taller n° 2. uso de placas macizas y aligeradas...

CONTRATO NO. 038 2013. DESARROLLO DE METODOLOGA DE

CAPACITACIN DE MAESTROS DE OBRA, ENFOCADA A LA APROPIACIN

DE CONCEPTOS ESPECFICOS, ACORDE AL PERFIL OCUPACIONAL QUE

DESEMPEAN LOS MAESTROS DE OBRA EN LAS CONSTRUCCIONES

INFORMALES

ENTIDAD CONTRATANTE:

FUNDACIN SUIZA DE COOPERACIN PARA EL DESARROLLO TCNICO

TALLER N 2. USO DE PLACAS MACIZAS Y ALIGERADAS EN

VIVIENDAS ESTRUCTURADAS CON MUROS DE CARGA EN

MAMPOSTERA CONFINADA.

DISEO:

RAL HERNN ROJAS M.

HELMUTH GEOFRE RAMOS C.

CARLOS FERNANDO AGUDELO R.

SEPTIEMBRE DE 2014

Taller N 2. Uso de placas macizas y aligeradas en viviendas estructuradas con muros de carga

en mampostera confinada.

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Taller N2. Uso de placas macizas y aligeradas en viviendas

estructuradas con muros de carga en mampostera confinada.

1. Identificar los problemas instruccionales y especificar los objetivos para

los que se disea el programa instruccional.

Problemas instruccionales:

Se construyen placas de entrepiso macizas en concreto reforzado para

luces mayores a 4 m con espesores menores a 18 cm (generalmente entre

entre 12 a 14 cm) lo cual no cumple lo establecido en el ttulo E de la NSR-

10.

El proceso de construccin no permite un control de calidad ptimo que

permita verificar el distanciamiento adecuado del acero de refuerzo contra

la formaleta para garantizar los recubrimientos mnimos necesarios.

Se empotran en las placas instalaciones hidro-sanitarias y canalizaciones

para conducir circuitos elctricos que reducen su seccin transversal y por

ende su capacidad portante.

Objetivos:

Comparar el comportamiento estructural entre las placas macizas y las

placas aligeradas segn los dimensionamientos indicados en el captulo E

del Reglamento Colombiano de Construccin Sismo Resistente -NSR-10.

Demostrar las ventajas de las placas aligeradas, fundidas en sitio y

prefabricadas, frente al uso de las placas macizas.

Persuadir al maestro de obra para evitar la utilizacin de placas macizas en

luces mayores a 4 m.

2. Examinar aquellas caractersticas del estudiante que deben recibir

atencin durante la planificacin (Villate, 2012)

Del conjunto de estudiantes del programa el 53.3% son procedentes de la ciudad de

Bogot mientras el 46.7% provienen de otros lugares del pas, de donde se concluye que

es un programa que atiende poblaciones de cualquier regin del pas.

El grueso de la poblacin entre los dieciocho y los cincuenta aos de edad es de treinta

personas y entre 51 y 64, quince personas, lo cual se considera un buen promedio para

esta formacin denotando que la mayora es econmicamente activa descontando los



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mayores de 55 aos. As mismo es un programa netamente para adultos, lo cual

demanda una formacin con orientaciones andraggicas.

41 personas son de sexo masculino y 4 del femenino de donde tambin se ve la

participacin de la mujer en cierta medida y en esta profesin.

En cuanto al nivel acadmico el 22.2% cuenta con dcimo grado de educacin

secundaria, siendo superada por el 39.9%, es decir 20 personas que han desarrollado

hasta la primaria, lo cual denota una poblacin de muy bajo nivel acadmico. Resulta

interesante observar que existe un estudiante con cuatro semestres de arquitectura.

3. Identificar claramente los contenidos y analizar los componentes

relacionados con los propsitos y objetivos de la instruccin.

UNIDAD DE

APRENDIZAJE OBJETIVO GENERAL DURACIN TEMTICA

Placas macizas

y aligeradas

para entrepiso.

Determinar las ventajas y

desventajas en la utilizacin

de placas macizas y

aligeradas aplicadas a

viviendas de dos pisos

construidas con muros de

carga en mampostera

confinada.

4 horas

TCNICO-

CONSTRUCTIVO

(Vulnerabilidad)

4. Elaborar una lista de objetivos instruccionales que deben ser

comunicados al estudiante. (Competencias).

Establece las diferencias entre el comportamiento estructural de las placas

macizas comparadas con las placas aligeradas.

Identifica los rangos de luces en los cuales pueden ser utilizadas las placas

macizas y las placas aligeradas.

Reconoce los principales problemas constructivos en las placas macizas y

aligeradas y toma los correctivos necesarios para evitarlos.

5. Secuencia de los contenidos en unidades didcticas y que respondan a un

aprendizaje lgico.



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UNIDAD DIDCTICAS

UNIDAD PROBLEMAS DIDCTICAS CONTENIDOS

Placas

macizas y

aligeradas

para

entrepiso.

Por qu se construyen

placas macizas para

luces mayores a 4 m

con espesores y

refuerzos

insuficientes?

Por qu no hay un

uso extensivo de otros

tipos de sistemas para

entrepiso?

El plano vs la

plegadura: Comparativo entre las caractersticas

geomtricas de las placas

macizas y las placas

aligeradas y su efecto en

las deformaciones.

-Espesores mnimos

-Refuerzos mnimos

-Rangos de luces

para su aplicacin

-Placas fundidas en

sitio y prefabricadas

6. Aplicabilidad del conocimiento elaborado

Situaciones reales:

Construccin de obra nueva y ampliaciones de viviendas de hasta dos

pisos con muros de carga en mampostera estructural. Puede incluirse ac

el campo de la construccin con otro tipo de sistema portante, tal como los

prticos en concreto, siempre y cuando la estructura pertenezca al grupo de

uso 1.

7. Planificar las estrategias de carcter didctico.

7.1. Preguntas para abordar el tema:

El concepto de elemento autoportante y elemento portante

Cunta carga puede soportar una hoja de papel sostenida se sus extremos? Es

la hoja por s sola autoportante?...



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Figura 1: Efecto de la gravedad sobre el peso propio.

Una hoja de papel, apoyada en los extremos, no puede soportar ningn tipo de

carga ni siquiera su propio peso (ver figura 1). No es autoportante. La hoja se

desliza y cae por efecto de la gravedad. No es un elemento rgido y su forma no le

ayuda, al contrario es muy flexible. Si se cuelga de sus extremos, probablemente

sea capaz de soportar una carga y sus fibras trabajan como lo hace un cable,

estirndose hasta el lmite de su capacidad y luego causar su rotura (ver figura 2).

Figura 2: Trabajo como cable de una hoja de papel colgada de sus extremos.

Cmo se puede mejorar la capacidad portante de la hoja de papel?

Aun cuando el papel es un material liviano y en apariencia poco resistente, existen

maneras para lograr que sea autoportante o que inclusive pueda soportar cargas

adicionales a su propio peso.

Colocando ms hojas superpuestas?



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Es un modo intil de lograr mayor rgidez en la hoja de papel. Si se toma una

resma de papel y se ejerce una carga est no soportar demasiado y la relacin

entre el peso propio del papel y la carga que soporta ser muy baja (ver figura 3).

Figura 3: Hojas superpuestas que no mejoran de manera significativa la capacidad portante.

Utilizando un papel ms grueso?

Es una opcin no muy eficiente. Si se pegan muchas hojas de papel y se obtiene

algo similar a un cartn, se puede aumentar la rigidez del material para tratar de

soportar cargar mayores (ver figura 4).

Figura 4: Incremento del espesor del material para ganar capacidad portante.

Realizando pliegues en la hoja?

Este mtodo es mucho ms eficiente y le confiere al elemento la capacidad de

soportarse a s mismo, es decir, que sea autoportante. Inclusive, puede llegar a

soportar otra u otras hojas de papel sobre ella sin deformarse (ver figura 5).

Enrollndolo?



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Si se arman tubos de papel, la hoja adquiere capacidad estructural y puede

soportarse una carga mucho mayor a su propio peso (ver figura 6). En este caso,

como en el anterior, la relacin entre la carga soportada y el peso muerto del

material es mayor, lo cual demuestra el aprovechamiento de las caractersticas

mecnicas del material.

Figura 5: Plegadura en papel.

Figura 6: Tubo de papel.



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Qu propiedades mecnicas mejoran en la hoja de papel cuando se le realizan

pliegues?

En esencia lo que mejora es la rigidez incrementando su capacidad portante. El

material sigue siendo el mismo por lo tanto su densidad y por consiguiente su

resistencia no se han afectado. Se trata de una variacin geomtrica de sus

condiciones iniciales que le permite un mejor desempeo estructural.

7.2. UNIDAD DIDCTICA: Placas macizas y aligeradas para entrepisos.

7.2.1. OBJETIVO GENERAL:

Determinar las ventajas y desventajas en la utilizacin de placas macizas y

aligeradas aplicadas a viviendas de dos pisos construidas con muros de carga en

mampostera confinada.

7.2.2. ESTRATEGIAS DIDCTICAS: El plano vs la plegadura

Estrategia 1: Construccin de una plegadura en papel bond 28 para soportar una

carga de una libra uniformemente distribuida.

Tiempo estimado: 1.5 horas.

Didctica:

El taller estar basado en la observacin de las propiedades geomtricas de los

materiales y su influencia en su comportamiento estructural, mediante la

elaboracin de modelos a escala en grupos de trabajo (enfoque constructivista).

Desarrollo:

La primera parte del taller se realizar mediante la observacin de las

deformaciones en elementos constructivos reales tales como lminas metlicas,

de fibrocemento y de policarbonato, comparando su funcionamiento contra una

lmina tipo Corpalosa, una teja eternit y el policarbonato alveolar. Estos ejemplos

servirn de apoyo para explicar el funcionamiento de una placa maciza en

concreto versus una placa aligerada en el mismo material.

En la segunda parte, se les solicitar a los diferentes grupos, que construyan una

plegadura en papel con determinadas caractersticas geomtricas que sea capaz

de soportar una carga de una libra uniformemente distribuida.



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Metodologa

Materiales:

- Un metro cuadrado de lmina de acero galvanizado calibre 22 - Un metro cuadrado de Corpalosa 1.5 calibre 22 - Un metro cuadrado de Eterboard 6 mm - Un metro cuadrado de teja Eternit P 10 - Un metro cuadrado de policarbonato macizo - Un metro cuadrado de policarbonato alveolar - Base en MDF 50 cm x 30 cm x 2 cm. Esta base se podr cortar a laser

para obtener una superficie adecuada y ajustada a las dimensiones requeridas.

- Piezas en mdf espesor 10 mm para simular los muros de soporte de la

placa.

- Papel bond 28. Dos cuartos de pliego por grupo.

- Adhesivo: silicona lquida.

- Lminas de mdf o madera contrachapada con espesor de 5 mm para

realizar la prueba de carga.

Proceso de construccin:

a. Para iniciar esta parte del taller, se ensayaran las lminas metlicas, de fibrocemento y de policarbonato para comparar su comportamiento estructural frente a cargas transversales. Se debe distribuir la carga superficialmente para evitar fallos de los elementos por cargas concentradas (ver figura 7). El tallerista har nfasis en la importancia de la geometra del elemento en su capacidad portante y tomar nota de las conclusiones de cada uno de los ensayos en un mural o cartelera.

Figura 7: Ensayos de carga transversal a lminas macizas y plegadas.



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b. Una vez terminado el punto anterior, se le solicitar a cada grupo que construya una placa a partir de plegaduras en papel bond 28 y que sea capaz de soportar una libra de carga distribuida superficialmente. Como material adhesivo se utilizar la silicona lquida. La placa tendr una medida de 4 m x 2 m a escala 1:10. La placa se construir sobre una base en madera de 50 cm x 30 cm x 2 cm de espesor en MDF, en al cual se empotrarn dos elementos verticales actuando como muros de carga y sobre los que se construir la placa en papel (ver figura 8).

Figura 8: Base para la construccin de la plegadura.

c. Terminada la plegadura, cada grupo presentar su trabajo y se colocar la carga para determinar si cumple con la capacidad portante solicitada. La prueba de carga se realizar colocando lminas de madera superpuestas hasta lograr la falla del elemento por aplastamiento o flexin. En este punto el tallerista explicar el mecanismo de soporte y transmisin de carga de una placa, tomando como base las cargas vivas estipuladas por la NSR-10 en el ttulo B. De este modo se entender el por qu de la aplicacin de carga repartida superficialmente (ver figura 9).

Figura 9: Prueba de carga sobre las plegaduras en papel.



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Los participantes deben tomar en cuenta la cantidad de material utilizado versus la carga final soportada y las caractersticas geomtricas del elemento propuesto. Al respecto, el tallerista ser el encargado de moderar la presentacin, resaltar y tomar nota de los pros y contras de cada una de los planteamientos hechos durante la prctica.

d. Para finalizar, se abrir un espacio para compartir las opiniones de cada uno de los grupos participantes, complementadas y retroalimentadas por parte del tallerista.

Estrategia 2: Construccin de una placa maciza y una placa aligerada

(comparacin entre la mala y la buena prctica).

Tiempo estimado: 2.5 horas

Didctica:

El taller tendr un caso real enfocado en las prcticas constructivas, con base en

la elaboracin de modelos a escala, realizados en grupos de

trabajo, que permitan visualizar el comportamiento estructural de las placas

macizas frente a las placas aligeradas (enfoque constructivista).

Desarrollo:

Los grupos de trabajo debern probar el comportamiento estructural de una placa

maciza para una luz de cuatro metros luz mxima - con espesor menor a lo

establecido en el ttulo E de la NSR-10 frente a otra de espesor acorde a los

parmetros normativos.

Posteriormente, se construir una placa aligerada siguiendo los lineamientos del

ttulo E y se probar su comportamiento estructural ante cargas de la misma

magnitud para las que se presentaron deflexiones en las placas macizas. As

mismo, se realizar una comparacin entre el volumen de material requerido para

la construccin de estos elementos.

Metodologa

Materiales:



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- Base en MDF 50 cm x 30 cm x 2 cm. Esta base se podr cortar a laser para obtener una superficie adecuada y ajustada a las dimensiones requeridas (ver anexo).

- Piezas en mdf espesor 10 mm para simular los muros de soporte de la

placa (ver anexo).

- Lminas de cartn industrial 20 cm x 40 cm con espesor de 2 mm.

- Lminas de cartn paja 20 cm x 40 cm con espesor de 1 mm.

- Lmina de icopor de 2 cm

- Adhesivo: silicona lquida.

- Escuadras.

- Cortador.

- Hojas de segueta.

- Pesos en hierro de diferentes masas para realizar la prueba de carga.

Proceso de construccin:

a. Cada grupo construir una placa maciza para una luz de 4 m utilizando

lminas de cartn superpuestas hasta alcanzar el espesor que

frecuentemente usan para este tipo de luces (no es necesario aplicar

adhesivo en toda la superficie con el fin de reutilizar el material en la

construccin de otros modelos). Se espera que en general trabajen con

placas de entre 12 cm a 15 cm de espesor. Esta placa se apoyar sobre

muros en MDF sobre la base usada en la anterior didctica (ver figura 10).

Figura 10: Placa maciza de espesor reducido.

b. Terminada la placa, se socializarn los espesores de placa que usaron los

grupos de trabajo. Seguido a esto, se compararn estos valores con el

espesor obtenido aplicando la relacin entre luz y espesor que establece el

ttulo E en su captulo E.5 (ver figura 11). Cada grupo de trabajo aplicar la



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relacin que a su juicio sea la conveniente y se los socializarn los

resultados nuevamente. Para finalizar este punto, el tallerista indicar cul

es la relacin correcta a usar en el caso que se est trabajando - la relacin

a usar ser L/20 debido a que se trata de una placa simplemente apoyada

y mostrar la tabla E.5.1-2 en la cual se consignan los espesores mnimos

para placas macizas (ver figura 12).

Figura 11: Tabla E.5.1-1. Espesor mnimo de losas (AIS,2010).

Figura 12: Tabla E.5.1-2. Refuerzo mnimo en losas macizas (AIS,2010).

c. Con el espesor matemticamente obtenido, se construir una nueva placa.

Al terminar su elaboracin, se colocar cada una de estas sobre los muros

de soporte empotrados en la base y se les aplicar la carga paulatinamente

hasta obtener deflexiones observables y se tomarn los datos

correspondientes a los pesos soportados (ver figura 12).

Figura 12: Prueba de carga a placas con diferentes espesores.



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d. En cada grupo calcularn el volumen de concreto de la placa con espesor

reducido y el volumen de la placa con el espesor matemticamente

obtenido (ver figura 13).

Figura 13: Frmula para el clculo de volumen. Tomado de:

http://www.pps.k12.or.us/district/depts/edmedia/videoteca/curso1/htmlb/SEC_122.HTM

e. El tallerista presentar un anlisis de costo unitario para placa maciza por

m3 de tal modo que se pueda multiplicar por los datos obtenidos en el

punto anterior y se pueda obtener un comparativo de costos entre la mala y

la buena prctica.

f. A continuacin, se solicitar a los grupos de trabajo que dibujen en un

cuarto de papel bond, en planta y en corte, una placa aligerada. El rea a

cubrir ser la misma que para el caso anterior (ver figura 14). El diseo de

la placa y sus dimensiones sern los que cada grupo considere suficientes.

Figura 14: Placa aligerada en una direccin.

g. Acto seguido, cada grupo presentar brevemente su solucin. El tallerista

moderar las intervenciones y destacar los pros y contras de cada uno de

los planteamientos. Se har nfasis en el uso de cuatro elementos

http://www.pps.k12.or.us/district/depts/edmedia/videoteca/curso1/htmlb/SEC_122.HTM



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primordiales: la torta inferior, los aligeramientos, las viguetas y la torta

superior.

h. Terminada la presentacin, el tallerista mostrar la tabla E.5.1-3 y

comparar los dimensionamientos planteados por los grupos en el punto

anterior y destacar los aciertos y errores cometidos en los planteamientos

(ver figura 15).

Figura 15: Tabla E.5.1-3. Refuerzo mnimo para viguetas de losas aligeradas (AIS, 2010).

i. Tomando como referencia los valores de la anterior tabla, el tallerista

solicitar a los grupos de trabajo, la construccin de una placa aligerada

para una luz de 4 m que cumpla con la normativa. Para ello se les darn los

dimensionamiento mnimos para los elementos componentes:

- Torta superior, espesor 5 cm.

- Torta inferior, espesor 3 cm.

- Viguetas, base 8 cm.

- Distanciamiento mximo entre viguetas, 60 cm entre ejes.

Sera aconsejable que la mitad de los grupos construyeran placas fundidas

en sitio y la otra mitad plantearn placas prefabricadas (ver figura 16), con

el fin de obtener resultados ms variados y enriquecedores para el taller.



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Figura 16: Placa aligerada fundida en sitio y prefabricada.

j. Terminados los modelos, se probarn aplicndoles carga transversalmente

y se compararn los datos obtenidos con relacin a la placa maciza de

espesor acorde a la normativa. De all, se obtendrn las conclusiones

finales relacionadas con la influencia de la altura y la geometra de la placa

frente a su rigidez y consiguiente capacidad portante. Al mismo tiempo, se

comprobar la eficiencia en el uso de material comparando la cantidad de

lminas de cartn utilizadas en la fabricacin de la placa maciza y el ahorro

obtenido en la placa aligerada.

k. Para finalizar el taller, se abrir una discusin donde se realizarn las siguientes actividades: - Una breve exposicin por parte del tallerista - o de alguno de los

participantes - de los aportes consignados en el mural de la sesin.

- Una presentacin de imgenes donde se visualicen las malas prcticas de construccin asociadas a todas las partes de construccin trabajadas en el taller. En este punto se puede incluir una galera de imgenes relacionada con las diferentes alternativas para construir placas presentes en el mercado (placas macizas, aligeradas y prefabricadas).

Los siguientes vnculos le permitirn al tallerista obtener informacin acerca de sistemas de entrepiso alternativos:

o Corpalosa: http://www.corpacero.com/

http://www.corpacero.com/



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o Placa fcil: http://www.santafe.com.co/ o Duralosa:

http://www.durapanel.com.co/Productos/Duralosa/tabid/77/Default.aspx

o Losas prefabricadas: http://www.indural.com/w/index.php?option=com_content&view=article&id=31&Itemid=104

o Losas alveolares: http://www.titancemento.com/espanol/component/ourproducts/?controller=products&task=productDetailsView&productId=47&categoryId=11

- Un debate que tenga como eje central la comparacin entre la mala

prctica y la buena prctica. Es preciso hacer nfasis en los costos de cada tipo de placa y los consumos de materiales con respecto al desempeo del elemento.

En el punto e de la estrategia dos se analizar el costo por metro cuadro, o metro cbico, de placa maciza:

o Se determinar el del rea y/o el volumen en concreto del elemento.

o Se multiplicar este valor por el costo enunciado en el anlisis de precio unitario. De este modo se realizar la comparacin entre la mala y la buena prctica.

En el caso de las placas aligeradas, se proceder as:

o Se determinar el rea del elemento. o Se multiplicar este valor por el costo enunciado en el anlisis de

precio unitario.

Con los costos obtenidos para los diferentes tipos de placa se realizar un anlisis comparativo entre la aplicacin de placas macizas y aligeradas para luces mayores a 4 m. En este punto se pueden comparar los costos de los otros sistemas mostrados por el tallerista en su presentacin frente a los dos tipos de placas trabajadas en el taller.

- Se solicitar, por ltimo, que los participantes mencionen cules son las

principales barreras para poder ejecutar las buenas prcticas de construccin.

http://www.santafe.com.co/http://www.durapanel.com.co/Productos/Duralosa/tabid/77/Default.aspxhttp://www.durapanel.com.co/Productos/Duralosa/tabid/77/Default.aspxhttp://www.indural.com/w/index.php?option=com_content&view=article&id=31&Itemid=104http://www.indural.com/w/index.php?option=com_content&view=article&id=31&Itemid=104http://www.titancemento.com/espanol/component/ourproducts/?controller=products&task=productDetailsView&productId=47&categoryId=11http://www.titancemento.com/espanol/component/ourproducts/?controller=products&task=productDetailsView&productId=47&categoryId=11http://www.titancemento.com/espanol/component/ourproducts/?controller=products&task=productDetailsView&productId=47&categoryId=11



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- Se cerrar la sesin con una toma fotogrfica de todas las propuestas realizadas en el taller para hacer un archivo documental.

8. Normativa de referencia. Para adelantar las buenas prcticas referidas en las temticas abordadas en este taller se debern consultar y aplicar, segn sea el caso, las siguientes normas, reglamentaciones o recomendaciones.

Dimensionamientos mnimos de placas macizas y aligeradas para viviendas

de dos pisos en mampostera confinada: ttulo E del Reglamento

Colombiano de Construccin Sismo Resistente (NSR-10).

taller n° 2. uso de placas macizas y aligeradas...

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