Edificios con forjados de perfiles metálicos y losas de hormigón o

XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN
50
MODULO 1
EDIFICIOS CON FORJADOS DE PERFILES METÁLICOS Y LOSAS DE HORMIGÓN O CERÁMICA EN
EL CENTRO HISTÓRICO DE LA HABANA. CARACTERIZACIÓN, PATOLOGÍA Y DIAGNÓSTICO.
F. Díaz Alemán(1),
A. Pérez Zúñiga(2),
O. Álvarez Rodríguez(3)
Becario MAEC AECID del Máster en Tecnología y Gestión de la Edificación UC, Escuelade Ingenieros de Caminos, Canales
y Puertos, Universidad de Cantabria, España(1)
Les Consultants Gilles Audet et Associes Inc.(2)CEGEP Collège d’Enseigment Général et Professionel, Québec, Canada(2)
Fac. Ing. Civil. Instituto Sup. Politécnico José Antonio Echeverría, La Habana, Cuba(3)
[email protected] (1)
[email protected] (2)
[email protected] (3)
ÁREA TEMÁTICA: ESTUDIOS, METODOLOGIAS Y DIAGNOSTICOS
CONSERVACION Y RESTAURACION DEL PATRIMONIO CULTURAL
RESUMEN
En el presente trabajo se realiza una caracterización de las
tipologías del sistema constructivo de entrepisos y
cubiertas de perfiles metálicos y losas de hormigón o
cerámica, presente en numerosas edificaciones del Centro
Histórico de La Habana. En la primera parte se identifican
los procesos patológicos más comunes asociados a los
elementos componentes de los forjados y se valoran los
desperfectos de origen del sistema y su influencia en las
lesiones presentadas. Finalmente se propone una
metodología de diagnóstico.
PALABRAS CLAVE:
Patología, Ensayos
Centro
Histórico,
Diagnóstico,
51
XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN
MODULO 1
1. INTRODUCCIÓN
El Centro Histórico de La Habana, declarado Patrimonio de
la Humanidad en el año 1982 por la UNESCO, está siendo
sometido a un proceso de rehabilitación que constituye hoy
el mayor reto que enfrenta la Oficina del Historiador de la
Ciudad. Una parte significativa de su fondo edificado
presenta forjados de entrepisos y cubiertas construidos con
perfiles metálicos y losas de hormigón o cerámica.
El mencionado sistema, comúnmente denominado “viga y
losa” incluso en el entorno profesional cubano, fue muy
difundido en la isla desde la última década del siglo XIX
hasta las primeras del XX. Los inmuebles
de los cuales forman parte responden en
su mayoría a tipologías domesticas e
incluyen diferentes estilos arquitectónicos
fundamentalmente, eclécticos. Gran parte
de las viviendas construidas en la Ciudad
de La Habana en este período, que
coincide con una de las etapas de mayor
expansión urbana, solucionaron de esta
forma sus estructuras horizontales. El
periodo de tiempo en que se emplea con
profusión este sistema que abarca unos
30 años, propicia que dentro del mismo esquema de se
diferencien claramente varias tipologías estructurales.
2. LOS FORJADOS DE PERFILES METÁLICOS Y
LOSAS DE HORMIGÓN Y
CERÁMICA EN EL CENTRO HISTÓRICO DE LA
HABANA
Este sistema fue ampliamente utilizado en edificios de
vivienda, de oficinas, comercios, entre otros, en las que la
carga de uso no sobrepasaba los 250 kg/m2. Con raras
excepciones se utilizó con otros fines y para cargas de uso
superiores.
XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN
52
MODULO 1
De un total de 2649 edificaciones registradas por el Plan
Maestro (organismo rector de las estrategias de
conservación en el Centro Histórico de La Habana), 571
presentan estructura horizontal de perfiles metálicos y
losas de hormigón o cerámica, lo que constituye el 21,56%.
La representatividad, dividida por sectores del Centro
Histórico, se muestra en la siguiente tabla:
Tabla 1. Representatividad del sistema constructivo por
sectores del Centro Histórico
Algunas de las lesiones presentadas en estos forjados se
deben a su concepción original, ya que no constituyeron,
en cuanto a forma de trabajo estructural, ningún adelanto
en comparación con los forjados de madera (viga de
madera y tablazón, viga de madera y losa cerámica)
utilizados hasta entonces en las construcciones. O sea,
estructuralmente los perfiles metálicos sustituyeron a las
vigas de madera y constituyen los elementos resistentes
principales dentro de la estructura.
Debido a su concepción, este sistema presenta deficiencias
en su comportamiento a flexión, en presencia de las
vibraciones que imponen las sobrecargas de carácter
variable. Esto se debe fundamentalmente a que son
forjados de muy poca masa y poseen una proporción muy
desfavorable peso propio/sobrecarga.
Otra afectación importante a que se ven
sometidos es la flecha diferencial que
suele producirse entre las diferentes
viguetas del forjado cuando sobre estas
actúan cargas diferentes o demasiado
puntuales, debido a la ausencia de una
capa de compresión que distribuya las
cargas entre los perfiles metálicos,
constituyendo esto último uno de sus principales puntos
débiles. [1]
Otra deficiencia del sistema es que por lo general no
cuenta con cerramentos sobre los muros y los perfiles
descansan directamente sobre la fábrica, provocando
grietas cuando la carga puntual sobrepasa la tensión límite
en el apoyo. Estas lesiones se observan como una de las
53
XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN
MODULO 1
más comunes en las edificaciones del entorno objeto de
estudio, dañando no sólo a muros, sino también a dinteles
y arcos de ladrillo.
3. PATOLOGÍA
Adicionalmente a las consideraciones anteriores, la falta de
mantenimiento y la inadecuada explotación de estas
edificaciones han provocado que aparezcan numerosas
lesiones en este tipo de estructuras.
Entre
las
principales
afectaciones
se
cuentan
deformaciones diferenciales entre perfiles, corrosión, rotura
parcial o total de las losas, etc. Debido a esto, cuando se
va a realizar una intervención se manejan diversos criterios
que abarcan desde su reparación parcial hasta la
sustitución total de estos forjados.
Tabla 2. Estado
estudiadas
constructivo
de
las
edificaciones
La caracterización corresponde al estado general de la
edificación (donde intervienen factores tan diversos como
las terminaciones, la carpintería, las instalaciones hidrosanitarias, eléctricas, etc), incluyendo el estado estructural
de los forjados.
Como se observa, el 26% de las edificaciones presenta un
estado malo-pésimo. A esta situación se adiciona que de
las 571 edificaciones sólo el 11% han sido intervenidas en
su estructura horizontal. [2]
XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN
54
MODULO 1
4. TIPOLOGÍAS PRESENTES EN EL ENTORNO DE
ESTUDIO
En el centro histórico se distinguen claramente 3 tipologías:
4.1 Forjados de perfiles y losas abovedadas de
cerámica
Los primeros forjados de este tipo, que aparecieron en el
país a finales del siglo XIX, utilizaban bóvedas catalanas
formadas con losas de barro combinadas con vigas
metálicas espaciadas a 0.40m, 0.50m y 0.80m. Todavía se
observan en la capital algunos ejemplos de edificaciones
con esta variante del sistema. Al principio estos elementos
se usaron en las edificaciones de forma parcial, vinculados
con los forjados de maderas como viga tablazón y viga y
losa por tabla.
4.2 Forjados de perfiles y losas macizas de hormigón
En esta tipología se observan losas planas macizas de
hormigón, que pueden ser prefabricadas o in situ. En
algunos edificios se utilizó la variante de losas abovedadas.
El peralto de las losas varia, ocupando desde solo un tercio
del perfil hasta la totalidad del alma.
El material empleado en el refuerzo era alambrón de 6mm
a 10mm de diámetro colocado sin un concepto realmente
técnico, ni una disposición uniforme y correcta. Los
refuerzos se ubicaban en la zona inferior o en la superior,
en ocasiones se utilizaban flejes metálicos.
Los perfiles metálicos tienen un peralto de 0.10m, 0.12m y
hasta 0.15m aproximadamente, en dependencia de la luz a
salvar, que con raras excepciones superaba los 5m. Según
el libro 500 Años de Construcción en Cuba, “se usaban
vigas I de hierro como arquitrabes, calculadas por los
maestros de obra según un método empírico de 1 pulgada
de peralto de la viga por cada metro de luz, por ejemplo
para 5 m se usaban vigas de 5 pulgadas, para 4 m, 4
pulgadas y así sucesivamente”. [3]
Sin embargo, diferentes fuentes populares refieren que la
proporción utilizada era de 1 pulgada de peralto por cada
metro de luz más una adicional, o sea, 4 pulgadas por 3
metros de luz, 5 pulgadas por 4 metros, y así
sucesivamente. Esta proporción se adecua más a las
geometrías y luces observadas en las edificaciones del
Centro Histórico, aunque ninguna de las dos se encuentra
documentada en métodos de cálculo, ya que éstos se
hacían de forma totalmente empírica.
4.3 Forjados de perfiles y losas huecas de hormigón
Esta variante utiliza los mismos tipos de perfiles metálicos
que la anterior. En al caso de las losas se utilizaban
elementos huecos de hormigón prefabricado, en forma de
bovedilla plana en su arista inferior. Las losas se construían
55
XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN
MODULO 1
de forma aligerada, con nervaduras de un espesor entre 2
y 2.5cm. Los nervios aportan rigidez al elemento y varían
en número y disposición, pudiendo ser 2 o 3
perpendiculares o en paralelo al perfil metálico.
Una lesión muy común de esta tipología es la pérdida
parcial o total de la zona inferior de las losas, lo que no
debilita considerablemente su resistencia, gracias a los
nervios de refuerzo.
Paralelamente estas lesiones hacen más fácil la
identificación visual de la tipología, ya que se observa en
casi la totalidad de la muestra.
La terminación se resolvía de forma análoga en las tres
variantes. Después de montadas las losas se vertía un
mortero licuado entre las juntas que alcanzaba el ala
superior del perfil para finalmente realizar la colocación del
piso o cubierta según el caso.
Figura 2. Tipologías presentes en el Centro histórico de La Habana.
XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN
MODULO 1
5.
PROPUESTA
DE
METODOLOGIA
DE
DIAGNOSTICO
El diagnóstico de estos forjados, como en todos
aquellos casos donde existen componentes ocultos
del sistema estructural, crea cierta incertidumbre. De
ahí la importancia de abordar con una secuencia
adecuada los estudios previos de la edificación, para
descartar sorpresas desagradables durante la fase de
intervención y optimizar los recursos disponibles. De
forma general, se aconseja que la presente secuencia
de diagnóstico, que ha sido experimentada en
diferentes trabajos en el entorno de estudio [4]
56
57
XI CONGRESO INTERNACIONAL DE REHABILITACIÓN DEL PATRIMONIO ARQUITECTÓNICO Y EDIFICACIÓN
MODULO 1
Conclusiones
- Se identificaron y estudiaron 571 edificaciones del Centro
Histórico de La Habana, construidas con estructura
horizontal de perfiles metálicos y losas de hormigón o
cerámica.
- Un porciento significativo de estas edificaciones se
encuentran en estado constructivo malopésimo, por lo que
resulta imprescindible su rehabilitación.
- Se caracterizaron 3 tipologías del sistema en el entorno
de estudio.
- Se propone una metodología de diagnóstico por etapas,
incluyendo ensayos
complementarios.
Referencias
[1] Pérez Zuniga, A. “Rehabilitación estructural de forjados
de edificaciones mediante secciones compuestas de acero
y hormigón”. Tesis de Maestría. Facultad de Arquitectura.
ISPJAE. Ciudad de La Habana. Cuba, 2006.
[2] Lizazo, Y. L; Pérez Zuniga A. “Sistema de Información
Geo-referenciado de caracterización de Forjados de viga y
losa en el Centro Histórico de La Habana”. Memorias del
8vo. Simposio Internacional de Estructuras, Geotecnia y
Materiales de Construcción. Universidad de OviedoUniversidad de Las Villas. Editorial Feijóo. Villa Clara, Cuba,
2008.
[3] De Las Cuevas, J. “500 de Construcción en Cuba”, La
Habana, Cuba, 2001.
[4] Díaz Alemán, F. y otros autores. “Informes de
diagnóstico”. Grupo de Diagnóstico. Oficina del Historiador
de la Ciudad de La Habana. 2008-2010