VIVIENDA POPULAR.- Versión: AISLADA
PROYECTADA PARA SOPORTAR TERREMOTOS, HURACANES, INUNDACIONES
Y BAJA RESISTENCIA DEL TERRENO
La estructura de vivienda prefabricada diseñada,
para naciones de economía emergente donde una gran parte de la población no tiene
una vivienda adecuada que cubra unas condiciones básicas de seguridad y salubridad,
y donde por otro lado suelen abundar grandes cataclismos naturales que provocan la
muerte de miles de personas y la pérdida también de miles de hogares, ha sido
concebida como un conjunto monolítico de gran resistencia frente a terremotos,
huracanes, inundaciones y baja capacidad portante del terreno, a la vez que resulta
funcional y económica, pues permite una gran producción industrializada y un montaje
rápido con bajos costes.
Pueden construirse ADOSADAS que resultan más resistentes y económicas, como
también aisladas, siendo esta última versión la elegida para representar en esta
memoria
EL PROBLEMAS DE LAS CIMENTACIONES en viviendas populares de costos controlados.
La seguridad y durabilidad de las cimentaciones dependen de cuatro factores
principalmente: de la capacidad portante del terreno, de su compactación, de su
expansividad y de su agresividad o presencia de yesos o sulfatos.
En primer lugar ha de considerarse que en proyectos de viviendas populares de bajo
presupuesto, no podemos realizar estudios geotécnicos individualizados para cada
vivienda y por otro lado no podemos bajar hasta el terreno firme según dicho estudio
geotécnico porque resultaría demasiado costoso para este tipo de viviendas.
En segundo lugar no podemos garantizar la capacidad portante del terreno ya que se
mueven grandes superficies de tierra para realizar las urbanizaciones con una
compactación deficiente como para asentar unas zapatas convencionales sobre las
cuales construir este tipo de viviendas.
En tercer lugar, un sistema de zapatas aisladas con vigas de atado sobre la que apoyar
los forjados y los cerramientos exteriores, presentan el problema de que si existe riesgo
de expansividad en el terreno por agua, se producirán deformaciones diferenciales
entre una parte y otra de la vivienda que a buen seguro pueden llevar a derrumbar
partes de la misma.
Por último y en cuarto lugar, la presencia de sulfatos o agresividad química del terreno
es económica y fácilmente detectable con un pequeño estudio geotécnico de la zona a
urbanizar, ya que geológicamente el suelo no varía dentro de una misma zona de
trabajo, por lo que su estudio en dos o tres puntos de la explanación es suficiente, de
esta manera podemos aplicar los aditivos sulforresistentes necesarios al hormigón para
garantizar que éste no se nos descomponga y que tampoco oxide las armaduras.
LA SOLUCIÓN que se propone para este tipo de
viviendas populares, reside en construirlas sobre losas “flotantes” de cimentación, que
por un lado reparten muy considerablemente las cargas lineales de cerramientos sobre
el terreno, lo que evitará la posible compactación del mismo debido a la acción
continuada del peso y la humedad, y como consecuencia nos ahorra el tener que
excavar las tierras hasta llegar a terrenos duros sobre los que rellenar con hormigones
y subir el “firme” hasta las zapatas.
Básicamente se apoya en el terreno sobre una solera de hormigón
armado de 15 cm de grosor y una parrilla de acero corrugado central que
la rigidiza y dota de mayor resistencia estructural. La elección de losa
flotante elegida permite la ubicación sobre terrenos de baja capacidad
portante o compacidad, ya que funciona repartiendo las cargas sobre el terreno de
manera uniforme.
Bajo los cerramientos de fachada y por la parte inferior de la solera, cuenta con un
zuncho o viga corrida perimetral, para recibir el alojamiento de dichos cerramientos
exteriores, de manera que en el conjunto solera-zuncho se practica por encima un
cajeado para el empotramiento de placas prefabricadas montadas verticalmente en
estos cajeados.
Con esta solución, una mínima capacidad portante natural será
suficiente para garantizar la seguridad de la vivienda. De esta forma si se
producen compactaciones o asentamientos por el tiempo y la lluvia, todo
el terreno descenderá de forma más o menos uniforme y nuestra losa y vivienda lo
harán del mismo modo, pero manteniendo su integridad estructural gracias a su
comportamiento en “cajón” monolítico. De la misma manera cualquier expansión del
terreno si hay arcillas expansivas podrá levantar nuestra losa, pero lo hará como un
“todo”, conservando el monolitismo y la integridad de nuestra vivienda.
Lo que en todo caso resulta muy desaconsejable, es construir directamente sobre el
terreno las paredes de la vivienda aunque luego cubramos el suelo de cada habitación,
entre dichas paredes o cerramientos, con una pequeña solera de mortero, porque si
bien el mortero podrá evitar pequeños movimientos horizontales, no podrá impedir
asentamientos del terreno, que originarán que las paredes de forma
independientemente, se hundan en el suelo desequilibrando o pudiendo derribar partes
de la vivienda con el peligro que supone para las personas.
Además, cualquier movimiento sísmico inesperado podrá desequilibrar nuestras
paredes al no disponer de una cimentación solidaria, rígida y atada entre las partes.
De la misma manera cualquier viento huracanado podrá levantar la techumbre y las
paredes ancladas a ella, al no encontrarse estas paredes rígidamente unidas a ningún
cimiento que garantice por peso del conjunto de la vivienda, que el techo y las paredes
permanecerán inmóviles.
Por último, cualquier inundación o escorrentía provocada por la lluvia podrá descalzar o
lavar la tierra bajo nuestra vivienda, pudiendo provocar el derrumbe de algunas
paredes de la misma al actuar cada una de forma independiente y no fuertemente
fijadas en un cimiento continuo.
LAS PLACAS DE CERRAMIENTO son placas macizas delgadas de 6 cm de grosor y
1 m de anchas de hormigón pretensado H35 con alambres trefilados de diámetro 5 mm
de alto límite elástico y están machihembradas en sus bordes para permitir la
compatibilización de deformaciones entre un panel y otro.
La fijación al cajeado del cimiento se realiza durante el montaje con cuñas de madera
fuertemente apretadas con maza o martillo. La nivelación horizontal en coronación se
realiza con ayuda de listones de madera dispuestos bajo las placas en el fondo del
cajeado
Las puertas y ventanas quedan realizadas con las mismas placas pretensadas y se
utilizan unas fijaciones metálicas para el dintel.
LA TABIQUERÍA INTERIOR se realiza con panel sándwich( o cualquier otra solucion constructiva) de 30 mm metálico blanco
AISLANTE, fijado a la solera de hormigón y relleno internamente con 30 mm de
poliuretano expandido. Si hay necesidad, para dar aislamiento térmico al cerramiento
exterior, estos se trasdosan también con dichos paneles sándwich aislantes
Su acabado interior resulta agradable y limpio, ya que al estar lacados con resina
polimérica son difíciles de ensuciar, y se lavan fácilmente con agua y jabón.
Para la ESTRUCTURA DE CUBIERTA a dos aguas y sus voladizos se
utilizan también paneles metálicos tipo sándwich aislantes de 30 mm
atornillados a los cerramientos.
Aunque el panel representado es liso, puede utilizarse panel sándwich con forma de
tejas, tal y como se muestra en las fotografías siguientes:
Además de otras fijaciones muy importantes entre elementos, propias del conocimiento
y experiencia de nuestra ingenieria, finalmente se hormigona el
cajeado del cimiento para la unión definitiva entre placas de cerramiento y solera. De
esta manera la vivienda se convierte en un cajón estructural, y los paneles de fachada se pueden considerar en el cálculo
como empotrados en el cimiento y simplemente apoyados en la cubierta.
Pintando adecuadamente la fachada y colocando los remates de los voladizos se logra
un acabado óptimo para el coste de dichas viviendas
Toda esta filosofía de diseño está pensada y dimensionada para resistir:
1º.- Terremotos de categoría 8 en la escala Richter, con aceleraciones del orden de
0,70·g, máximas en las zonas centro-americana y sur-americana.
2º.- Vientos de 280 km/hr correspondientes a huracanes de categoría 5, máxima
clasificación en la escala Saffir-Simpson, también llamados “catastróficos”.
3º.- Inundaciones con altura de agua exterior de 1,5 m e interior de la vivienda seco
si se toma la precaución de sellar con madera zócalos de 1,5 m de altura en las
puertas y ventanas exteriores, no obstante si el terreno es arenoso la flotación de
la casa con solera incluida se produciría a partir de los 0,5 m de cota de agua
exterior, en este caso sería más conveniente dejar entrar el agua para que la casa
no se mueva de su ubicación.
4º.- Baja capacidad portante del terreno para apoyo de cimentación con tensión
admisible de 0,07 kg/cm²
TERREMOTOS
Por ejemplo, el terremoto más grave acaecido en Méjico que haya existido nunca, fue
de 8 grados en la escala Richter, el cual ocurrió el 19 de septiembre de 1985, donde
sólo en la Ciudad de Méjico se cayeron 371 edificios, además las cifras oficiales
señalaron 10 mil víctimas, pero extraoficialmente ascendieron a más de 30 mil
personas, con daños económicos incalculables y miles y miles de familias sin hogar.
Un movimiento sísmico de intensidad 8 en la escala Richter genera una aceleración
sísmica del orden de 0,70·g, lo que a su vez provoca para esta tipología de vivienda
unas fuerzas horizontales sobre los cerramientos y sobre la cubierta de valor:
Fcerr = s11.cerr·P1.cerr = 0,407·144 = 58,6 kg/m2
Fcubi = s11.cubi·P1.cubi = 0,407·12*4,6 = 22,5 kg
El momento flector máximo que esto provoca en el arranque de nuestro cerramiento de
fachadas es de:
Mom sismico accidental = ½·hcerr²·Fcerr + hcerr ·Fcubi = ½·2,35²·58,6 + 2,35·22,5
Mom sismico accidental = 0,215 T·m/m
HURACANES
La máxima clasificación de un huracán (escala Saffir-Simpson) es el de categoría 5
llamado también “catastrófico”, y es todo aquel que tiene una velocidad del viento de
más de 250 km/hr. En nuestro caso de vivienda antihuracanes se ha tomado como
velocidad del viento 280 km/hr, lo que origina una fuerza sobre los cerramientos de
valor:
qe= qb·ce·cp= 385·1,3·0,71= 355 kg/m²
donde:
qb es la presión dinámica cuyo valor es 0,5·δ·vb = 0,5·1,25·(280/3,6)² Nw/m² = 385 kg/m²
ce es el coeficiente de exposición de valor 1,3 para zona urbana
cp es el coeficiente de presión de valor 0,71 para barlovento
En la práctica, el panel de cerramiento está empotrado en el cimiento y
simplemente apoyado en coronación contra el panel sándwich de la
cubierta a través de angulares atornillados entre ambos elementos, y a su
vez el panel de cubierta transmite dicha fuerza horizontal a las paredes
medianeras por bielas comprimidas actuando en diagonal.
Dada la rigidez del panel y la distancia entre sus apoyos, por elementos finitos se
demuestra que dicho panel soporta perfectamente esta carga de compresión sin
- Como consecuencia de este sistema de apoyo del cerramiento, su momento
flector en el empotramiento con el cimiento-solera vale:
Mom viento accidental = 1/8·hcerr²·qe = 1/8·2,2²·355 = 0,215 T·m/m
INUNDACIONES
Por último, en riadas o inundaciones la altura máxima que es capaz de
soportar el cerramiento será de 1,5 m de agua.
TENSIÓN ADMISIBLE DEL TERRENO
Si consideramos la carga lineal de paredes y cubierta que descansa sobre la solera, y
armamos esta convenientemente, logramos unas tensiones repartidas en el terreno de
0,07 kg/cm².
Dimensionamiento de los cerramientos
Como podemos observar de los párrafos anteriores, las acciones más importantes son
las de un terremoto de intensidad 8 en la escala Richter, y la de un viento de 280 km/hr
de un huracán de categoría 5, que provocan un momento flector en el arranque del
cerramiento de 0,215 T·m/m.
A título de ejemplo únicamente, para soportar este momento flector en el arranque de
cimentación, será necesita una placa maciza pretensada de hormigón H35 (350
kg/cm²), con un espesor de 5,6 cm y armada con 10ø5 de acero
pretensado de alto límite elástico igual a 16.116 kg/cm², y con
empotramiento mínimo de 15 cm en el cimiento para garantizar el
anclaje necesario para el acero pretensado dentro del panel prefabricado,
según el esfuerzo y número de cables utilizado.
Todos los detalles constructivos, tiempos de montaje y cálculos de estructuras, como
por ejemplo los sistemas de fijación entre elementos de dintel y cerramientos, entre
cubierta y cerramientos, tabiquería, etc., fijaciones para soportar la succión del viento
huracanado en la cubierta, etc., etc., están garantizados por nuestra ingenieria,
no desvelándose en esta memoria por tratarse de secretos
empresariales que en su momento adecuado, una vez firmados los contratos, nuestra
empresa justificará satisfactoriamente frente a quien lo solicite.