificarán de acuerdo a su comportamiento bajo cargas horizontales, en los grados y subgrados que se indican en la tabla 3 y tabla 4:

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Tabique cerámico

CERAMICA !S1!~ SANTIAGO ,=="V

Tabla 3 Grado RH

Carga de rotura ~/ml

1 2 3

500 a 1000 1001 a 2000 20010 más

Subgrado RC

Deformación admisible (2) mm 30 a40 15 a 30 15 o menos

Límite de proporcionalidad kg/ml Mínimo 250 Mínimo 500 Mínimo 1000

Tabla 4

A B C

(2) La deformación considerada es la deformación bajo carga en el límite de proporcionalidad. c) Resistencia a las cargas transversales (flexión) (RT). El ensayo se realiza según NCh803.E0f70. Los paneles se clasificarán de acuerdo a su comportamiento bajo cargas horizontales, en los grados y subgrados que se indican en la tabla 5 y tabla 6. Tabla 3 Grado RT 1 2 3

Carga de rotura kg/ml 500 a 1000 1000 a 1500 1500 o más

Límite de proporcionalidad kg/ml Mínimo 250 Mínimo 500 Mínimo 1000

Tabla 4 Subgrado RC A B C

Deformación admisible (3) mm 50 a 100 100 a 50 50 o menos

(3) La deformación considerada es la deformación bajo carga en el límite de proporcionalidad. d) Resistencia al impacto, La resistencia al impacto se evaluará según NCh804.E0f70. Según la resistencia al impacto un panel se considerará satisfactorio si: a) b)

Bajo un choque de 120 J, el panel no presenta deterioro apararente. Bajo un choque de 240 J, el panel no se rompe.

23

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CERAMICA SANTIAGO

Tabique cerámico

c=J1> c=J

La deformación residual en la zona elástica en ningún caso deberá exceder del 30% de la deformación bajo impacto (deformación instantánea). e) Designación.

Los paneles prefabricados se designarán, para todos los efectos prácticos, con el número de esta norma, seguido de su clave de tipo, clase, grado y subgrado, separados por un guión: Ejemplo: IC-RC2a-RH2b-RT1 a. Corresponde a: Panel tipo I : entramado con revestimiento despiezado y hueco. Clase C : madera. Grado RC2 : compresión con carga de rotura entre 3001 y 8000 kg/ml y límite de proporcionalidad superior a 1500 kg/ml. Subgrado RCa: deformación admisible entre 15 y 30 mm. Grado RH2 : cargas horizontales con carga de rotura entre 1001 Y 2000 kg/ml y límite de proporcionalidad superior a 500 kg/ml. Grado RT1 : en cargas transversales carga de rotura entre 500 y 1000 kg Y límite de proporcionalidad superior a 250 kg/ml. Subgrado Rta: deformación admisible entre 50 y 100 mm.

111.4

Clasificación de panel estucado con mortero y malla electosoldada.

De acuerdo a los resultados de los ensayos realizados sobre los paneles fabricados con las unidades tabelon y pegadas con mortero epóxico, los resultados hacen que el panel clasifique como: Clasificación panel:

• VB-RC2c-RH1c-RT1. • La resistencia al impacto arrojó que el panel se comporta adecuadamente, dado que a los 120 J no presenta daño aparente y a los 240 J no colapsa.

24

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Tabique cerámico

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CERAMICA SANTIAGO c::::1

IV.

Análisis de normativas.

En la actualidad, existe gran número de normativa que rige los las soluciones y procesos constructivos, las cuales salen detalladas con gran rigurosidad en la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones. En esta se puntualizan un conjunto de reglamentaciones relacionadas con tópicos de: ,. •

Resistencia al fuego. Resistencia térmica.

Además de estas condicionantes, se exige que las estructuras cumplan con el conjunto de normas de la serie NCh800: Arquitectura y construcción de paneles prefabricados, Clasificación y requisitos. Cada uno de estos requisitos será analizado en forma independiente en los subcapitulos siguientes: IV.1

Resistencia al fuego.

La resistencia al fuego que debe cumplir el tabique que se esta proponiendo en este estudio tiene que obedecer al conjunto de normas que se senalan en la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones, en la cual se plantea lo siguiente: Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones Artículo 4.3.1. Todo edificio deberá cumplir, según su destino, con las normas mínimas de seguridad contra incendio contenidas en el presente Capítulo, como asimismo, con las demás disposiciones sobre la materia contenidas en la presente Ordenanza. Se exceptúan de lo anterior los proyectos de rehabilitación de inmuebles que cuenten con Estudio de Seguridad y las edificaciones señaladas en el artículo 4.3.26. de este mismo Capítulo. Las disposiciones contenidas en el presente Capítulo persiguen, como objetivo fundamental, que el diseño de los edificios asegure que se cumplan las siguientes condiciones: Que se facilite el salvamento de los ocupantes de los edificios en caso de incendio. Que se reduzca al mínimo, en cada edificio, el riesgo de incendio. Que se evite la propagación del fuego, tanto al resto del edificio como desde un edificio a otro. Que se facilite la extinción de los incendios. Para lograr los objetivos señalados en el inciso anterior, los edificios, en los casos que determina este Capítulo, deberán protegerse contra incendio. Para estos efectos, se distinguen dos tipos de protección contra incendio: 1.

Protección pasiva: La que se basa en elementos de construcción que por sus condiciones físicas aíslan la estructura de un edificio de los efectos del fuego durante un determinado lapso de tiempo, retardando su acción y permitiendo en esa forma la 25

lf

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Tabique cerámico

CERAMICA t::Jt-.. SANTIAGO t::JV

evacuación de sus ocupantes antes del eventual colapso de la estructura y dando, además, tiempo para la llegada y acción de bomberos. Los elementos de construcción o sus revestimientos pueden ser de materiales no combustibles, con capacidad propia de aislación o por efecto intumescente o sublimante frente a la acción del fuego. 2.

Protección activa: La compuesta por sistemas que, conectados a sensores o dispositivos de detección, entran automáticamente en funcionamiento frente a determinados rangos de partículas y temperatura del aire, descargando agentes extintores de fuego tales como agua, gases, espumas o polvos químicos. 1

Articulo 4.3.2. Para los efectos de la presente Ordenanza, el comportamiento al fuego de los materiales, elementos y componentes de la construcción se determinará de acuerdo con las siguientes normas o las que las reemplacen: Normas generales, sobre prevención de incendio en edificios: NCh 933 NCh 934

Terminología. Clasificación de fuegos.

Normas de resistencia al fuego: NCh 935/1 NCh 935/2 NCh 2209

Ensaye de resistencia al fuego - Parte 1: Elementos de construcción general. Ensaye de resistencia al fuego - Parte 2: Puertas y otros elementos de cierre. Ensaye del comportamiento al fuego de elementos de construcción vidriados.

Normas sobre cargas combustibles en edificios: NCh 1914/1

Ensaye de reacción al fuego - Parte 1: Determinación de la no combustibilidad de materiales de construcción. NCh 1914/2 Ensaye de reacción al fuego - Parte 2: Determinación del calor de . combustión de materiales en general. NCh 1916 Determinación de cargas combustibles. NCh 1993 Clasificación de los edificios según su carga combustible.

Normas sobre comportamiento al fuego: NCh 1974 NCh 1977 NCh 1979

Pinturas - Determinación del retardo al fuego. Determinación del comportamiento de revestimientos textiles a la acción de una llama. Determinación del comportamiento de telas a la acción de una llama.

Normas sobre señalización en edificios: NCh 2111 NCh 2189

Señales de seguridad. Condiciones básicas. 2

Modificado por O.S. 75 - 0.0. 25.06.01, reemplaza articulo. Modificado por O.S. 29 - 0.0.30.04.96.

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1b

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Tabique cerámico

CERAMICA ~ ..... SANTIAGO ,-"V

Normas sobre elementos de protección y combate contra incendios:

NCh NCh NCh NCh

1429 1430 1433 1646

Extintores portátiles - Terminologia y definiciones. Extintores portátiles - Características y rotulación. Ubicación y señalización de los extintores portátiles. Grifo de incendio - Tipo columna de 100 mm - Diámetro nominal.

Normas sobre rociadores automáticos:

NCh 2095/1

Sistemas de rociadores- Parte 1: Terminología, características y clasificación. No obstante lo dispuesto en el inciso anterior, habrá un "Listado Oficial de Comportamiento al Fuego", confeccionado por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo o por la entidad que éste determine, en el cual se registrarán, mediante valores representativos, las cualidades frente a la acción del fuego de los materiales, elementos y componentes utilizados en la actividad de la construcción. Las características de comportamiento al fuego de los materiales, elementos y componentes utilizados en la construcción, exigidas expresamente en esta Ordenanza, que no se encuentren incluidas en el Listado Oficial de Comportamiento al Fuego, deberán acreditarse mediante el certificado de ensaye correspondiente emitido por alguna Institución Oficial de Control Técnico de Calidad de los Materiales y Elementos Industriales para la Construcción. 3 Aquellos proyectos que cuenten con un Estudio de Seguridad podrán utilizar materiales, elementos y componentes cuyo comportamiento al fuego se acredite mediante certificado de ensayes expedido por entidades extranjeras, reconocidas internacionalmente y que efectúen los ensayes bajo normas de la Asociación Americana de Pruebas de Materiales - American Society for Testing and Materials (ASTM), de Laboratorios Aseguradores - Underwriter Laboratories (UL) o del Comité de Normas Alemán - Deutscher Normenausschuss (Normas DIN). Mientras no se dicten las demás Normas Técnicas Oficiales sobre sistemas de rociadores, los Estudios de Seguridad podrán utilizar las normas NFPA 13 de la Asociación Nacional de Protección contra el Fuego - National Fire Protection Association (N.F.P.A.). Si al solicitarse la recepción definitiva de una edificación, alguno de los elementos, materiales o componentes utilizados en ésta no figura en el Listado Oficial de Comportamiento al Fuego y no cuenta con certificación oficial conforme a este artículo, se deberá presentar una certificación de un profesional especialista, asimilando el elemento, material o componente propuesto a alguno de los tipos que indica el artículo 4.3.3. de este mismo Capítulo y adjuntar la certificación de éstos en el país de origen. Si no fuere posible tal asimilación, el Director de Obras Municipales exigirá que se presente una certificación de ensaye de laboratorio emitido por una Institución Oficial de Control Técnico de Calidad de los Materiales y Elementos Industriales para la Construcción. Para los efectos del presente Capítulo, se entenderá por componente, aquel producto destinado a la construcción que antes de su instalación presenta su forma definitiva, pero que sólo funciona conectado o formando parte de un elemento, tales como cerraduras, herrajes y rociadores' Artículo 4.3.3. Los edificios que conforme a este Capítulo requieran protegerse contra el fuego deberán proyectarse y construirse según alguno de los cuatro tipos que se señalan en la tabla Modificado por D.S. 112 - 0.0. 05.01.93. Modificado por D.S. 75 - 0.0. 25.06.Q1, reemplaza articulo.

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Tabique cerámico

a::::::Il>

CERAMICA SANTIAGO J::l

siguiente y los elementos que se utilicen en su construcción deberán cumplir con la resistencia al fuego que en dicha tabla se indicas Si a un mismo elemento le correspondieren dos o más resistencias al fuego, por cumplir diversas funciones a la vez, deberá siempre satisfacer la mayor de las exigencias. Para determinar la resistencia al fuego de los elementos a que se refiere el presente artículo, como asimismo, cuando cualquier otro precepto de esta Ordenanza exija que se asegure una determinada resistencia al fuego, se estará a lo dispuesto en el artículo 4.3.2. de esta Ordenanza. RESISTENCIA AL FUEGO REQUERIDA PARA LOS ELEMENTOS DE CONSTRUCCION DE EDIFICIOS ELEMENTOS DE CONSTRUCCION TIPO

(1 )

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

(9)

a

F-180

F-120

F-120

F-120

F-120

F- 30

F-60

F-120

F-60

b

F-150

F-120

F-90

F- 90

F- 90

F-15

F- 30

F-90

F-60

c

F-120

F-90

F-60

F-60

F- 60

-

F-15

F-60

F- 30

d

F-120

F-60

F-60

F-60

F- 30

-

F-30

F-15

-

SIMBOLOGIA: Elementos verticales: (1) Muros cortafuego (2) Muros zona vertical de seguridad y caja de escalera (3) Muros caja ascensores (4) Muros divisorios entre unidades (hasta la cubierta) (5) Elementos soportantes verticales (6) Muros no soportantes y tabiques Elementos verticales y horizontales: (7) Escaleras Elementos horizontales: (8) Elementos soportantes horizontales (9) Techumbre incluido cielo falso

Artículo 4.3.4. Para aplicar lo dispuesto en el artículo anterior deberá considerarse, además del destino y del número de pisos del edificio, su superficie edificada, o la carga de ocupación, o la densidad de carga combustible, según corresponda, como se señala en las tablas 1, 2 y 3 siguientes: 6 TABLA 1

•

Modificado por D.S. 75 - 0.0. 25.06.01, reemplaza inciso 1°, Modificado por 0.5. 75 - 0.0. 25.06.01, reemplaza enunciado del inciso 1°,

28

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Tabique cerámico

CERAMICA ~~ SANTIAGO t=='JV

Destino del edificio

Superficie edificada (M2)

Numero de pisos 12345670más

Habitacional

Cualquiera

ddccba a

Hoteles o similares

Sobre 5.000 sobre 1.500 y hasta 5.000 sobre 500 y hasta 1.500 hasta 500

cbaaaa cbbbaa ccbbaa dcbbaa

Oficinas

Sobre 1.500 sobre 500 y hasta 1.500 hasta 500

ccbbba a cccbbb a dccbbb a

Museos

Sobre 1.500 sobre 500 y hasta 1.500 hasta 500

ccbbba a cccbbb a dccbbb a

Salud(clínica, hospitales y laboratorios)

Sobre 1.000 Hasta 1.000

cbbaaa a ccbbaa a

Salud (Policlinicos)

Sobre 400 Hasta 400

ccbbbb a dccbbb a

Restaurantes y fuentes de soda

Sobre 500 Sobre 250 y hasta 500 Hasta 250

baaaaa a cbbaaa a dccbba a

Locales comerciales

Sobre 500 Sobre 200 y hasta 500 Hasta 200

cbbaaa a ccbbaa a dcbbba a

Bibliotecas

Sobre 1.500 Sobre 500 y hasta 1.500 Sobre 250 y hasta 500 Hasta 250

bbaaaa bbbaaa cbbbaa dcbbaa

Centro de reparación automotor

Cualquiera

dccbbb a

Edificios de estacionamiento

Cualquiera

dcccbb a

a a a a

a a a a

29

2f

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Tabique cerámico

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CERAMICA SANTIAGO .......

TABLA 2

DESTINO DEL EDIFICIO

MAXIMO DE OCUPANTES

NUMERO DE PISOS 123456ómás

Teatros y espectáculos

Sobre 1.000 Sobre 500 y hasta 1.000 Sobre 250 y hasta 500 Hasta 250

baaaa bbaaa ccbba ddccb

a a a a

Reuniones

Sobre 1.000 Sobre 500 y hasta 1.000 Sobre 250 y hasta 500 Hasta 250

baaaa bbaaa ccbba dccbb

a a a a

Docentes

Sobre 500 Sobre 250 y hasta 500 Hasta 250

bbaaa a ccbba a dccbb a

TABLA 3 DESTINO DEL EDIFICIO

DENSIDAD DE CARGA COMBUSTIBLE (MJ/m2) según NCh 1916 y NCh 1993

NUMERO DE PISOS 1234 5ó más

Combustibles. lubricantes. aceites minerales y naturales.

Sobre 8.000 sobre 4.000 y hasta 8.000 sobre 2.000 y hasta 4.000 hasta 2.000

aaaaa baaaa cbaaa dcbaa

Establecimientos Industriales.

Sobre 16.000 sobre 8.000 y hasta 16.000 sobre 4.000 y hasta 8.000 sobre 2.000 y hasta 4,000 sobre 1.000 y hasta 2.000 sobre 500 y hasta 1.000 hasta 500

aaaaa baaaa cbaaa ccbaa dccba ddccb dddcc

Supenmercados y Centros Comerciales.

Sobre 16.000 sobre 8.000 y sobre 4.000 y sobre 2.000 y sobre 1.000 y hasta 1.000

baaaa bbaaa cbbaa ccbba dccbb ddccb

Establecimientos de bodegaje.

Sobre 16.000 sobre 8.000 y sobre 4.000 y sobre 2.000 y sobre 1.000 y

hasta 16.000 hasta 8.000 hasta 4.000 hasta 2.000

hasta 16.000 hasta 8.000 hasta 4.000 hasta 2.000 30

bbaaa cbbaa ccbba dccbb ddccb

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Tabique cerámico

CERAMICA ~I> SANTIAGO '-"

ddd cc ddddc

sobre 500 Y hasta 1.000 hasta 500 1MJ/m2 - 238.85 k callm2 1 MJ = 0.06 kg madera equivalente de 4.000 k callkg

En el caso de edificios habitacionales, la cifra indicada como superficie edificada en la tabla 1, que sirve como límite de clasificación, no contabiliza los espacios comunes de los edificios y corresponde al promedio aritmético de las superficies de todas las unidades.

La ordenaza plantea dentro de sus Item que los muros no estructurales o tabiquería deben tener ciertas restricciones según el uso para el cual esta siendo diseñado y el número de pisos. Nuestro tabique ha sido orientado a la generación de soluciones constructivas de viviendas habitacionales, independiente del número pisos, vale decir, puede ser una vivienda o departamentos. También puede ser ocupado tabiquería de colegios y otras instituciones con un gran número de personas en su interior. De esta forma, se puede considerar que nuestra solución constructiva debe abarcar desde una solución F-15, hasta una solución F-60 (debe aguantar desde 15 minutos, hasta 60 minutos, dependiendo de la estructura). Según las condiciones descritas en el informe de avance 2, la estructura de tabiquería conformada por unidades cerámicas, tiene una resistencia de F-150, razón por la cual cumple con todos los requisitos de la ordenanza (en los que se refiere a resistencia al fuego). IV.2

Aislación Térmica.

Los requisitos planteados en la Ordenanza General de Urbanismo y Construcciones plantean que la asilación térmica solo debe ser colocada en la techumbre, sección de la construcción por donde se produce la mayor cantidad de perdidas térmicas. De esta forma, la ordenanza plantea que:

Artículo 4.1.10. Todas las viviendas deberán acondicionamiento térmico que se señalan a continuación: 1.

cumplir

con

las

exigencias

de

El complejo de techumbre de la vivienda, entendido éste como el conjunto de elementos que la conforman, en adelante el complejo de techumbre, deberá tener una transmitancia térmica "U' igual o menor, o una resistencia térmica total "RT" igual o superior, a la señalada para la zona que le corresponda a la localidad de la comuna en que se ubique el proyecto, de acuerdo a los planos aprobados por resoluciones del Ministro de Vivienda y Urbanismo y a la siguiente tabla:

31

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Tabique cerámico

SI>

CERAMICA SANTIAGO "-'

Valores referidos al "complejo techumbre" Resistencia térmica total "RT" Transmitancia térmica "U" Zonas (*) W / (m2 K) m2. K /W (**) 0,84 1,19 1 1,66 0,60 2 0,47 2,13 3 2,60 4 0,38 3,07 5 0,33 0,28 3,54 6 0,25 4,01 7 . (*) (**) Segun la norma termlca NCh 849: W - FluJo termlco. K = Diferencia de temperatura entre el interior y el exterior.

.

2.

En el caso de mansardas o paramentos inclinados, se considerará complejo de techumbre aquel elemento cuyo cielo tenga una inclinación de 60° sexagesimales o menos medidos desde la horizontal y se considerará muro o tabique a aquel con más de 60·, medidos desde la horizontal.

3.

Para minimizar la ocurrencia de puentes térmicos, los materiales aislantes térmicos o soluciones constructivas especificadas en el proyecto, sólo podrán estar interrumpidos por elementos estructurales de la techumbre, tales como cerchas, vigas y/o por tuberías, ductos o cañerías de las instalaciones domiciliarias.

4.

Los materiales aislantes térmicos o solucíones constructivas especificadas en el proyecto, deberán cubrir el máximo de la superficie de la parte superior de los muros, tales como cadenas, vigas, soleras, conformando un elemento continuo por todo el contomo de los muros perimetrales.

5.

Para obtener una continuidad en el acondicionamiento térmico de la techumbre, todo muro o tabique que sea parte de ésta, tal como lucama, antepecho, dintel, que interrumpa el acondicionamiento térmico de la techumbre y delimite un recinto habitable, deberá cumplir con la misma exigencia que le corresponda al complejo de techumbre, de acuerdo a lo señalado en el punto 1 del presente artículo.

6.

Para toda ventana que forme parte de la techumbre de una vivienda emplazada en zona 3 a 7, ambas inclusives, cuyo plano tenga una inclinación de 60· sexagesimales o menos, medidos desde la horizontal, se deberá especificar una solución de doble vidrio.

7.

Para los efectos de cumplir con las condiciones establecidas en el punto 1, se podrá optar entre las siguientes altemativas:

a)

Especificar y colocar un material aislante térmico, adosado al elemento cielo del complejo de techumbre, cuyo R100 mínimo, rotulado según la norma técnica NCh 2251, sea el siguiente:

32

7l

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Tabique cerámico

CERAMICA ~t> SANTIAGO .......

Zona 1 2 3 4 5 6 7

R100(***) (material aislante térmico) 94 141 188 235 282 329 376

(***) Según la nonma técnica NCh 2251: R100 = valor equivalente a la Resistencia Ténmica x 100. b)

Demostrar el cumplimiento de la transmitancia o resistencia ténmica total de la solución del complejo de techumbre mediante un Certificado de Ensaye otorgado por una Institución Oficial de Control Técnico de Calidad de los Materiales y Elementos Industriales para la Construcción.

c)

Demostrar el cumplimiento de la transmitancia o resistencia ténmica del complejo de techumbre mediante cálculo, el que deberá ser realizado de acuerdo a lo seflalado en la nonma técnica NCh 853. Dicho cálculo deberá ser efectuado por un profesional competente.

d)

La solución constructiva especificada para el complejo de techumbre, deberá corresponder a alguna de las soluciones inscritas en el Listado Oficial de Soluciones Constructivas para Acondicionamiento Ténmico, confeccionado por el Ministerio de Vivienda y Urbanismo.

8.

En el Listado de Soluciones Constructivas para Acondicionamiento Ténmico, que llevará el Ministerio de Vivienda y Urbanismo, se inscribirán las soluciones constructivas del complejo techumbre, de acuerdo a la transmitancia ténmica o la resistencia ténmica total de cada solución. 7

De acuerdo a estos requerimientos, se puede definir que el tabique cerámico que se plantea en este estudio no tiene ninguna inferencia, debido principalmente a que no se necesita aislación térmica en elementos para tabiquería.

33

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Tabique cerámico

CERAMICA C1~ SANTIAGO CV

V.

Muros confinados, exteriores y interiores.

En sus origenes el proyecto contemplaba la generación de estructuras construidas con unidades de arcilla de grandes dimensiones. A medida que el proyecto a avanzado se han producido cambios en los requerimientos iniciales; de esta forma el proyecto solamente se ha enfocado al desarrollo e implementación de un sistema de tabiquería interior. A continuación se detallara el conjunto de variables que hicieron tomar esta decisión. V.I

Muros exteriores confinados.

El concepto básico de trabajo de la albañilería confinada sostiene que el muro estructural trabaja frente a esfuerzos (preponderantemente esfuerzos sísmicos) de la siguiente forma: Las cargas son tomadas por las estructuras de hormigón armado, pilares y cadenas, de modo que se considera que la albañilería confinada en los interiores de la estructura de hormigón no resiste, ni recibe esfuerzos.

Esquema general de muro de albañilería confinada:

Pilares y cadenas de honnigón ~rmt=lrto

Estructura de alba~ilería

Los conceptos explicados anteriormente, son válidos para efecto de diseño, debido a que en la realidad la albañilería trabaja, resistiendo esfuerzos de compresión y flexión. Si bien es cierto, para cuantificar los esfuerzos de corte y compresión derivados del trabajo de la albañilería, se ha tomado como parámetro de ensayo en la norma NCh2123.0f97, el ensayo de compresión diagonal, que semeja las condiciones a las cuales esta solicitado un muro de albañilería confinada. En el esquema de a continuación se detalla el ensayo de compresión diagonal. 34

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Tabique cerámico

s:!1>

CERAMICA SANTIAGO .......

Esquema general de ensayo de compresión diagonal para albañilería confinada:

F Zona traccionada

Zona Comprimida

F

Con este ensayo se pueden definir la resistencia de corte básica, la cual para efectos de diseño tiene que ser mayor que 0,45 MPa. Los ensayos entregados en el informe de avance 2, muestran que el comportamiento de las unidades al ser ensayadas por el método descrito anteriormente, tiene un buen resultado. Sin embargo, se produjo fisuración en las zonas en las cuales en murete estaba comprimido, es más se produjo la explosión de las cascaras. La solución constructiva cumple con los requisitos de ensayo, sin embargo, como la falla que se produce es frágil (explosión de cascaras), el sistema queda invalidado para ser utilizado en estructuras de albañilería confinada. Además la forma de las unidades inválida su utilización, dado que no cumple con los requisitos geométricos (área neta mayor que 50% y espesor de tabiques) que debe tener una unidad de arcilla cocida para ser utilizada dentro de la concepción y construcción de la albañilería confinada. Se esta tratando de estudiar actualmente en las revisiones de las normas de albañilería armada y albañilería confinada el efecto de disminuir el área neta de las unidades de albañilería, para resistir esfuerzos de corte. Hasta que esta información no este cuantificada no se puede determinar si la utilización de las unidades es adecuada o puede ser riesgoza para solicitaciones de tipo sísmico.

35

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CERAMICA SANTIAGO

V.U

Tabique cerámico

c:::J1> c:::J

Muros confinados interiores.

La utilización de la solución constructiva para tabiques interiores, puede ser efectiva, debido a que brinda un confort térmico y acústico de excelencia. El sistema ha sido probado en los países europeos con excelentes resultados. La variable que le da el perfil deseado para la confección de tabiques de este material es principalmente la solidez que brida al ser golpeado. Este tipo de materiales tiene una excelente capacidad aisladora de ondas acústicas, debido principalmente a las cámaras de aire que están en el interior de los tabiques. Sin embargo el concepto que es tratado deficiente es la absorción de ondas acústicas, pero no reviste real importancia, debido a la capacidad aisladora del material. Térmica mente es una solución muy adecuada, debido a que en el interior de las celdas de las unidades de albañilería se pueden colocar trozos rectangulares de poliestireno expandido de densidad 10 kg/m3, logrando una aislación cercana a los parámetros que se consideran en la zonificación climática habitacional de la Ordenanza General de Construcción. El único problema que se deriva de la implementación de este tipo de solución constructiva es el alto costo que tiene implementarla en obra, además de ser una solución lenta (colocación de poliestireno expandido). Este tipo de limitación de analizara en profundidad en el capitulo Análisis económico de la solución.

36

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•• •• •• •• •• •• •• •

CERAMICA SANTIAGO

VI

Tabique cerámico

c::::l[> c::::l

Tabiquería interior.

Como se detallo en los capitulos anteriores, la solución constructiva que se ha estado estudiando funciona a la perfección en tabiquería interior. Las ventajas comparativas frente a las distintas alternativas existentes en el mercado, van de la mano con la facilidad de implementación en obra y por la rápidez de ejecución en la mano de obra. En los subcapítulos siguientes se detallara la metodología constructiva abordada para materializar el tabique cerámico. VI.1

Método constructivo:

El tabique cerámico se trabaja de igual forma que un tabique convencional de volcometal, sin embargo, la diferencia principal se presenta en la conformación y construcción de la estructura. La metodología ocupada para la construcción de tabique es la siguiente: a) Primero se debe realizar el rayado del radier y la losa o la superficie de cielo del segundo piso, para guiar la construcción de la tabiquería. Este proceso se realiza haciendo la homologación de las medidas contenidas en el plano de planta de arquitectura a la superficie de la casa. Primero se hace un rayado en la superficie inferior de apoyo del tabique (radier o losa, según sea primer o segundo piso), posteriormente mediante un plomo, las medidas de la superficie inferior son traspasadas al cielo; con esto último se asegura que la colocación del tábique sea completamente vertical. Esquema de rayado de losa de una habitación:

I

Baño

I

------------------------~ ~

------------~------------'

~ Marcado de superficie inferior con tiza, para materializar las dimensiones y secciones de tabiqueria.

b) Luego se realiza la colocación de los espárragos de sujeción a la superficie inferior de apoyo del tabique y a la superficie superior. Los espárragos superiores y los espárragos 37

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Tabique cerámico

t:::lIj>

CERAMICA SANTIAGO c:::!

inferiores deben estar completamente alineados; para lograr esta condición se realizan marcas en la superficie superior y mediante un plomo, se marca la superficie inferior. Cada espárrago debe estar separado a 50 cm, para asegurar una distribución uniforme de las eventuales cargas que pueda tomar el sistema. Los espárragos deben penetrar la losa y el radier 15 cm. Los espárragos son colocados en la superficie superior y superficie inferior de la siguiente forma: • Se realiza la distribución y el marcado de los espárragos en la superficie superior y la superficie inferior, cada 50 cm. • Posteriormente mediante un taladro con una broca de diámetro 10 mm se realizan agujeros en la superficie inferior y superior. • En los agujeros se colocan fierros 11>8 (diámetro 8 mm), los cuales se empotran con un mortero de pega con aditivos epóxicos que de dan una mayor adherencia y consistencia. Colocación de espárragos:

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I

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~

4

Penetración de espárrago en losa y radier: 15 cm.

I

50 cm

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I I

I I

II

I

Losa superior y radier

I

J

c) Una vez que los espárragos están colocados en la superficie inferior y superior, se comienza a realizar la construcción del tabique mediante la colocación de la unidades de arcilla cocida de grandes dimensiones y el mortero de pega. Las condiciones para asegurar un buen resultado de la construcción de la albañilería son las siguientes: •

•

Dosificación de un mortero de pega que tenga una resistencia mínima a compresión cúbica de 100 kg/cm2 (condición de normativa: NCh2123.0f96 y NCh1928.0f93). Está condición se logra con la siguiente dosificación: 1:3 (1 unidad de cemento: 3 unidades de arena). El agua que se debe agregar a la mezcla debe ser la suficiente para lograr una mezcla pastosa, que tenga la trabajabilidad adecuada para la construcción del tabique. Las unidades de albañilería se deben mojar, para asegurar un contenido de humedad adecuado y que eventualmente produzca una mala adherencia entre el mortero y las unidades de albañilería.

38

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Tabique cerámico

CERAMICA Olli'... SANTIAGO QJV

..

•

De acuerdo al rayado de las superficies se deben cortar las unidades que tengan una dimensión mayor, tanto en su altura, como en su largo. Estos cortes se pueden realizar con una galleta o con un serrucho con puntas pequeñas. Para realizar el sacado en las unidades para lograr las cajas eléctricas, se pueden cortar las cascaras de las unidades por medio de un cuchillo con punta de carbono (ej: cuchillo de corte de fibrocemento Hardie Baker). Una vez que están definidos todos estos requerimientos básicos, se comienza a construir la estructura. Se construye la estructura mediante la colocación de hiladas de unidades de albañilería; la variante principal es que la configuración de las unidades no es en aparejo, sino en forma vertical y horizontal).

Confección del tabique con unidades de albañilería:

Colocación de unidades en forma horizontal y vertical. no en configuración aparejo

Losa superior y radier

Colocación de unidades en los espárragos

..

Primero se coloca una capa de mortero en la superficie inferior de asegurar la adherencia entre el radier y las unidades de albañilería. Esta capa de mortero debe ser de una misma altura para asegurar un asentamiento uniforme de las unidades, para que no se produzca un eventual pandeo del muro o una colocación desordenada de las unidades. Una vez que es colocada la primera hilada, se rellenen la junta vertical que se produce entre las unidades. Esta junta vertical se materializa mediante la colocación de mortero de pega con una espátula que reparte verticalmente el mortero colocado en las caras horizontales del ladrillo. De esta forma se continúa hasta llegar a la parte superior de la construcción de albañilería. Al llegar al cielo se produce un corte en las unidades, para materializar la colocación de las unidades en los espárragos. Posteriormente este sacado es rellenado con mortero de pega, para generar una estructura uniforme. 39

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Tabique cerámico

CERAMICA t::Jl"-. SANTIAGO C'lV

•

•

Una vez que el tabique esta construido, se debe dejar un tiempo de aproximadamente 4 días para que el mortero fragüe y tenga una resistencia y adherencia deseada. Al cabo de este periodo se puede proceder a la colocación de las planchas de fibrocemento o yeso cartón, mediante la incorporación de pernos autoperlorantes de tabiquería convencional.

d) Una vez que esta levantado el muro constituido por unidades tabelones, se debe realizar la faena de estucado y la colocación de la malla electrosoldada. Para tal efecto se realiza la incorporación de la malla en toda la superficie del panel prefabricado, sujetada por algún tipo de elemento que pueda soportar su peso propio y que asegure que la malla que uniformemente distribuida y a una misma distancia del muro. A partir de este momento se debe realizar la faena de estucado, que contempla las siguientes etapas: •

•

•

Preparación de la superficie de estuco: La superficie debe estar limpia, sin material suelto, con textura rugosa para conseguir adherencia y con humedad de acuerdo al tipo de superficie a recubrir (limpieza preferentemente con agua a presión adecuada). • Luego que la superficie de hormigón esta limpia, la adherencia se puede conseguir colocando productos especiales en base a resinas acrílicas, las que dan excelente resultado, picando la albañilería con aproximadamente 70 a 100 punteadas por m2 de 3 - 5 mm de profundidad cada una o con un tratamiento de la superficie con un equipo mecánico. • Posteriormente se debe lavar la superficie con ácido clorhídrico diluido. Las superficies de albañilería y hormigón deben estar saturadas pero sin agua acumulada (brillo en la superficie). Conviene humedecerlas unas 12 horas antes. • La colocación de las capas de mortero se realiza colocando elementos de referencia para lograr superficies planas y verticales. Pueden ubicarse tacos de madera, por medio de lienzas y plomadas, adheridos al muro con pasta de cemento y entre los tacos se ejecutan fajas o maestras (dosificación igual a la primera capa, de anchos aproximados de 12 a 18 cm y a distancia a 1 a 1,5 m). Una vez que se endurecen las maestras, se quitan los tacos. Siempre se colocan a los menos dos capas, con un tiempo de espera entre la colocación de ellas de 24 horas. Cuando la superficie es muy despareja, se procede primero a la colocación de una capa de regularización, de espesor máximo aproximado de 1,5 cm. La primera capa debe tener un espesor de 0,7 cm (capa de adherencia). Esta debe ser resistente e impermeable. La segunda capa tiene un espesor de aproximadamente 0,8 mm (capa de terminación). La rectificación de la superficie se hace con una regla, la que va apoyada en las maestras. Esta regla se mueve de abajo hacia arriba, con un movimiento de vaivén. La terminación superficial se realiza alizándola con un platacho (de madera), moviéndolo en círculos amplios. Para aquellas superficies que estén afinadas se usa llana metálica. Para estucos con revestimiento, tales como azulejos y cerámicos, se da la terminación con una platacho. El curado del estuco tiene una importancia preponderante, debido al tamaño de la superficie expuesta, en relación al espesor. Una falla típica de una curado deficiente,

40

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Tabique cerámico

CERAMICA t::::JJIi'o... SANTIAGO CJIV

•

tardío o defectuoso, es la aparición de fisuras reticuladas conocidas con el nombre de "craquelé", fenómeno que no solo se produce por un mal curado. El periodo de curado debe iniciarse apenas la superficie permita, con lloviznas suaves, prosiguiendo con la aplicación de riesgos continuos o de arpilleras húmedas preferentemente. El periodo mínimo de curado debe ser 7 días, siendo el ideal 14 días.

La fotografía de a continuación presenta un esquema general de la estructuración del panel.

.--

Estuco

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---

V /'

~

f

-

f-

Junta epoxica

1}

'-1.200

Figura 1 - Elevación Probetas para ensayo de impacto

41

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CERAMICA SANTIAGO

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Tabique cerámico

CORTE A-A Mortero de 15 mm

Figura 2 - Corte transversal de la probeta sin malla para ensayo de impacto

CORTE A-A Mortero de 15 mm

, - _ de espesor

\1/

DDDDDDDDDDDDDDDDIDDDDDDDD ~

Malla electrosoldada

PROBETA CON MALLA

Figura 3 - Corte transversal de la probeta con malla para ensayo de impacto

Mediante la incorporación de este tipo de método constructivo se puede obtener un resultado satisfactorio para la funcionalidad que tiene que tener el tabique cerámico. VI.2

Terminación de tabiques.

Si bien es cierto, la estructura esta considerada como un panel para ser estucado, dado que de esta forma de obtiene la mayor resistencia del sistema, sin embargo, las terminaciones son diversas y pueden variar dependiendo del tipo de especificación entregada por el mandante del proyecto. Las terminaciones de estos tabiques pueden ser directamente el estuco con alguna pintura o puede taparse la estructura de albañilería con planchas de yeso cartón, fibrocemento o 42

Vl

•• •• •

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Tabique cerámico

CERAMICA C11i'.. SANTIAGO b'lV

cualquier otro material que tenga propiedades de rigidez. En las fotos que se presentaran a continuación se aprecian las distintas terminaciones del tabique.

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Terminación de tabelones con planchas de ti brocemento pi ntadas y terminación de unidad tabelon con plancha de acero galvanizado, para terminación de fachadas expuestas a lluvia_

-~

Terminación de tabelon con planchas de madera barnizada. Se aprecia también, otra distribución de colocación de las planchas de acero galvanizado.

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Tabique cerámico'

CERAMICA ~II'-... SANTIAGO "....,V

Estuco de panel en el suelo, para efectos de ensayo. Sin embargo, muestra la apariencia final del tabique.

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CERAMICA SANTIAGO

VI.

t::It> t::I

Tabique cerámico

Análisis económico de la solución.

El tabique cerámico desarrollado en este proyecto debe ser competitivo con las soluciones actualmente utilizadas en el mercado. Sobre la base de esto criterio se ha desarrollado la estructuración señalada en el Capítulo Tabiquería Interior, la cual consta de la generación de un tabique a partir de los principios de la albañilería. La conformación del tabique representa un conjunto de actividades desarrolladas sistemáticamente, dividida principalmente en tres ítem:

• •

Producción y puesta en el mercado de las unidades de albañilería. Materiales para construir el tabique cerámico con elementos de grandes dimensiones.

Bajo estos ítem se ha desarrollado el proyecto. El proyecto ha tenido como objetivo principal, generar una solución constructiva de tabiquería conformada por unidades de cerámica roja de grandes dimensiones. Bajo este precepto se ha buscado generar un producto barato, que facilite la mano de obra para rebajar los costos derivados de esta actividad. Es así como la funcionalidad del tabique ha sido principalmente orientada a su incorporación en viviendas, las cuales son construidas por nuestros clientes habituales. De esta forma se ha tratado de orientar la búsqueda de una solución alternativa que cumpla con todos los requerimientos técnicos y arquitectónicos de nuestros clientes. Se analizara independientemente cada uno de los ítem descritos anteriormente. VI.1

Producción y puesta en el mercado de las unidades de albañilería.

La producción de las unidades fue detallada extensamente en el informe de avance 1 y informe de avance 2. En estos informes se detallaron los procesos productivos de las unidades, mostrando en estricto rigor las dimensiones de las matrices ocupadas para generar el molde de las unidades Tabelón y Tamponamento, las cuales son la base de las unidades que sirven para construir el tabique. En este capitulo solo se detallara los costos asociados a la producción de las unidades Tabelón y Tamponamento, conjuntamente se explicara cual ha sido el nivel de producción de las unidades en el periodo de tiempo en el cual fueron implementadas las matrices para extruir la materia prima en la forma de las unidades anteriormente mencionadas y los cambios asociados al proceso productivo para generar un producto de grandes dimensiones. VI.1.1 Producción.

Se debe definir cuanto es el costo total de producir una unidad de tabelón , para estimar cual es el costo de venta de la unidad. A continuación se mostrará cual es el costo total de la 45

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Tabique cerámico

CERAMICA C1j) SANTIAGO r.:::iJ

unidad, desagregando aquellos costos que inciden en la producción de la unidad tabelon de dimensiones largo, alto y espesor de 40 cm x 38 cm x 5 cm, respectivamente. MARGEN POR TURNO Costo m3 gas ($) Costo Kcal ($) Kcal/ Kg Costo m3 arcilla ($) Peso especifico arcilla GA (Kglm3) Costo Kg arcilla verde ($/Kg) Kg arcilla cocida/Kg arcilla verde Costo arcilla equiv. cocida ($/Kg cocido) Comisión por ventas (%) Cant personas para partido Costo empresa cada persona Cantidad unidades separadas por hora Valor UF

94 0,010107527 350 1875,5 1230 1,5248 0,8 1,906 0,58% 2,000 120.000 50,000 16200 Precio de venta por m2 $ 2500

Tabelón u realeslvagoneta vagonetas/tumo u reales/tumo Precio venta (UF) Ingreso por ventas ($) Peso unitario cocido (Kg) Costo arcilla ($) Costo gas ($) Costo partido($) Costo variable por tumo($)

Margen antes de Costos Fijos ($) (por tumo de producción)

Costos fijos por tumo Costo total por turno

520 40 20.800 0,0231 7.800.000 6,72 266.412 494.476 13.000 773.889

7.026.111

4.366.667 5.140.556

ICosto unitario ($) De esta forma, se puede considerar precio de venta de $350.

46

I

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Tabique cerámico

CERAMICA ~l> SANTIAGO a::::::I

VI.1.2 Cambios asociados al proceso productivo.

Los cambios realizados al proceso productivos se dividen principalmente en tres sub-itenes. a)

Generación de curva de secado.

La curva de secado es una de las variantes más importantes dentro del proceso de fabricación de unidades de cerámica roja para albañilería. Es en esta etapa en donde todo el exceso de agua agregada a la mezcla de arcilla para ser extruida en forma homogénea, se saca del contenido del ladrillo. Esta es la única manera en la cual el ladrillo pueda entrar al proceso de cocción sin que el ladrillo tenga microfisuras que produzcan el rompimiento o eventual deterioro prematuro de la unidad. El ladrillo al entrar al secadero se encuentra en promedio a una temperatura de 35°C y con una humedad relativa del aire de un 98%. Esta relación cambia en el tiempo hasta que el ladrillo sale del secadero, lugar en el cual la temperatura aumenta a 45°C y la humedad relativa del aire disminuye a un 75%. Evidentemente estos valores varían de acuerdo al tipo de unidad que se esta produciendo, sin embargo, estos son valores promedios. También se debe variar el tiempo de secado para una unidad de mayor dimensión, con el motivo de generar el completo abandono del agua contenida en el ladrillo. Un ejemplo claro es: • Para generar un ladrillo Santiago 7E (14 cm x 29 cm x 7,1 cm) se necesita un tiempo de permanencia en el secadero de 36 horas. •

Para generar una unidad Murotón 19E (44 cm x 14 cm x 18,8 cm) se necesita un tiempo de permanencia en el secadero de 40 horas.

•

Para generar la unidad Tabelón (40 cm x 40 cm x 6,5 cm) se necesita un tiempo de permanencia en el secadero de 48 horas. Este tiempo es necesario para que no se generar fisuras derivadas de la contracción de las partículas de arcilla por el abandono del agua contenida en su interior.

Evidentemente este proceso debe ser monitoreado con un conjunto de fotoresistencia y termocuplas para establecer parámetros fidedignos del proceso. El aumento de horas del permanecía en el secadero se traduce directamente en un aumento de los costos de fabricación de las unidades, el cual fue cuantificado en el ítem anterior. b)

Cocción.

La cocción es el proceso mediante al cual la arcilla de los ladrillos obtiene su composición química final, vale decir, se producen cambios químicos y físicos en la arcilla. 47

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Tabique cerámico

CERAMICA SANTIAGO ......

Los cambios derivados de la incorporación de las unidades en el horno son principalmente: •

Cambios físicos: - Cambio de aspecto de la arcilla de un color plomo a un color rojo oscuro. - Aumento de la resistencia a compresión y flexión de las unidades. - Mayor cohesión de las partículas, generado una unidad con una absorción de agua baja.

Cambios químicos: Cambio de hidróxidos presentes en la materia prima a óxidos. Enlaces químicos se vuelvan más fuertes producto de la incorporación de calor. Evidentemente para que se generen estos cambios, las unidades de albañilería deben pasar un tiempo en el horno, en el cual se produce un aumento gradual de la temperatura hasta llegar a los 950°C, luego la temperatura desciende hasta llegar a temperatura ambiente. Normalmente una unidad Santiago 7E debe estar en el horno (proceso de cocción) 12 horas, sin embargo en el caso del tabelón se produce un aumento de 12 horas, 30 minutos, lo cual da un incremento de los costos asociados a gasto de gas. Todos estos aumentos se ven reflejados en el ítem de costos presentados anteriormente. c)

Transporte por las líneas de producción.

Nuestra planta posee un proceso de automatización que permite que todas nuestras unidades no tengan ningún tipo de contacto con personas, que eventualmente puedan producir desbarajustes al proceso productivo. De esta forma, se deben generar programas adicionales para el transporte de las unidades por las cintas transportadoras. Estos programas definen los sistemas de ajuste de las pinzas de agarre en todo el recorrido. Evidentemente, al estar en presencia de unidades de mayor tamaño que un ladrillo convencional, se produce una disminución en el flujo de materia prima, lo cual se traduce en una disminución del flujo de unidades en las cintas transportadoras. Esta disminución debe estar considerada como un ítem de costos en ella producción. VI.2 Materiales para construir el tabique cerámico con elementos de grandes dimensiones. Principalmente los materiales utilizados para generar el tabique ceramlco deben ser los mismos utilizados en una albañilería convencional, sin embargo se debe considerar una disminución de las juntas de mortero, producto de la mayor dimensión de las unidades y una disminución de mortero de pega producto de que el espesor de la junta de mortero es de 1 cm. 48

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Tabique cerámico

CERAMICA 1Ol"SANTIAGO ~V

En el Capítulo: Tabiques interiores, se detallo la forma de construcción del tabique cerámico en obra, de esta forma se entregara una cubicación del costo del m2 de tabique cerámico. Tabique cerámico con unidades d e grandes d'Imenslones. Materiales Tabelón Mortero pega (saco 30 kg) Tornillos y uniones Espárragos de sujeción Albañil terminación + ayudo Leyes sociales

Cantidad

Unidad

m2

Precio ($)

6.25 0,083 90 0,2 0,04 29%

m2 saco unidad kg día

350 2500 2 584 22000

2188 208 180 117 880 984

Total

4555

Esta estructuración solo considera los materiales mínimos para armar el tabique, vale decir, armarlo de la manera más sencilla, dejando la cantería y las unidades de cerámica a la vista. Materiales Tabelón Mortero pega (saco 30 kg) Plancha de fibrocemento Tornillos y uniones Cinta Joint Gard Espárragos de sujeción Albañil terminación + ayudo Leyes sociales

Cantidad

Unidad

m2

Precio ($)

6,25 0,083 0,34 90 9,6 0,2 0,04 29%

m2 saco plancha unidad mi kg día

350 2500 7600 2 30 584 22000

2188 208 2584 180 288 117 880 984

Total

7427

En esta evaluación se considera que el tabique es revestido por planchas de fibrocemento de 6 mm de espesor. Las marcas más conocidas a nivel nacional en producción y venta de este tipo de productos corresponden a James Hardie y Pizarreño.

Materiales Tabelón Sikadur31 Cemento por1and especial Arena Malla Espárragos de sujeción Albañil terminación + ayudo Leyes sociales

Cantidad

Unidad

m2

Precio ($)

6,25 0,34 0,34 0,34 0,34 0,2 0,04 29%

m2 tarro saco It malla kg dia

350 6000 2500 1700 3500 584 22000

2188 2040 850 590 1190 117 880 1170

Total

9024

49

•• ••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• ••

•• •• •• •

Tabique cerámico

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CERAMICA SANTIAGO i:::!

Para el caso particular mostrado anteriormente, se considera la fabricación de tabiques con productos epóxico para materializar la junta de mortero y se estuca por ambos lados con los incorporación de un malla electrosoldada. Materiales Tabelón Sikadur31 Cemento por1and especial Arena Malla Espárragos de sujeción Albañil terminación + ayudo Leyes sociales

Cantidad

Unidad

m2

Precio ($)

6,25 0,083 0,34 0,34 0,34 0,2 0,04 29%

m2 saco saco It malla kg día

350 2500 2500 1700 3500 584 22000

2188 208 850 590 1190 117 880 1170

Total

7192

Una alternativa viable de construcción de los paneles es considerando un mortero de pega normal en base cementicia, en remplazo del producto Sikadur 31, con el cual se obtiene un costo mucho más competitivo con la realidad del mercado.

50

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

Tabique cerámico

CERAMICA s;;!~ SANTIAGO ,,-=-,V

VIII.

Análisis comparativo del proyecto vis soluciones existentes en el mercado

En el mercado de la construcción existe un conjunto de alternativas para la construcción de tabiques interiores. Las alternativas más comunes son el uso de perfilería Metalcom o perfilería de volcán, con revestimiento de planchas de vol can ita o fibrocemento. Este tipo de soluciones son ampliamente usadas en la construcción debido a su factibilidad de implementación y construcción en obra, sin embargo, son altamente lentas y con un grado de terminación bastante precario. A continuación se detallarán los costos de todas las soluciones constructivas que son competidoras del tabique conformado por unidades de cerámica roja de grandes dimensiones. Tabique Duplex Laminado Pino 2x2 cepillado seco Volcanita duplex 30 mm Tor. 21/2x10 p/mad e/pi ace Clavo 11/2"x14 (738 uni) Masilla base junta (30 kg) Huincha Volcanita 15 mm Carpintero terrninación+ayud. Leyes sociales Costo total

1.2 1.05 2,6 0,01 0,067 2 2,1 0,07 29%

uni m2 uni kg sac mi m2 día

m2 680 3500 10 414 3542 14 1410 22000

1.2 1 0,41 1,8 0,096 0,1 29%

uni m2 kg m2 sac día

m2 1020 1860 394 801 2224 17500

Costo 816 3650 26 4 237 28 2990 1450 421 9622

Costo 1224 1860 162 1442 214 1750 508 7160

Tabíque Eraclít Pino 2x3 cepillado seco Eraclit 25 mm 2 x 0,5 m Clavo 11/2"x11 (236 uni) Malla tegida de vidrio Bekron (saco de 25 k) Carpintero terrninación+ayud. Leyes sociales Costo total

51

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

CERAMICA SANTIAGO

Tabique cerámico

SIl"'.....,V

Tabique Isomur Bloque de yeso lsomur Pasta isomur (saco 30 kg) Yaso calcinado (saco 30 kg) Eraclit 25 mm 2 x 0,5 m Aislapol 25 mm. Std. Carpintero terminación+ayud. leyes sociales Costo total

1,02 0,083 0,067 0,033 0,033 0,07 29%

m2 sac sac m2 m2 día

m2 3950 5210 2020 1890 600 19500

Costo 4010 415 135 62 20 1250 363 6255

uni m2 m2 kg sac mi uni kg día

m2 680 1150 1206 467 3542 14 10 2500 21500

Costo 816 2460 482 14 237 28 26 1500 1030 299 6892

m2 m2 caj bal mi mi uni cie mi uni mi mi

m2 1150 730 2294 6215 14 210 21 2688 249 340 1650 231

Costo 2300 730 87 124 35 420 32 40 75 102 1650 578 92 77 421 6763

Tabique real volcanita Pino 2x2 cepillado seco Volcanita 15 mm Faja volcanit 0,15x2,2Ox30 Clavo plvolcanita 550 uni. Masilla base junta (30 kg) Huincha Tornillo 21/2x10 P/mad e/pi acer Yeso pegamento Carpintero terminación+ayud. leyes sociales Costo total

1.2 2,05 0,4 0,03 0,067 2 2,6 0,9 0,05 29%

Tabique volcometal e=90mm Volcanita de 15 mm Aislan SI. 5cm Tornillo autoperforante 1" 500 u Compuesto p/junta 8=30 k Huincha Canal A-2 61x2OxO,5 mm Clavo Hilti SOM27 Fulminate verde calibre 22 Esquinero 30x30xO,5 mm l-2,4 m Pino 1x2" cepillado seco Motaje tabique e=70 y 90 mm Junta mecanizada Varios Perdidas leyes sociales Costo total

2 1 0,038 0,02 2,5 2,4 1,5 0,015 0,3 0,3 1 2,5 3% 2,50% 29%

52

51

•• •• •• •• ••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

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Tabique cerámico

CERAMICA SANTIAGO ......

Los datos entregados en estas tablas fueron obtenidos de un estudio de costos a nuestros principales clientes: • Constructora Copeva. • Constructora Bio-Bio. • Constructora Lowe Moller. • Constructora Enaco. • Cosntructora Mena y Ovalle. Además de la información bridada por nuestras constructoras, se realiazó un análisis compartivo con el manual Ondac: El manual de la construcción, en el cual se encuentran los costos de todas las soluciones constructivas mencionadas anteriormente. De esta forma, podemos determinar que el costo de nuestro panel es inferior al costo de las soluciones constructivas del mercado, sin embargo, hay que recordar que estos costos son unitarios, razón por la cual puede existir una reducción significativa en estos valores, debido al volumen de compra que generalmente se realiza en obras de gran envergadura (conjuntos habitacionales).

53

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Tabique cerámico

CERAMICA 01"SANTIAGO ¡:::;:¡jV

IX. Resultados y conclusiones

A decir verdad, el proyecto Investigación y Desarrollo de productos cerámicos de grandes dimensiones y paneles cerámicos prefabricados a contemplado una serie de etapas, en las cuales se a gestionado y producido una unidad cerámica que presenta un atractivo bastante grande en relación con los productos que imperan en el mercado de la construcción para la estructuración de albañilerías y principalmente tabiquería interior. Los resultados obtenidos señalan que el producto es viable técnica y económicamente de ser implementado en obra, de acuerdo a las especificaciones de proyecto que puede señalar el arquitecto o ingeniero responsable de la obra. Lamentablemente, el proyecto ha tenido grandes fracasos en su etapa de diseño de modelos de tabiqueria, dado que no todos han cumplido con los requisitos de las normativas vigentes que señalan el comportamiento estructural y constructivo, la serie NCh800. Sin embargo se . ha llegado a un producto que puede ser extremadamente atractivo para el mercado de la construcción, principalmente por las propiedades acústicas, térmicas y resistentes de estos paneles. Una de las conveniencias importantes de la utilización de este tipo de paneles viene dada por la forma de instalación obra, en las cuales se presenta como una alternativa bastante viable por el hecho de que muchos productos existentes en el mercado nacional e internacional contemplan una instalación similar a la de nuestro producto. Es así como productos como el Isomur o el hormigón celular, han dado excelentes resultados, sin embargo han arrojado problemas de gran envergadura debido a las fisuraciones presentes en los paneles, las cuales son inadmisibles por los costos y precios de venta de estos materiales. IX.1

Conclusiones de proyecto.

El proyecto se ha desarrollado en un periodo de tiempo bastante amplio, sin embargo, los resultados obtenidos justifican estas medidas. A decir verdad, el proyecto contemplo tres etapas, en cuales se presentaron modelos distintos para verificar su factibilidad constructiva y estructural. En la primera etapa se estudio un panel que estaría estructurado con unidades cerámicas enmarcadas dentro de una estructura de perfilería metálica. Evidentemente esta se presentaba como una excelente idea, dado que los cálculos realizados arrojaban que el producto respondería a cada uno de los requisitos constructivos y estructurales, sobre todo considerando que el panel diseñado tenía que ser comprobado a través de los ensayos señalados en la serie de normas NCh800. Sin embargo, la incorporación de esta solución constructiva contemplaba dos problemas de gran importancia para la implementación de los paneles en obra. La primera consiste en el alto costo que tiene la solución constructiva, el cual asciende alrededor de $10.500 el m2 , costo que es superior al costo que tiene una albañilería convencional. Al mismo tiempo, existe un problema técnico derivado de la incorporación perfilería metálica que pudiera confinar la estructura de paneles, dado que estos deben tener un alma similar al espesor de la unidad tabelón. Este tipo de producto no 54

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•• •• •• ••

Ii:::III>

Tabique cerámico

CERAMICA SANTIAGO ~

se encuentra en el mercado, tanto Metalcom, como Hunter Duglas, no poseen este tipo de perfilería y modificar el diseño preexistente en el mercado es una tarea que no está dispuestos a asumir en estas empresas por los costos que ello involucra. En el caso de la estructuración de los paneles con mortero de paga convencional y con refuerzos en la parte inferior y superior de las estructuras de radier y cielo de hormigón, los costos que absorben las constructoras son los más bajos del mercado, sin embargo, es de vital importancia establecer que el sistema fallo en los ensayos de impacto y flexión, razón por la cual no son una buen alternativa, sobre todo considerando que nuestro país es sísmico y que tiene espectros de respuesta extremadamente complejos. La opción que dio mejores resultados fue la estructuración de los paneles con una junta materializada por un mortero en base epóxica. Para estos casos este tipo de solución puede ser bastante conveniente, sin embargo es todavía cara, por lo cual se puede adoptar un mortero convencional y la incorporación de una malla electrosoldada y estuco por ambas caras o colocar planchas de fibrocemento o yeso-cartón, los cuales le aportan una mayor rigidez al sistema. Esta fue la solución definitiva que se decidió incorporar al sistema de paneles prefabricados con unidades cerámicas. IX.2

Conclusiones de factibilidad económica.

Las alternativas analizadas en el mercado, indican que nuestra propuesta de tabiquería es barata en comparación con otros productos. Su más cercano competidor es el producto denominado ISOMUR, el cual tiene propiedades semejantes, sin embargo, nunca se ha evaluado su comportamiento frente a los ensayos planteados por la serie de normas NCh800. Las demás alternativas presentes en el mercado consideran la incorporación de perfileria metálica y sobre esta se colocan los distintos recubrimientos presentes en el mercado, como las planchas de yeso cartón, fibrocemento o OS8. Evidentemente a este tipo de materiales se le debe colocar una terminación para que puedan ser presentados a los futuros dueños de las casas. Otro los productos que ha tenido una gran entrada en el mercado de la construcción en Chile, ha sido la incorporación de los bloques de hormigón celular, los cuales ofrecen excelentes propiedades térmicas y acústicas. Sin embargo, su colocación en obra es bastante difícil, sobre todo si se considera que la mano de obra que se debe utilizar debe ser especializada, sino se corre el riesgo de fisuraciones con el menor movimiento sísmico. Lamentablemente no se pudieron establecer los costos de este producto, debido fundamentalmente a que las empresas constructoras que los utilizan son en su mayoría socios de las empresas que producen este material. Nuestro material, es considerablemente más barato que cualquiera que se encuentre en el mercado (Precio de m2: $4555), sin embargo, también tiene cierto grado de complejidad realizar su incorporación en obra, dado que la mano de obra que se debe utilizar debe ser inducida previamente, para que en la faena de colocación de las unidades no se produzca 55

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CEAAMICA SANTIAGO

Tabique cerámico

I:::J[> I:::J

ningún error. Por este motivo se considerará una inversión extra al proyecto, para diseñar folletos que muestren por completo el proceso constructivo de la solución y al mismo tiempo se realizaran charlas de inducción con muros construidos en la obra o en la planta de Cerámica Santiago. La forma de comercializar el producto estará dada principalmente por el nombre que ofrece Cerámica Santiago, al ser el mayor productor y vendedor de unidades cerámicas en el mercado nacional, vale decir, se aprovechará la fuerza de venta de nuestra empresa para colocar esta solución en el mercado. Ahora, hay que considerar que el mercado de la construcción de nuestro país es muy conservador, razón por la cual hay que mostrar al cliente que nuestra solución constructiva es mucho mejor técnica y económicamente que las soluciones realizadas con perfilería metálica y algunos otros productos que no han sido estudiados tan acuciosamente como nuestro producto.

56

56

••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• • ••

Tabique cerámico

CERAMICA t::I(> SANTIAGO t::I

x.

ANALlSIS ECONÓMICO

57

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

CERAMICA SANTIAGO

IX.

Tabique cerámico

t::Il> t::I

ANEXOS.

58

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

CERAMICA . SANTIAGO

1

91'....1

"'-'v.

TITULO DEL PROYECTO

RAZON SOCIAL EMPRESA GIRO O ACTIVIDAD DE LA EMPRESA RESPONSABLE ANTE FONTEC NOMBRE DEL EJECUTIVO N° DE INFORME REFERIDO FECHA DE LA REUNION RESULTADO EVALUACION

Investigación y desarrollo de productos CODIGO 199-1914 cerámicos de grandes dimensiones y paneles cerámicos prefabricados. Cerámica SantiaQo S.A. Fabrica de ladrillos prensados. Claudia Gómez Cerda Patricio Guzmán Final INUMERO TOTAL DE INFORMES 1

1

Descripción y objetivos del proyecto: 2. ACTIVIDADES DE EVALUACiÓN: La actividades de evauluación aconsiderar en el informe final son aquellas que se incluyeron en la carta Gant como aquellas pertenecientes a la sexta etapa. También se incluyen parte de la fabricación de tabelones, los cuales se han realizado desde junio del año 2001.

3. HITOS VERIFICABLES A CHEQUEAR DURANTE ESTA ETAPA Hito verificable 1 Comentarios Grado cumplimiento

Revisión de normativa de diseño de albañilería en INN. Revisión de normas NCh2123 y NCh1928. 100%1

1 1

Hito verificable 2 Comentarios Grado cumplimiento

Ensayos estructurales de configuraciones de tabiques. Ensayos realizados en IDIEM. Universidad de Chile. 100%1

I

Hito verificable 3 Comentarios Grado cumplimiento

Construcción de tabiqueria interior de casas con paneles prueba. I La construcción se hizó en Peñaflor en obra de Cons!. Loewe. 1 100%1

Hito verificable 4 Comentarios Grado cumplimiento

Fabricación de tabelones de 40 cm x 38 cm x 5 cm Fabricación en forma masiva de unidades. 5000 unidades. 100%1

1

1 1

•• •• •• •• •• •• •• •• ••

••

•• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •• •

I

SI> I.

CERAMICA . SANTIAGO ~

RESUMEN DE COSTOS Costos Primera (Segunda) Etapa GASTO PROGRAMADO final proyecto

GASTO RENDIDO Infonne final

Personal de Investigación

14.351

21.040

Personal de ApOyO

5.797

12.830

PARTIDAS DE COSTO

GASTO VERIFICADO final proyecto

20.218

18.824

uso de Bienes de Capital

1.700

2.208

Adq. De Bienes de Capital

O

5.877

42.066

60.779

COSTO TOTAL PROYECTO

GASTO PROGRAMADO ACUMULADO

Personal de Investigación

56.202

56.209

48.243

Personal de Apoyo

14.056

14.056

20.983

Servicios, Materiales y Otros

41.839

41.839

44.406

3.400

3.400

3.341

Servicios, Materiales y Otros

TOTAL DE MILES DE $ Costos Acumulados PARTIDAS DE COSTO

uso de Bienes de Capital Adq. De Bienes de Capital TOTAL DE MILES DE $

GASTO RENDIDO ACUMULADO

8.376

8.376

7.414

123.873

123.873

124.387

Comentarios sobre los costos El proyecto resu~o sobre pasar los costos inicialmente otorgados por Corfo en $514.000. Se consideró la realización de un estudio bastante serio, razón por la cual se sobrepasaron considerablemente los costos derivados de estudios y ensayos en laboratorios. Al mismo tiempo, el personal de apoyo, se vió reducido significativamente, debido a que los fondos se distribuyeron al final del proyecto para la realización de los últimos ensayos que contempla la solución que ofreció excelentes resultados estructurales.

5. Comentario sobre el infonne de avance (final) El infoeme de avance final solo incluye los contenidos derivados de los estudios realizados, toda la información de gastos y costos del proyecto se encuentran en en este resumen. Sin embargo, en caso de cualquier duda toda la información esta respaldada en los archivos de nuestra empresa.

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I

s:!t> I.

CERAMICA . SANTIAGO.........

4. DETALLE DE LOS COSTOS: Personal de Investigación Director del Proyecto Jefe de Técnico en etc

Gastos (M$)

Ver detalle adjunto.

Total Personal (1) Tatas Acumulado (2)

Servicios Materiales y Otros

Gastos (M$)

Personal de Apoyo Programador 1 Mecánico de Supervisor de Jefe de Administración Operadores Secretaria Zado etc Total Personal (1) Tatas Acumulado (2)

Uso de Bienes de Capital

Ver detalle adjunto.

Total Personal (1) Tatas Acumulado (2)

Acta de Bienes de Capital

Ver detalle adjunto. Total Personal (1) Tatas Acumulado (2)

Ver detalle adjunto.

Gastos (M$)

Ver detalle adjunto.

Total Personal (1) Tatas Acumulado (2)

Gastos (M$)

Gastos (M$)

Cargo Proyecto

•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• CERAMICA SANTIAGO S.A. PROYECTO CORFO

"

PERSONAL DE DRCCION E INVESTIOAC1QN

JEFE DEl. ~CTO

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~~~

Il OIBEIlEDETIO

ASESOR CE ~ E NJEtERI'I

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ASESOR TECNCO

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ASESOROE~ClIN

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E.CORDOBoO.

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PERSONAL DE APOYO ~Y\.CIE.NI"E

GASTO REAL l' AVANCfi. HRS. COSTOMS

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2.717

11000

10265

45.000 29000

10080 3 335

23.000 35.000

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DE ffiENERIO.

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SERVICIOS UIIODEf'I.NoITA.a.o.ru:o • MW:l DE OI!RA

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61.850

2.459

219.775

11,593

175075

5,252

180.000

2.160

1.900

50.000

VALOR DE

DEL SEN OI! CllPlTN..

PRESUPUESTO TIE,*,O ASII3 CAROOAL

"'

(MESES)

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2.0.000

••

ADQUISICION DE BIENES DE CAPITAL

2.024 2403

CANTIDAD

3.310

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..

8.115

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1.750

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1,751 3686

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GASTO REAL 2· AVANCE

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1 5911

2 403

2.019

1.752

1472

3.011f1

1.300

3.310

3.244

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1.719

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1.939

20.083

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175,000

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6593 5252 10827 1 752

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..

TIEMPOASIG

CARGO AL

MERCADO AL PROYECTO PROYECTO

MERCADO

AL PROYECTO

PROYECTO

"'

(MESES

2209

240000

12.00

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GASTO REAL 3· AVANCE

..

CAROOAL

COSTO

COSTO

CAROOAL

COSTO

COSTO

CARGO AL

COSTO

COSTO

CAROOAL

UNITARIO

TOTAL

PROYECTO

UNITARIO

TOTAL

PROYECTO

LtlITARIO

TOTAL

PROYECTO

UNITARIO

TOTAL

PROYECTO

LtlITARIO

TOTAL

PROYECTO

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6.975

6.975

2,232

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3,600

3.600

1,216

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GASTO TOTAL REAL

COSTO

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I

124.388

1M2

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I

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TOTAL

GENERAL

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39,61

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3,400

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Tabique cerámico

CERAMICA 1:::::11'..... SANTIAGO c::IV

Anexo 1: Ensayos de Paneles.

59

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~IDIEM

~ \ UNIVERSIDAD DE CHILE Facultad de Ciencias Fisicas y Matemóticos , ¿q ~ ln~rillJlo de Investigaciones y. Ensayes de Molericles

INFORME DE ENSAYO W263.254

ENSAYOS DE PANELES DE UNIDADES CERÁMICAS

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Enero de 2002

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FECHA DE CREACION: 31 de Enero de 2002

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REVISADO POR: • VAO

FECHA DE REVlSION: 31 de Enero de 2002

POR:

VAO

PLAZA ERClLlA 883 • Cosilla 1420 • Santiago. Fono: (562) 696 7238·6784151 • Fax:(56 2) 671 8979 l.. " • l. ,., 1 _, • ,. ,. ,., I ~.

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~IDIEM

~ \ UNIVERSIDAD DE CHILE Facultad de Ciencias Físicas y Matemálicos ¡,fu Instituto de lnve5tigociorie~ y Ensayes de Materiales ~ =' ,INFORME DE ENSAYO N"263.254

INDICE

Pág. 2 de 35

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INDICE

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INFORME

PAG.

1.

ALCANCE ..... , ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ...... ... ... ... ... ...

3

2.

CARACTERIZACiÓN DE LAS PROBETAS.................................................... 2.1. Probeta para ensayos de compresión, flexión e impacto ........................ . 2.2. Probeta para ensayos de carga horizontal.......................... ................... 2.3. Caracterización del mortero de pega ...... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... 2.4. Caracterización de unidades .................................................. .......... ........

4

1.

••

•• •• •• •• •

3.

ENSAYO DE COMPRESiÓN.................................................................. ...... 3.1. Montaje................................... ...... .............. ....... ........... ............. ....... ......... 3.2. Procedimientos del ensayo............................. ....... ..... ............................... 3.3. Resultados ....................................................................................... ,........

3.4. Conclusiones................................. ............ .............. ......... ......................... 4.

ENSAYO DE FLEXION ............... ............... .................. ..................... 4.1. Montaje....................................................................... .......... .....................

4.2. Procedimientos del ensayo ..................................................................... :.. 4.3. Resultados................................................................................................ 4.4. Conclusiones.............................................................................................

••

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12 12 13 13 16 17 17 18 19 21

5.4. Conclusiones.............................................................................................

22 22 23 23 26

ENSAYO DE CARGA LATERAL........... ............ ......... ...... ..................... 6.1. Montaje............................................................................ .......... ................ 6.2. Procedimientos del ensayo ........................:............................................... 6.3. Resultados ........................................... ,................................................... 6.4. Conclusiones.............................................................................................

27 27 28 28 30

7. CONCLUSIONES GENERALES .......................................................................

31

5.

6.

••

4 7 8 9

ENSAYO DE IMPACTO ...................................... :............................... 5.1. Montaje.......... ............................ .................. ................ ....... ............ ........... 5.2. Procedimientos del ensayo....... ....................... ......... ...... .......... ......... ........ 5.3. Resultados................................................................................................

•• •• •

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••

ENSAYOS DE PANELES

., PlAZA ERCILlA 883 • Cosilla 1420 • Sonliogo • Fono: (562) 696 7238 1.. 11 • l· 1·1. _1 • l. _. lo - 6784151 ' . 1 . • Fox:(56 2) 671 8979

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~IDIEM

UNIVERSIDAD DE CHILE

af.tt Facultad de Ciencios Físicos y Matemáticos

~ ~ Instituto de tn ... estigacione~ y Ensayes de Malefioles

. JNFORME DE , ENSAYO N°263.254 1.

ALCANCE

Pág. 3 de 35

ALCANCE

A petición de la empresa CERÁMICA SANTIAGO SA, a través del Señor Gustavo Morales. la Sección Investigación y Ensayos de Estructuras del IDIEM ha realizado una serie de ensayos a un sistema de paneles fabricados con unidades cerámicas esbeltas.

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El objeto de los ensayos realizados fue estudiar el comportamiento de los paneles ante cargas de compresión, flexión, impacto y carga horizontal. Las unidades cerámicas utilizadas para la confección de los paneles fue proporcionado por el mandante, y la elaboración de las probetas fue supervisada por personal de la Sección Investigación y Ensayos de Estructuras del IDIEM. El siguiente informe da a conocer los resultados de .Ios ensayos mencionados anteriormente. . Para los ensayos de compresión, flexión e impacto se utilizó dos tipos de panel, diferenciándose entre sí por el tamaño de las unidades cerámicas. Para la prueba de' carga lateral los paneles ensayados tenían una mayor dimensión que los paneles . destinados a compresión, flexión e impacto. A todos los paneles se les agregó dos vigas .de hormigón armado, una de soporte y otra a nivel superior. La caracterización de los paneles se detalla en el punto n02 de este informe, "caracterización de probetas'. La configuración de los paneles buscó reproducir las condiciones de materialización del sistema que tendría en terreno. Los ensayos realizados son los siguientes: a) Ensayo de compresión con carga vertical excéntrica, basado en la norma NCh 801.EOf 71, Arquitectura y construcción - Paneles prefabricados - Ensayo de compresión, con carga aplicada al tercio. Se ensayó un espécimen por tipo de panel. b) Ensayo de flexión, basado en la norma NCh 803.EOf 71, Arquitectura y construcción - Paneles prefabricados - Ensayo de flexión, con carga aplicada a los tercios. Se ensayó un espécimen por tipo de panel. c)Ensayo de impacto, basado en la norma NCh 804.EOf 71, Arquitectura y construcción - Paneles prefabricados - Ensayo de impacto. Se ensayó un espécimen por tipo de panel. d) Ensayo de carga horizontal, basado en la norma NCh 802.EOf 71, Arquitectura y construcción - Paneles prefabricados - Ensayo de carga horizontal. Se ensayó un espécimen por tipo de panel.

. ENSAYOS DE PANELES

PlAZA ERClLIA 8'83 • Cosilla 1420 • Sonijogo • Fono: (56 2) 69ó 7238 • 6781-'4151 • Fax: (56 2) 671 8979 lLL...II. ".1° ___ .Lo' . . ' __ · I . ' I ' -=--01· t _~

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Facultad de Ciencias,Físicas y Matemóticos Instituto de Inves1igación~s y Ensayes de Maleriales

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2.

~IDIEM CARACTERIZACION DE PROBETAS

INFORME DE ENSAYO N"263.254

Pág. 4 de 35

CARACTERlZACION DE LAS PROBETAS

La caracterización de las probetas es la siguiente: 2.1

•• • ••

•• •• •

Probeta para ensayos de compresión, flexión e impacto.

Las probetas (paneles) utilizadas en los ensayos de compresión flexión e impacto se muestran en la figura N°1A y N°1B. Las medidas se expresan en cm. La probeta 1A se caracteriza por estar compuesta por cuatro hiladas de cerámicas del tipo A, de 40 cm de ancho por SO cm de alto aproximadamente. La probeta 18 se caracteriza por estar compuesta por cinco hiladas de cerámicas del tipo 8, de 40 cm de ancho por 40 cm de alto aproximadamente.

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Figura N°1A: Caracterización de panel1A

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, ENSAYOS DE PANELES

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CARACTERIZACION DE PROBETAS

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Figura N"1 B: Caracterización de .panel 18

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El sistema estructural de los paneles 1A y 1B es similar: las unidades cerámicas se fijan a la viga base del panel con mortero. En las perforaciones o huecos de las unidades cerámicas, el mortero penetra 3 a 4 cm aproximadamente en cada unidad. El espesor del mortero en la junta vertical es de 1 cm, y el espesor de la junta horizontal es de 0.6 cm y 0.7 cm. La penetración del mortero señalada en el párrafo anterior de 3 a 4 cm, se controla por sellos de poliestireno expandido dentro de las perforaciones de las unidades.

•• •

La edad de las probetas al momento de realizar los ensayos se muestra en la tabla N°1. Tabla N°1: Edad de las probetas al realizar el ensayo

•• •• •

•• •.

~IDIEM

CHILE

Facultad de Ciencias Físicas y Matemóticos Institulo' de Investigaciones' y ,Ensayes de Materiales

Tipo de Ensayo Compresión Flexión Impacto

-

Tipo de Panel 1A 18 2A 2B 3A 38

Edad 14 días 15 dias 16 días

-

, ENSAYOS DE PANELES

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PlAZA ERClUA 883 • Co~illo 1;420' $