Dentro de las tendencias en la industria de la construcción en Guatemala, hemos visto crecer en los últimos años las edificaciones con muros de concreto de pared delgada. En un principio el sistema constructivo fue utilizado principalmente en proyectos de viviendas de uno y dos niveles y últimamente ha sido utilizado en proyectos con edificaciones de mediana altura, entre 8 y 12 niveles.
Tradicionalmente en Guatemala, se ha utilizado el sistema de mampostería reforzada para edificaciones de uso residencial de baja altura y el sistema de marcos de concreto o acero para los proyectos de mayor altura, algunas veces en conjunto con muros de cortante, de tal manera que ésta nueva tipología estructural, como cualquier otro sistema, presenta novedades, ventajas y limitaciones, aún poco conocidas en general.
Una de las preguntas comunes de algunos usuarios es acerca de la seguridad del sistema constructivo, así como del desempeño esperado ante un evento sísmico. Ésta y otras preguntas se trataran de responder en este artículo.
Definición del Sistema
El sistema de muros de pared delgada es una variante de la tipología estructural tipo “cajón” con muros de carga, que a su vez proveen la rigidez lateral requerida por la edificación. Se distingue en que sus muros son de concreto reforzado, con paredes delgadas que dificultan la colocación de acero de refuerzo para confinamiento, razón por la cual también se les llama sistemas de ductilidad limitada y tienen muchas similitudes con la mampostería reforzada.
Ventajas del sistema
Entre las ventajas principales del sistema está la facilidad de estandarización de los procesos, razón por la cual el sistema se ha popularizado para construcción en serie, reduciendo los tiempos de ejecución y la cantidad de mano de obra.
El concreto tiene un excelente comportamiento a la compresión, y una resistencia unitaria mayor que la mampostería, adicionalmente también tiene una mayor resistencia a cortante y un mayor módulo de elasticidad, por lo que los espesores de muros pueden reducirse significativamente, manteniendo o aumentando la resistencia en comparación con la mampostería.
En resumen, el sistema de muros de pared delgada presenta ventajas significativas en costo de construcción y tiempos de ejecución, lo cual permite a los desarrolladores ser más competitivos en el precio de venta, generando mayor competitividad en el mercado y mejores rendimientos para la industria.
Diseño estructural y sus limitaciones
Entrando ya en asuntos más técnicos, es importante mencionar que aunque éstos son muros fundidos de concreto, no pueden tratarse del todo conforme a las reglas de diseño de concreto dadas por ACI 318, ya que por su espesor, en general no pueden confinarse, razón por la cual, es de suma importancia limitar los valores de capacidad axial utilizados en el diseño, considerar los efectos de esbeltez de los mismos y establecer un factor de ductilidad apropiado al sistema.
Uno de los primeros aspectos de posible discusión, es el factor de reducción de la carga sísmica por ductilidad global, más conocido como “R”. Actualmente para sistemas de cajón, la mampostería utiliza “4” y los muros de concreto “5” (según tabla 1-1 NSE 3-10).
El segundo factor de importancia es el porcentaje de carga axial permitido. En muros confinados es 35%. Si aplicamos la fórmula de esbeltez aplicada a la mampostería obtenemos un máximo de 20%, el cual se reduce de acuerdo a la altura y espesor de muros (AGIES NSE10 7.4, ecuación 3-1).
Para un muro de 0.10m de espesor y 2.60 de altura (típicos en una vivienda) el máximo es 14.5% (es decir aproximadamente 30kg/cm para un concreto normal de 210 kg/cm2). Si aplicamos un factor de seguridad adicional, este porcentaje podría verse reducido aún más.
Considerando lo anterior y de acuerdo a la información disponible actual parece razonable utilizar un factor “R” igual o menor a 4, a la vez que se limite la carga axial de acuerdo a la fórmula de la mampostería. Estos dos detalles nos dan cierto grado de certeza en el diseño en cuanto a la seguridad estructural y que se tendrá una respuesta sísmica aceptable.
Dado que todas las losas y muros son de concreto, se generan esfuerzos importantes en el fraguado del concreto por contracción y efectos de temperatura. Por esto es recomendable mantener tramos cortos. En edificaciones pequeñas este efecto no es tan notorio, pero en edificaciones de mayor envergadura pueden ser importantes.
Después de establecidos estos criterios, el diseño del resto de elementos es muy similar al diseño tradicional siguiendo los lineamientos de ACI 318.
Como en todos los sistemas sucede, cuando hay desconocimiento del concepto estructural pueden cometerse errores peligrosos. Un ejemplo clásico es el del piso débil. Un sistema estructural con mayor flexibilidad no debe cargar otro más rígido que sería el caso de un primer piso con marcos estructurales, sin muros y pretender realizar los siguientes niveles con muros de concreto. Esto afortunadamente está normado y prohibido específicamente en los códigos actuales (sección 1.8.3 AGIES NSE 3-10).
Proceso constructivo
El proceso constructivo es tan importante, como la parte de diseño para tener una respuesta estructural y funcional adecuada. Las especificaciones de resistencia de los materiales deben ser cumplidas conforme a lo considerado y el control de calidad en obra debe ser continuo y estricto. Hay detalles constructivos importantes a considerar para asegurar la funcionalidad de la edificación y minimizar inconvenientes. Dentro de los inconvenientes más comunes están la formación de fisuras en el concreto, falta de impermeabilización, segregación de los agregados en el concreto, etc.
Considerando las ventajas del sistema, la tendencia continuará tanto en el uso residencial como en edificaciones de mayor altura, para lo cual es importante la difusión de las limitaciones del sistema y la publicación de la norma correspondiente. Dentro de lo que se considera muy importante en el sistema, es contar con una densidad de muros adecuada en ambos sentidos, tener cuidado con el efecto del piso débil, verificar cuidadosamente las limitaciones de carga axial e incluir elementos confinados cuando las solicitaciones de esfuerzos así lo requieran.
