UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA VICERRECTORADO ACADÉMICO DECANATO DE POSTGRADO E INVESTIGACIÓN

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VICERRECTORADO ACADÉMICO

DECANATO DE POSTGRADO E INVESTIGACIÓN

ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS TIPO TÚNEL Y EL OMNIBLOCK

Trabajo Especial de Grado presentado por: Ing. Rina Faria Moran

Especialización en Construcción de Obras Civiles (Mención Edificaciones)

Maracaibo Julio de 2009

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ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS TIPO TÚNEL Y EL OMNIBLOCK

Trabajo de Grado para optar al título de Especialista en Construcción civil (mención Edificaciones)

Presentado por:

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Ing. Rina Faria Moran C.I. 17.738.274

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ÍNDICE GENERAL Pág. TITULO--- DEDICATORIA--- II III AGRADECIMIENTOS--- IV ÍNDICE GENERAL--- V ÍNDICE DE CUADROS--- VII ÍNDICE DE FIGURAS--- VIII ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS--- IX ÍNDICE DE ANEXOS--- X RESUMEN--- XI CAPÍTULO I: FUNDAMENTACIÓN

Planteamiento y Formulación del Problema--- 1

Objetivos de la Investigación--- 4

Objetivo General--- 4

Objetivos Específicos--- 4

Justificación de la Investigación--- 5

Delimitación de la Investigación--- 6

CAPÍTULO II: MARCO TEÓRICO Antecedentes de la Investigación--- 8

Bases teóricas de la investigación--- 12

Sistemas constructivos--- 13

Clasificación de sistemas constructivos--- 14

Sistema constructivo tradicional--- 14

Sistemas industrializados--- 15

Sistema Omniblock®--- 16

Descripción del sistema Ommniblock--- 17

Ventajas del sistema Ommniblock--- 18

Comportamiento del sistema Ommniblock--- 19

Especificaciones técnicas del sistema Ommniblock--- 21

Recomendaciones para uso del sistema Ommniblock--- 23

Sistema tipo túnel --- 26

Especificaciones técnicas del sistema tipo túnel--- 27

Estimación de costos--- 31 Materiales--- 32 Equipos--- 32 Mano de obra--- 33 Especificaciones técnicas--- 33 Mapa de Variables--- 34 V

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RESERVADOS

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CAPÍTULO III – MARCO METODOLÓGICO

Tipo y nivel de Investigación--- 35

Diseño de la investigación--- 36

Sujetos de la Investigación--- 38

Población--- 38

Muestra--- 39

Operacionalización de la variable--- 40

Técnicas de recolección de datos--- 40

Procedimiento --- 42

CAPITULO IV - RESULTADOS Análisis y discusión de los resultados--- 52

Conclusiones--- 61 Recomendaciones--- 63 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS --- 64 ANEXOS--- 66 VI

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RESERVADOS

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ÍNDICE DE CUADROS

Pág. Cuadro No. 1 Mapa de Variables--- 34

Cuadro No. 2 Deflexiones Máximas Permisibles--- 48

Cuadro No. 3 Derivas Máximas Permisibles--- 50

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ÍNDICE DE FIGURAS

Pág.

Figura No. 1 Sistema Omniblock--- 21

Figura No. 2 Características del bloque Omniblock--- 22

Figura No. 3 Recomendaciones al uso del Sistema Omniblock--- 24

Figura No. 4 Recomendaciones al uso del Sistema Omniblock--- 25

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ÍNDICE DE FOTOGRAFÍAS

Pág.

Foto No. 1 Comprobación experimental del sistema Omniblock--- 23

Foto No. 2 Encofrado de muros utilizado el sistema tipo túnel--- 28

Foto No. 3 Muros sistema tipo túnel en Viviendas--- 29

Foto No. 4 Encofrado de entrepiso utilizado el sistema tipo túnel--- 30

Foto No. 5 Encofrado de muros utilizado el sistema tipo túnel--- 31

IX

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ÍNDICE DE ANEXOS

Anexo No. 1 ESTRUCTURA TIPO

Anexo No. 2 SALIDA DEL STAAD.PRO SISTEMA OMNIBLOCK

Anexo No. 3 CÁLCULOS SISTEMA OMNIBLOCK

Anexo No. 4 SALIDA STAA.PRO SISTEMA TIPO TÚNEL

Anexo No. 5 CÁLCULOS SISTEMA TIPO TÚNEL

Anexo No. 6 ANÁLISIS COMPARATIVO DE COSTOS - PRESUPUESTO

Anexo No. 7 ANÁLISIS COMPARATIVO DE COSTOS – ANÁLISIS DE PRECIOS UNITARIOS

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UNIVERSIDAD RAFAEL URDANETA VICERRECTORADO ACADÉMICO

DECANATO DE POSTGRADO E INVESTIGACIÓN

ESPECIALIZACIÓN EN CONSTRUCCIÓN DE OBRAS CIVILES

RESUMEN

ANÁLISIS COMPARATIVO ENTRE LOS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS TIPO TÚNEL Y EL OMNIBLOCK

Autor: Ing. Rina Faria Moran

Tutor: Ing. Jesús Medina

Fecha: Julio 2009

El objetivo de la presente investigación del tipo descriptiva transeccional no experimental, fue realizar un análisis comparativo entre los sistemas tipo túnel y el omniblock, soportados por los lineamientos planteados por Forsa (2008) y Marrero (2002) respectivamente. Para ello fue necesario revisar las especificaciones de los sistemas, con el fin de desarrollar dos simulaciones bajo una misma geometría para determinar el costo-beneficio del uso de los dos sistemas en particular, siguiendo lo indicado en la Norma ACI 530-05 (Omniblock) para mampostería reforzada y lo indicado en COVENIN 1753-2006 para estructuras de concreto armado. La población estuvo integrada por aquellas edificaciones que pudieran soportar los sistemas en cuestión, determinando a la planta descrita anteriormente como la muestra de análisis. Estas estructuras analizadas consisten en el uso de una edificación tipo de 2 niveles, bajo una simulación estructural en el Staad.Pro de cada sistema. En cuanto a los resultados obtenidos se determinó que el sistema tipo túnel para las condiciones planteadas es más económico que el Omniblock, debido a su progresividad constructiva que permite mejorar los rendimientos y por ende ofrece una mayor productividad dado el manejo en construcción en masa que se le puede dar a este sistema y estructuralmente resulto ser más estable, por lo que se recomienda su uso. Dado a este aspecto la investigación será una guía para otras investigaciones que deseen analizar y comparar las tecnologías constructivas planteadas con otras que pueden brindar sus beneficios respectivos.

Descriptores: sistemas constructivos, sistema omniblock, sistema tipo túnel. rina_any@hotmail.com

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F U N D A M E N T A C I Ó N

Planteamiento y Formulación del Problema

Para, Merrit, (1996), el avance tecnológico actual ha provocado un crecimiento sostenible en el desarrollo de nuevas técnicas y sistemas en la construcción de edificaciones de diversa envergadura y características; estructuras definidas bajo esquemas determinados no sólo por la estética y la estabilidad de la misma, sino por un factor como lo es el económico.

Dentro de este marco de referencias, es importante destacar como hoy en día se han impuesto a nivel mundial nuevos sistemas constructivos, como vías para ofrecerle al constructor la posibilidad de tener un abanico de opciones para darle vida a cualquier edificación, brindando la posibilidad de proyectarlas, sustentadas sobre la base de los factores económicos y de costos asociados; así, como la seguridad estructural y la adaptación de dichos sistemas a las condiciones requeridas por el ambiente que lo rodea. Entiéndase por sistema o método constructivo al conjunto de tecnologías utilizadas para llevar a cabo una edificación en particular

No obstante, muchos de estos sistemas poseen características particulares las cuales diferencian uno del otro; siendo en algunos casos la integridad estructural una de estas, dado que muchos de los modelos constructivos son más

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convenientes en caso de condiciones diferentes, como son la aparición de cargas entre las cuales se pueden señalar las afectadas por acciones accidentales (sismo o viento), o simplemente por factores relacionados con el clima, ubicación, humedad y temperatura ambiental.

Ahora bien, otras características que diferencian los sistemas constructivos son la refracción térmica y la sónica o acústica, dado que en caso de estar expuestos a temperaturas apremiantes y a zonas muy ruidosas, es necesario cumplir con la disipación de estos efectos mencionados. Estos son aspectos de vital importancia a la hora de escoger un sistema constructivo en específico. Sin embargo, cada día se exigen no sólo sistemas estables, confiables y seguros, sino que además sean económicos, teniendo en cuenta la importancia de los costos asociados a la construcción de cada sistema en especifico, siendo estos determinantes en la solución de un sistema determinado, basado en el aspecto de la optimización de costos como parámetro fundamental a la hora de proyectar.

Dentro de este contexto, es necesario indagar en cuál sistema y situación específica, cada uno de ellos debe ser utilizado, considerando evidentemente y como recién se menciona, el factor económico como elemento indispensable en la elección definitiva de un sistema tipo, especialmente aquellos que han demostrado sus notables beneficios. En tal sentido, se plantean dos de estos sistemas constructivos, como componentes esenciales en la construcción de edificaciones en Venezuela, y sus beneficios deberían ser analizados de manera conveniente, dada la idea de plantear usar los mismos en sustitución de sistemas tradicionales

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como lo son en Venezuela, el sistema aporticado de vigas y columnas de concreto armado y losa nervada o maciza para los entrepisos, la cubierta o el techo.

De mismo modo, Sánchez (2008). Es por esto, que se destaca inicialmente el sistema de construcción tipo túnel, el cual es un sistema desarrollado en los Estados Unidos de amplio uso en el contexto internacional. Para su construcción se desarrollan muros de concreto ‘in situ’ y esta convenientemente armado con acero de refuerzo, empleando formaletas, los cuales permiten obtener un buen acabado y con un valioso rendimiento de construcción

Asimismo, Marrero (2002). Otro sistema que debe ser analizado, es el conocido como Omniblock®, tecnología integrada por un sistema abierto formado por dos bloques de concreto, el cual por transformación y sin producir desperdicios por corte, generan diversos tamaños y piezas para todas las situaciones constructivas de la edificación (paredes, losas de entrepiso, techos, vigas, bloques de ventilación). Estos sistemas destacados anteriormente, poseen sus características particulares, ventajas y beneficios respectivos y condiciones específicas donde su utilización es más consecuente, destacando que se desconoce entre estos sistemas, cuál brinda mayores ventajas ante su uso y su disposición en proyectos sin importar su envergadura y costo de fabricación. Sus diferencias y particularidades los hacen inconmensurables bajo un simple análisis y una mera comparación.

Es por esto, que si no se realiza un análisis comparativo entre estos sistemas destacados anteriormente, no se podrá establecer bajo cuál escenario

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seria beneficioso usar uno u otro, e incluso si sus bondades son mayores al sistema tradicional como para presentar su ofrecimiento ante un abanico de opciones en las cuales pudiera estar el constructor venezolano, ante la búsqueda de la economía sin sufrir pérdida en la calidad y la estabilidad de las estructuras.

Una vez presentada sobremanera la problemática de la investigación, basada en la necesidad de indagar en nuevos sistemas constructivos o tecnologías alternativas para ser utilizadas en el desarrollo de nuevas estructuras, se plantea la siguiente interrogante, la cual debe dársele respuesta efectiva, concreta y oportuna: Entre los sistemas constructivos tipo túnel y el sistema Omniblock®, ¿Cuál de los métodos constructivos es más beneficioso desde el punto de vista económico y estructural?

Objetivos de la Investigación

Objetivo General

Analizar comparativamente los sistemas constructivos tipo túnel y el sistema Omniblock®.

Objetivos Específicos

Identificar las especificaciones técnicas del sistema constructivo Omniblock® y tipo Túnel mediante la revisión de la información disponible de la tecnología en cuestión.

Diseñar una edificación de 2 niveles utilizando el sistema constructivo tipo Omniblock® y tipo Túnel.

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Determinar los costos de construcción de la edificación de 2 niveles diseñada utilizando el sistema constructivo tipo Omniblock® y tipo Túnel.

Analizar comparativamente la edificación de 2 niveles diseñada utilizando el sistema constructivo tipo túnel y el sistema de construcción tipo Omniblock®.

Justificación de la Investigación

Ante la búsqueda de nuevos sistemas constructivos que permitan brindar al constructor, nuevas técnicas y elementos para darle vida a proyectos más económicos y estables, se creó la inquietud de desarrollar la presente investigación enmarcada en exponer el análisis sobre el uso de dos del cúmulo de sistemas constructivos utilizados actualmente, los cuales pueden ofrecer en virtud del planteamiento realizado, una nueva visión completa rompiendo paradigmas del sistema tradicional venezolano basado en estructuras simplemente aporticadas formadas por losas macizas o nervadas, vigas, columnas, fundaciones de distintos tipos y cerramientos con bloques de arcilla y/o concreto o frisos base de cemento, arena y cal.

Estos sistemas propuestos son el conocido como el sistema tipo túnel y el sistema de mampostería armada llamado y reconocido como el sistema Omniblock®, los cuales ofrecen sus bondades y enriquecen ante una gran gama de opciones constructivas, la posibilidad de ser utilizadas como sistemas alternativos al sistema tradicional. Es por esto que el beneficio práctico y económico de esta investigación, fue la proposición de estos sistemas como

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posibles soluciones y una bandeja de opciones ante la gran amplitud de sistemas ya existentes; basado indudablemente en las virtudes y el fundamento de la optimización de recursos y la presentación de nuevos esquemas constructivos.

En otros planteamientos importantes, es necesario destacar que ésta investigación permitió desde un marco social integral, presentar una posible alternativa ante el desarrollo de viviendas de bajo costo de interés social, precisándose en el problema de vivienda existente no sólo en Venezuela, sino en Latinoamérica. La evaluación de los costos de estos productos al momento de construir, ofrece nuevos patrones de actuación en el constructor de viviendas, y más aún si se determinan costos competitivos ante los otros sistemas.

Desde la óptica metodológica, esta investigación presenta un aporte importante a aquellos investigadores y tesistas que deseen indagar en virtud del desarrollo de sus propias investigaciones, como guía no sólo en temas similares sino en cualquier tema relacionado con la construcción y desarrollo de obras de ingeniería civil.

Delimitación de la Investigación

Delimitación Temporal: Esta investigación se realizó en el período comprendido entre Enero del 2009 a Julio del 2009, de la misma forma Delimitación Espacial, La presente investigación se realizó en la ciudad de Maracaibo, Estado Zulia, Delimitación Temática: La presente tesis estuvo enmarcada dentro del área de construcción de obras civiles y edificaciones, específicamente en el área de análisis y desarrollo de sistemas constructivos y tecnología de la construcción.

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Esta línea de investigación está sustentada en base a los planteamientos normativos de los códigos COVENIN-MINDUR 1753 (Concreto Armado), ACI 318-05 (Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary) y ACI 315-99 (Details and Detailing of Concrete Reinforcement); así como en las especificaciones técnicas del sistema Omniblock® (Marrero, 2002) y el sistema tipo túnel (Forsa, 2008).

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C A P Í T U L O I I

M A R C O T E Ó R I C O

Con este capítulo se busca ampliar la descripción del problema, así como también integrar la teoría con la investigación y sus relaciones mutuas, en este caso se pretende afianzar los conocimientos existentes en el área que se va a investigar, es decir, expresar proposiciones teóricas generales sobre la variable en estudio.

Antecedentes de la Investigación

Arteaga (2009), desarrolló una investigación titulada: “Evaluación de costos de los sistemas de construcción Emedos y sistema túnel para una vivienda unifamiliar”, el cual tuvo como finalidad realizar un detallado análisis comparativo entre dos sistemas innovadores en relación con la construcción de viviendas como son el sistema Emedos y el sistema Túnel destacando las características técnicas de cada sistema, y haciendo especial énfasis en las propiedades aislantes y estructurales de los referidos sistemas.

Esta investigación de carácter descriptiva y diseño no experimental, presenta información técnica de los sistemas, se procedió a realizar una profunda evaluación económica aplicada a un modelo de vivienda unifamiliar de interés social, la cual definió sobre medida la población o unidad de análisis en presente estudio. A través de esta se realizó el respectivo análisis de precios unitarios y se

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elaboró un presupuesto para cada uno de los sistemas. En tal sentido, se destaca que esta investigación se empleó como guía referencial y fundamental al momento de interactuar con el sistema constructivo tipo túnel y sus bondades. Igualmente, el análisis de costo realizado permitió obtener la cuantificación y posicionamiento económico del sistema constructivo ante un factor tan trascendental como lo es el costo de los productos para la construcción.

Adicional a esto, por ser un estudio de carácter descriptivo, el desarrollo del mismo sirvió de fundamento y guía esencial, dado a la manera como se analiza las bondades y desventajas del uso de dos sistemas constructivos diferentes, destacando los parámetros de comparación y los indicadores de análisis.

Igualmente Chávez y Gómez (2009), desarrollaron una tesis titulada “Análisis de costos entre el sistema constructivo túnel y el sistema tradicional para la construcción de una vivienda unifamiliar”. Estos autores destacan que la situación económica actual del país se evidencia en el fenómeno del desempleo y la inflación, por lo cual estos decidieron centrar su investigación en establecer un método constructivo idóneo, buscando cubrir las especificaciones estructurales exigidas y la economía necesaria como aporte relevante para la sociedad venezolana.

Esta investigación es tipificada como un estudio de carácter descriptivo, con un diseño no experimental, de campo, definido por una población integrada por las viviendas unifamiliares que utilizan el sistema constructivo tradicional o el sistema

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tipo túnel, en base a una muestra definida por una vivienda unifamiliar proyectada para realizar el respectivo análisis.

No obstante, estos investigadores procedieron a elaborar un análisis comparativo de costos, basados en dos sistemas de construcción de concreto armado, centrando el análisis en los costos de los materiales, equipos, mano de obra. Otras características utilizadas para comparar fueron el tiempo de ejecución, la trabajabilidad y la viabilidad económica de dichos sistemas.

Ambos sistemas, tanto el tipo túnel como el tradicional tomaron como referencia el mismo diseño de vivienda, llegando a una concluyente importante; resultando más factible y económico desarrollar la vivienda a través del Sistema Constructivo Túnel. Dado a esta condición se justifica analizar este sistema como vía para obtener estructuras seguras y económicas, fundamentando que la presente investigación fue una guía notable para el desarrollo de la exploración realizada y determinando la importancia del uso de este sistema constructivo como una tecnología oportuna y apropiada para la construcción de viviendas de bajo costo.

En otro orden de ideas, Sánchez (2008), presentó en el Diplomado de Vivienda y Vialidad de la Universidad del Zulia, un trabajo o documento referenciado en los sistemas prefabricados modulares de concreto armado, específicamente el sistema túnel como integrante de estos sistemas, el cual ha sido utilizado por la Corporación Habitacional Soler en sus construcciones. En este documento se detalla una reseña histórica, beneficios, variantes del sistema, sus especificaciones técnicas y sus beneficios de utilización. En tal sentido y aunque

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este no sea una investigación de grado o un texto formalmente definido, en este trabajo se presenta información importante para el desarrollo de la presente investigación en referencia al sistema tipo túnel, y sus beneficios dados directamente por un usuario a gran escala del sistema como lo es este consorcio. Muchas de las fotografías y figuras mostradas del uso del sistema constructivo tipo túnel son extraídas de este documento.

En cuanto al sistema Omniblock®, Marrero (2002), desarrollo un trabajo especial titulado como “Tecnología Omniblock®. Mampostería estructural de bloques de concreto para la construcción progresiva”, donde se presenta las bondades del uso y los beneficios del sistema ante otros sistemas. Esta investigación es de carácter descriptiva, basada en un proyecto factible establecido bajo una propuesta del sistema mediante el análisis técnico mediante ensayos particulares para determinar las bondades y desventajas del uso del mismo. Este estudio es de carácter experimental, transversal, de diseño de campo.

Es por ello, que se puede indicar que el aporte cardinal de esta investigación conforma un antecedente fundamental sobre dicho sistema y su indagación tanto estructural como económica en la presente investigación. Su compendio teórico fundamenta el uso de este sistema debido a lo escaso de la información y lo abundante del autor Marrero (2002), en cuanto a la información que se presenta referente al sistema Omniblock® y los beneficios en el uso de esta tecnología constructiva.

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Bases Teóricas de la Investigación

Las bases teóricas en la investigación estarán relacionadas con todos aquellos planteamientos relacionados con los sistemas constructivos en estudio, así como todos aquellos fundamentos, criterios, definiciones y conceptualizaciones necesarias para el desarrollo de la presente investigación, bajo los objetivos planteados.

Técnicas de construcción

La construcción es una actividad básica fundamental de toda sociedad, necesaria para llevar la arquitectura a obras creadas. Permite desarrollar la expresión material de una idea, mediante la creación de espacios habitables producto de la arquitectura como ciencia. Este aspecto, determina que por tratarse de una expresión, este desarrollo se nutre de ideas, tecnologías, de procesos y sistemas que integran un compendio muy completo de patrones, procedimientos y esquemas.

En el contexto se define como Tecnología de la Construcción al conjunto de máquinas y herramientas, insumos materiales y productos, procesos y conocimientos, de que dispone la sociedad en un momento determinado. En el sector vivienda latinoamericano se utiliza y acepta la expresión tecnología apropiada, término polémico en su calificativo, relacionado con identidad cultural y medio ambiente; para el ITACAB (Instituto de Transferencias de Tecnologías Apropiadas del Convenio Andrés Bello), la finalidad de aplicar tecnologías apropiadas es la de mejorar la calidad de vida de los usuarios buscando el

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desarrollo autogenerado y sostenido, fundamentando su aplicación en la adecuación actual de técnicas artesanales de construcción.

Sistemas Constructivos

El Diccionario de Arquitectura y Construcción del Banco de Términos de Edificación (BANTE) de Valladolid, define un sistema constructivo del siguiente modo: “es cada uno de los conjuntos funcionales de materiales y elementos constructivos en que puede subdividirse la totalidad de un edificio”. En principio, ésta parece ser una definición más colindante a lo que se aspira identificar.

Cuando se habla de "sistema constructivo" se hace referencia a algo relativo a la construcción pero con cierta autonomía dentro de las características del edificio. Por ejemplo, si se habla de sistemas constructivos estructurales en la arquitectura actual pueden considerarse sistemas de estructura de acero o de concreto, o incluso mixtas, con unos elementos portantes de un material y los entrepisos o forjados de otro. Sin embargo, para poder llamarlos sistemas deben de comprender en sí una solución completa, en este caso, a las necesidades estructurales del edificio. Lo mismo podría decirse de otros sistemas tales como los cerramientos, particiones o instalaciones. Cada uno de ellos puede ser independiente en sí pero deben estar integrados en una arquitectura final única.

En tal sentido, Soto y Araujo (1999), mencionan que los sistemas constructivos son los diferentes métodos o procedimientos por medio de los cuales se lleva a cabo la fabricación o construcción de una edificación u otro tipo de

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estructura. Si en la actualidad es posible diferenciar diversos sistemas dentro de un solo edificio, tales como el sistema estructural, el de cerramientos, el de particiones, el de instalaciones, entre otros. En las arquitecturas específicas se encuentra que los sistemas constructivos son poli-funcionales, es decir, la misma solución constructiva material sirve tanto como sistema de sustentación como de cerramiento o particiones.

Clasificación de sistemas constructivos

A continuación se presenta la clasificación básica de los sistemas constructivos siendo estos los Sistemas Tradicionales y Sistemas Industrializados, analizados a continuación:

Sistema constructivo tradicional

Determinar el nacimiento de la tecnología tradicional en Venezuela ha sido difícil. La primera es la tecnología en tierra, vigente hasta el gobierno del general Gómez (1908-1935) y, la otra, la tecnología del bloque de arcilla o cemento y estructura en concreto, la cual ha perdurado hasta la actualidad. Esta última ha dominado, por causas diversas, la manera de construir de la gente, durante casi un siglo, lo cual ha dificultado la incorporación de otras alternativas, problema determinante para el desarrollo del presente trabajo.

Por tal motivo es justo y necesario de definir al sistema constructivo tradicional, como “El conjunto de procesos de diseño, organización y ejecución de edificaciones, que en un país o región determinada se reconocen como la

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práctica usual de construcción, durante un período de tiempo considerable” (INAVI, 1982).

En tal sentido, de esta manera se percibe claramente que lo tradicional para países como Estados Unidos o Japón no lo es para Venezuela; lo tradicional para los años cuarenta del siglo XX, no lo es para nuestros días, ni tampoco necesariamente lo será para un futuro próximo. Todo depende del contexto económico, industrial y social redundante en el país.

Sistemas Industrializados

Son aquellos en los que se aplican determinados principios de técnicas industriales, referidos a repetición de elementos, coordinación de dimensiones y especialización de mano de obra. Se citan como parámetros de la industrialización, la rapidez de ejecución, la economía de materiales disponibles, reducción de personal y el aspecto cualitativo del producto.

Mediante la industrialización se pretende conseguir resultados positivos del proceso constructivo y sus características, a través de una recopilación de información, su organización y análisis, comparación de soluciones y selección de la mejor. Dentro de los denominados sistemas industrializados son determinables varios tipos según diversos factores como comportamiento estructural, función, tecnología y producción, manejo de elementos y componentes constructivos.

A continuación se muestra y detallan dos de los sistemas constructivos industriales que considera el autor de la presente investigación que pueden ofrecer

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grandes ventajas tanto económicas como estructurales, los cuales serán analizados y comparados en el presente estudio bajo los aspectos mencionados anteriormente. Estas tecnologías constructivas están integradas por el sistema Omniblock® y el sistema tipo Túnel.

Sistema Omniblock®

Marrero (2002).El incremento de la aplicación de la Mampostería Estructural de Bloques de Concreto en Muros en viviendas de bajo costo, depende en gran medida, del manejo adecuado de la técnica por parte de los actores involucrados en las fases de su ciclo de vida y de su coherencia con las condiciones culturales y geoclimáticas de cada región, en el marco de principios de sustentabilidad

En la práctica proyectual y constructiva, se requiere que la decisión sobre la aplicación de la Mampostería estructural, incluya las posibilidades y limitaciones de la tecnología y su capacidad para la generación de determinadas tipologías, configuraciones y calidades espaciales; así como las opciones de producción de componentes, sus normas y patología, como parte de las decisiones del proyecto (Marrero, 2002).

De igual forma, los productores deben ofrecer estrategias de investigación y asesoría para optimizar la utilización de sus productos, y por su parte, los usuarios y organismos reguladores deben exigir el cumplimiento de controles de calidad y proyectos que prevean las modificaciones en el tiempo, sin comprometer la integridad de la Mampostería estructural.

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Marrero (2002).En el caso de la mampostería estructural de bloques de concreto en Venezuela, se observa una situación paradójica, ya que aún cuando la capacidad instalada, materiales y mano de obra capacitada para la producción y construcción de bloques de concreto existe en casi todo el territorio nacional, prácticamente su uso adecuado como cerramiento portante es poco usual, entre otras razones, por la inexistencia de normas, control de calidad y tradición constructiva

No obstante es necesario destacar que el bloque de concreto en Venezuela aunque es utilizado con mucha frecuencia, su uso está planteado básicamente para el desarrollo de cerramientos y como una simple pared, aunque de vez en cuando en construcción informarles es regular ver utilizar el bloque como encofrado, como si se tratase de mampostería confinada, aunque a ciencia cierta no lo sea.

Bajo estas premisas y dado la potencialidad de la mampostería estructural para la reducción de costos de construcción, sus capacidades y ante la necesidad de la verificación de nuevo sistemas constructivos o tecnologías constructivas, se formuló en la presente investigación como parte de los objetivos fundamentales que metológicamente la integran, el análisis de un sistema bajo este esquema estructural.

Descripción del sistema Omniblock

La tecnología Omniblock® consiste en un sistema abierto formado por dos bloques de concreto, que por transformación y sin producir desperdicios por corte,

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generan diversos tamaños y piezas para todas las situaciones constructivas de la edificación (paredes, losas de entrepiso, techos, vigas, bloques de ventilación). Según el diseño de mezcla los bloques podrán ser utilizados como paredes portantes o como cerramiento.

Ventajas del sistema Omniblock

Marrero (2002): Entre las ventajas del uso del sistema Omniblock® ante otros sistemas constructivos se tienen

1) Pertinencia del producto con las condiciones socio económicas del entorno, al ofrecer un sistema constructivo abierto, constituído por los bloques propuestos, compatible con los sistemas existentes, concebidos bajo criterios que permiten el crecimiento progresivo de las edificaciones, en contraposición a los elementos constructivos existentes en el mercado los cuales fueron diseñados para realizar construcciones terminadas de una sola vez.

2) El producto pertenece a la familia de la mampostería, tecnología que está culturalmente arraigada en la práctica constructiva nacional e internacional. En cuanto a la INNOVACION, su geometría, permite la reducción de desperdicios de un 10% a un 5%, la disminución del número de ejecuciones requeridas por cada metro cuadrado de construcción en un 25%. Los estudios experimentales realizados indican la posibilidad de reducción de un 85% del peso de acero requerido para la construcción de los refuerzos

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verticales de las paredes (machones), para viviendas de un piso, con la consiguiente disminución de costos.

3) Para la producción se utiliza la capacidad instalada, materiales y mano de obra existente en el país. No requiere de inversión en nuevas plantas, sino la adaptación de moldes o encofrados que son específicos para cada modelo de maquinaria.

4) Es importante señalar que a pesar del discernimiento de la propuesta Omniblock®, donde se destaca en esencia la de una técnica tradicional, requiere antes de su aplicación, de la necesaria verificación para constatar su desempeño con las particularidades implícitas en su geometría, dado singularmente a sus proporciones e incorporación de ranuras de precorte, pudiesen producir un comportamiento desfavorable con relación a los bloques del mercado.

Comportamiento del sistema Omniblock

Para evaluar el comportamiento de los bloques Omniblock® desde el punto de vista sismorresistente, se fabricó una serie de muros los cuales fueron ensayados ante carga lateral alternante hasta alcanzar su agotamiento. Se utilizó la mampostería confinada y la armada internamente por ser los tipos de mampostería reforzada más comúnmente utilizados para fines sismorresistentes en Venezuela y otros países (muros A, B, C y D).

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El muro tipo E fue propuesto para evaluar experimentalmente el comportamiento estructural de la configuración en el confinamiento. Como resultado de esta comprobación experimental, (Castilla, E. y Marinelli, A, citado por Marrero, 2002) es importante señalar dos elementos significativos de los resultados obtenidos referidos a la cantidad de acero utilizado y al número de operaciones requeridas para colocar los refuerzos, obviando lo concerniente a las vigas de fundación y corona, por ser éstas un factor común en todos los muros.

Considerando el peso del acero y el número de ejecuciones para su colocación en los muros «A» y «B» (Ver figura No. 1), de mampostería confinada con machones como referencia (100 %), se tiene que para los muros «C» y «D», se requiere un 47,32 % del acero y un 14,70 % de las ejecuciones. Para el muro «E» de la mampostería Omniblock® confinada internamente mediante las «T» de los extremos, se utiliza el 15,88 % del peso del acero y el 2,94 % de las operaciones, lo que es un aporte para la reducción de costos de materiales y mano de obra para la construcción de viviendas de interés social de un piso.

Queda pendiente verificar el comportamiento de muros en edificaciones de dos pisos en adelante Marrero (2002). En tal sentido se plantea desde el respectivo análisis estructural, verificar el comportamiento de estos elementos ante dos niveles y realizar las comparaciones pertinentes como fundamento esencial a la hora de proponer el análisis de este sistema y su comparación con otro sistema innovador.

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Figura No. 1 Sistema Omniblock

Fuente: Marrero (2002)

Especificaciones técnicas del sistema Omniblock

Aunque no es visualizable en las figuras mostradas, la variedad de espesores de los bloques del sistema Omniblock ® van desde 10 a 20 cms de espesor, dependiendo de las alturas y las cargas a transmitir por la estructura a proyectar utilizando este sistema. Como regla general se debe cumplir la condición donde t < h / 25 para poder utilizar el bloque tipo del sistema.

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Figura No. 2

Características del bloque Omniblock®

Fuente: Marrero (2002)

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En tal sentido, se plantea a continuación una fotografía tomada en el momento de la comprobación experimental realizada al sistema Omniblock® (Marrero, 2002).

Foto No. 1

Comprobación experimental del sistema Omniblock®

Fuente: Marrero (2002)

Recomendaciones para uso del sistema Omniblock®

Entre las recomendaciones que deben tomarse en cuenta para la disposición del sistema Omniblock® desde el punto de vista estructural están las proporciones requeridas entre la altura y largo de la edificación y la longitud total la cual es dependiente de la altura, del ancho del muro y de la cantidad de niveles de dicha estructura.

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Figura No. 3

Recomendaciones al uso del Sistema Omniblock

Fuente: Marrero (2002)

Otro aspecto que debe ser considerado es la disposición de dinteles y las alturas de los claros de las ventanas y puertas en dichos muros de mampostería utilizando el sistema Omniblock®. Cuidar la correcta disposición de estos elementos es importante, los cuales pueden ser visualizados en la siguiente figura adjunta.

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Figura No. 4

Recomendaciones al uso del Sistema Omniblock

Fuente: Marrero (2002)

Para el diseño se establecer según consideraciones de Arnal (citado por Marrero, 2002) para los bloques que integra la Mampostería reforzada, bloques

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Omniblock® estimados en una resistencia de 127 Kgf/cm2 sobre el área neta. Esta resistencia debe ser verificada ya que estos valores en bloques de concreto pueden bajar notablemente si no se cuidan los procedimientos adecuados de fabricación.

Sistema Tipo Túnel

El sistema constructivo tipo túnel se origina en los años 1950 en Francia con la patente Outinor y se ha difundido mundialmente con gran cantidad de alternativas, siendo su característica fundamental el vaciado monolítico de losas y muros en diseños de edificaciones modulares y repetitivas, los cuales no tienen vigas ni columnas, con lo que se logra una gran celeridad, eficiencia y economía en el proceso. Este sistema está sumamente difundido también en USA y América Latina, tanto así que ACI (American Concrete Institute) lo reconoce en el reporte ACI 347.2R-05 Guide for Shoring / Reshoring of Concrete Multistory Building.

En los sistemas tipo túnel donde sólo existen muros y losas, no se producen los asentamientos diferenciales originados por exudación y asentamiento plástico que si existen en los sistemas aporticados. Por un lado los espesores de las losas son muy reducidos en comparación a los de las edificaciones convencionales, disminuyendo sensiblemente la magnitud de los asentamientos por exudación los cuales son directamente proporcionales al espesor del elemento, y por otro lado, no existe la gran diferencia en masa entre el espesor de la losa y la columna o muro, dando origen a los denominados asentamientos diferenciales.

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Especificaciones técnicas del sistema tipo túnel

Entre los encofrados tipo túnel se encuentra el denominado Integrit, que emplea elementos modulados de 1,20 m de ancho y 2,70 y 2,90 m de altura siendo de 105 kg el peso de los primeros y de 123 kg el de los segundos. Estos elementos se arman y desarman por medio de mecanismos sencillos y de fácil operación y, debido al reducido peso se realiza en forma manual, sin uso de grúas, redundante en una considerable economía en equipo y ahorro de espacio útil en la obra.

El módulo de 1,20 metros, adoptado para los elementos componentes de los moldes, según detalles del sistema, ofrece múltiples ventajas: buen rendimiento de mano de obra, reducción de piezas accesorias y la disminución del costo de fabricación de los elementos. Igualmente los encofrados de su producción pueden emplearse alrededor de 500 veces en buenas condiciones de uso y conservación.

Contribuye a lograr ese rendimiento la circunstancia en donde es posible retirar los tramos verticales del túnel antes que las piezas horizontales destinadas a las losas, debido a un dispositivo especial de sujeción, el cual permite su reutilización inmediata si se dispone de un segundo juego de encofrados horizontales. Para la construcción de vanos y aberturas para carpintería, en las paredes de concreto, se instalan premarcos metálicos regulables antes vaciado de las paredes y tabiques. Las escaleras de concreto se moldean posteriormente al vaciado de la estructura. Otros sistemas que nacen del tipo túnel son el sistema forsa, el sistema Kwikstage, entre otros.

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Foto No. 2

Encofrado de muros utilizado el sistema tipo túnel

Fuente: Sánchez (2008)

Descripción del sistema constructivo tipo túnel

Como podrá observarse en la fotografía adjunta, su uso en la construcción de viviendas de manera progresiva puede ofrecer excelentes márgenes de productividad si se plantea una logística adecuada de construcción. Estas fotografías denotan que este sistema es básicamente en cuanto a los elementos integrantes un muro de concreto armado, destacando el aspecto en el cual la productividad está dada por la rápida instalación del encofrado reutilizable.

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Foto No. 3

Muros sistema tipo túnel en Viviendas

Fuente: Sánchez (2008)

La disposición de las instalaciones eléctricas y sanitarias no produce problema alguno, ya que el sistema considera dentro de su proceso constructivo la disposición de estos servicios. En la siguiente fotografía podrá observarse el pase de tuberías en la losa de techo, la cual es vaciada en conjunto y monolíticamente con los muros en pared, determinando la eliminación de juntas indeseadas en las construcciones a desarrollar con este sistema o tecnología constructiva.

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Foto No. 4

Encofrado de entrepiso utilizado el sistema tipo túnel

Fuente: Sánchez (2008)

Este sistema determina el desarrollo de viviendas de manera progresiva mediante la fabricación de muros de concreto reforzado con el uso de encofrado reutilizable y con acabados de primera.

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Foto No. 5

Encofrado de muros utilizado el sistema tipo túnel

Fuente: Sánchez (2008)

Estimados de Costos

Uno de los patrones importantes de comparación ante el uso de diferentes sistemas constructivos, lo integran los costos asociados a los mismos. En tal sentido se plantea para la determinación de los costos unitarios referidos al respectivo estimado:

1) Los jornales básicos, cargas sociales, seguros y jornales resultantes por categorías.

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2) Los costos horarios de los equipos a utilizar.

3) Los costos de los materiales en origen, transporte, carga, descarga y acopio y los costos resultantes. Los análisis de costos de cada uno de los ítems incluirán materiales, suministros, equipos y mano de obra; los valores resultantes definirán los costos unitarios de cada ítem.

4) Para estos análisis se adoptarán los procesos constructivos y equipos adicionales al fin propuesto y los rendimientos medios resultantes para condiciones y exigencias similares a las que se presentarán en obra.

5) El presupuesto total deberá ser confeccionado en planillas detallándose unidad de medida, cantidades computadas, precios unitarios y precio total.

6) Entre los diferentes parámetros, condiciones, elementos u componentes que integran el uso formal del sistema constructivo en específico.

Materiales

Datalaing (2007).Son todos aquellos insumos que se incorporan o se consumen durante la construcción o ejecución de una obra, los cuales “’quedan” o se “gastan” en la misma. Estos sufren un desgaste significativo durante la etapa constructiva

Equipos

Datalaing (2007).Son las diferentes maquinas, herramientas y/o accesorios necesarios para poder ejecutar una actividad en especifica, en el presente caso para la construcción de estructuras en base al sistema constructivo determinado

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Mano de Obra

La mano de obra es la cantidad de personas especializadas ó no, necesarias para realizar una labor determinada en un tiempo determinado (la unidad de medida puede ser de dos tipos, una seria la cantidad entre el tiempo en días y la otra en número de horas hombres a emplearse). La mano de obra es un servicio, que a diferencia de los materiales y suministros, no puede almacenarse y no se convierte, en forma demostrable, en parte del producto terminado.

El control de los costos de la mano de obra implica lo siguiente: a) Procedimientos satisfactorios para la selección, capacitación y asignación de los operarios a los trabajos, b) Un programa adecuado de remuneraciones, condiciones de trabajo higiénicos y sanos y beneficios sociales para los trabajadores, c) Métodos para asegurar un desempeño laboral eficiente, d) Controles para asegurar que sólo se está remunerando a trabajadores debidamente capacitados y de acuerdo con los servicios realmente prestados.

Especificaciones técnicas

Según Datalaing (2007), las especificaciones técnicas integran al conjunto de normas y recomendaciones técnicas adoptadas y tipificadas en el proyecto y que deberán ser aplicadas en la obra a las distintas partidas a ejecutar.

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Cuadro No. 1

Mapa de Variables

VARIABLE DIMENSIÓN SUBDIMENSION INDICADOR

Sistema Omniblock

Descripción del sistema

Especificaciones técnicas

Sistema tipo túnel Descripción del sistema

Sistema Constructivo Tipo Túnel y Omniblock

Como resultado de la investigación

Fuente: Faria (2009)

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C A P Í T U L O III

M A R C O M E T O D O L Ó G I C O

En el desarrollo de cualquier investigación es necesario seleccionar un diseño metodológico el cual permita alcanzar cada uno de los objetivos planteados y al mismo tiempo visualizar el alcance del estudio a efectuar. Por esta razón, en este capítulo se presenta la metodología considerada en la resolución del problema que es objeto de investigación: tipo, diseño, población y muestra, técnicas de recolección de datos, al igual que los procedimientos de investigación.

Tipo y nivel de Investigación.

La presente investigación está fundamentada como un estudio descriptivo; en tal sentido Chávez (2001), destaca que son todos aquellos estudios orientados a recolectar informaciones relacionadas con el estado real de las personas, objetos, situaciones o fenómenos, tal como se presentaron al momento de su recolección. En tal sentido Bavaresco (2001), expresa que las investigaciones descriptivas van en la búsqueda de aquellos aspectos en los cuales se desea indagar, conocer y en los cuales se pretende obtener respuesta.

Según Sabino (1999), las investigaciones descriptivas son “…aquellas cuyo objetivo principal es describir características fundamentales de los fenómenos utilizando criterios sistemáticos para destacar los elementos esenciales de la naturaleza”. De la misma manera, Arias (1999) destaca que las investigaciones

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descriptivas están fundamentadas en la caracterización de un hecho, fenómeno o grupo con el fin de establecer su estructura o comportamiento.

Dado que la tesis en desarrollo busca desplegar una comparación entre el sistema constructivo tipo túnel y el sistema Omniblock®, este proceso el cual conjuga una serie de pasos para indagar en dicho planteamiento, la clasificación de la presente tesis como tipo descriptiva está asequiblemente fundamentada, a la misma vez que se desarrollan comparativamente ambos sistemas desde el punto de vista estructural y económico.

Por ello, se dice que la investigación es del tipo comparativa (Hernández, Fernández y Baptista, 1998), debido a que permite recoger evidencias de hechos concretos e indagar por supuestas relaciones entre ellas y efectuar sus contrastaciones, basados en dos sistemas constructivos como elementos de comparación.

Diseño de la Investigación

Según Sabino (1999), el propósito fundamental del diseño de la investigación, es el de "…proporcionar un modelo de verificación que permita contrastar hechos con teoría". En tal sentido a continuación se presenta, desde el contexto metodológico o procedimental, la forma como se acometerá el desarrollo de la presente tesis. Para tal efecto, esta investigación se clasifica como del tipo no experimental, basado en lo indicado por Hernández, Fernández y Baptista (1999), donde manifiesta que este tipo de investigaciones se realizan sin

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manipular deliberadamente las variables de estudio y se observan los fenómenos tal y como se dan en su contexto original, para después analizarlos.

El diseño de la investigación fue en tal sentido, no experimental y transeccional, donde Hernández et al (1998), determinan a los diseños de investigación transeccionales o transversales como aquellos donde se “…recolectan los datos en un sólo momento, en un tiempo único. Su propósito es describir variables, y analizar su incidencia e interrelación en un momento dado”.

Para tal efecto, en la presente investigación para poder analizar y comparar los sistemas constructivos convenientemente, se debieron desarrollar y concebir los datos e informaciones o simplemente indagar sobre las unidades de análisis bajo esquemas similares desde el punto de vista temporal, es decir, se conservó el criterio práctico de trabajar sobre la muestra de estudio bajo un mismo momento y en el mismo instante.

Sin embargo, este criterio estaba más relacionado con la análisis de costos, el cual se desarrolló considerando la simultaneidad de condiciones, es decir, que las hipotéticas construcciones en la aplicación de cada sistema constructivo estuviera supeditada a la igualdad de escenario o circunstancias, y en el mismo momento o instante desde el punto de vista temporal.

Igualmente, la investigación realizada es una investigación de campo, dado a que toda la información es obtenida directamente donde se manifiesta el fenómeno. En tal sentido Tamayo y Tamayo (2002), plantea en referencia a los

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estudios de campo, la particularidad en donde los datos se recogen directamente de la realidad, cerciorándose de las verdaderas condiciones obtenidas de las mismas, facilitado la revisión o modificación en caso de surgir dudas.

Dado que la presente investigación estuvo fundamentada en base de un análisis considerando un diseño estructural y bajo el desarrollo de un estimado de costos producto de dicho análisis estructural, el investigador ejecutó todas estas actividades directamente en la realidad o el entorno donde se manifiesta, basados en el precepto de la simulación de características particulares de cada sistema constructivo considerado.

Sujetos de la Investigación Población

Según Chávez (2001), destaca a la población como el universo de la investigación sobre el cual se pretenden generalizar los resultados de la misma y está constituida por características y estratos que le permiten distinguir los sujetos uno de otros. Tal como lo explica Tamayo y Tamayo (2002), la población es la totalidad del fenómeno a estudiar, en donde las unidades de población poseen características comunes, susceptibles de observación, lo cual da origen a los datos de la investigación

No obstante, las características de la población se deben delimitar con la finalidad de establecer los parámetros muéstrales. Se incluye en esta totalidad los sujetos, objetos, fenómenos o situaciones que se desean investigar. En tal sentido, la población objeto de estudio de esta investigación está conformada por las

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diferentes edificaciones en Venezuela que pueden admitir la disposición de los sistemas constructivos tipo túnel y tipo Omniblock® como elementos y solución estructural. Para especificar mejor esta población se determina aquellas estructuras de poca altura (hasta 6 metros) construidas bajo el esquema de mampostería y muros estructurales ubicados en la ciudad de Maracaibo, dado a la caracterización sísmica que se aplicara dependiente de la zona. Dado a la amplitud de esta población la cual es técnicamente inaccesible, se determina entonces la clasificación de la presente investigación como del tipo infinita.

En tal sentido y según lo expresa Chávez (2001), las poblaciones infinitas son aquellas poblaciones constituidas por más de 100.000 unidades de estudio dado que el uso de cada sistema constructivo está supeditado a muy pocas restricciones de utilización. En tal sentido, fue necesario considerar una muestra representativa de esta población de carácter inaccesible en su totalidad espacial.

Muestra

Para Hernández et al (1998), la muestra es en esencia, un subgrupo de la población. Según Tamayo y Tamayo (2002), la muestra es “el conjunto de operaciones que se realizan para estudiar la distribución de determinados caracteres en la totalidad de una población, universo o colectivo, partiendo de una observación de una fracción de la población considerada.

Para tal efecto y en concordancia a lo expresado anteriormente, el tipo de muestreo empleado para distinguir la muestra fue de carácter intencional. Se

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seleccionó una planta de arquitectura tipo (edificio de 2 niveles) para el uso de oficinas, donde se analizó cada sistema constructivo los cuales conforman o son parte del análisis del presente estudio de investigación, bajo la aplicación de cada uno y los requerimientos estructurales exigidos para su definición. Para tal efecto, Sabino (1999) especifica a un muestreo intencional como aquel en el cual se “escoge sus unidades no en forma fortuita, sino en forma arbitraria, designando a cada unidad según características que al investigador le resulten de relevancia”.

Operacionalización de la Variable

Definición Nominal: Sistemas Constructivos

Definición Conceptual: Según Soto y Araujo (1999), los sistemas constructivos son los diferentes métodos o procedimientos por medio de los cuales se lleva a cabo la fabricación o construcción de una edificación u otro tipo de estructura.

Definición Operacional: Faria, (2009). Los sistemas constructivos son los diferentes métodos o procedimientos por medio de los cuales se lleva a cabo la fabricación o construcción de una edificación u otro tipo de estructura de 3 niveles, bajo el planteamiento del uso de los sistemas tipo túnel y Omniblock®

Técnicas de Recolección de Datos

Es de observar que esta etapa basada en técnicas e instrumentos consistió básicamente en recolectar los datos pertinentes en virtud de la variable involucrada en esta investigación, definida específicamente en base a los sistemas constructivos a utilizar. Para tal efecto, Chávez (2001), determina en referencia a

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lo expuesto y establece a las técnicas de recolección de datos como los diversos medios utilizados por el investigador para medir el comportamiento o atributos de las variables de estudio.

En el mismo orden de ideas, Hernández et al (1998), manifiestan que la recolección de datos implica tres actividades estrechamente relacionadas entre sí como: seleccionar un instrumento de medición de datos, aplicar el instrumento y preparar las mediciones obtenidas para poder ser analizadas convenientemente, es decir, el proceso de codificar los datos.

Por otra parte, según Bavaresco (2001), estas técnicas conducen a la verificación de problemas planteados. Cada tipo de investigación determinará las técnicas a utilizar y cada técnica establece sus herramientas, instrumentos o medios que serán empleados. En cuanto a las técnicas seleccionadas para esta investigación son la observación directa simple y la observación documental.

La observación directa simple se presenta en el momento que se prepararon los modelos de análisis basados en los sistemas constructivos tipo túnel y tipo Omniblock®. Estos modelos conforman la muestra de estudio y sobre estas se desarrollaron las diferentes actividades necesarias para el avance de la presente investigación en virtud del cumplimiento de los objetivos planteados.

Por otro lado, la observación documental o bibliográfica es definida por Bavaresco (2001), como la revisión de todo el material escrito que guarde relación

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con los estudios realizados, libros, folletos, manuales, entre otros. La aplicación de éstas técnicas permitió recolectar y procesar la información requerida para el desarrollo de las diferentes estructuras analizadas.

En tal sentido fue necesario indagar en los siguientes documentos base y que sirven de sustento teórico a las diferentes condiciones planteadas en el desarrollo de la presente investigación; estos documentos son: Normas nacionales (COVENIN) e internacionales (ASCI), folletos, especificaciones técnicas, textos, trabajos de investigación análogos, entre otros.

Igualmente, fue utilizada la observación directa simple a través del uso de un cuaderno de notas, en tal sentido Muñoz (1998), considera a la observación directa a la inspección que se hace directamente a un fenómeno dentro del medio en que se presenta, a fin de contemplar todos los aspectos inherentes a su comportamiento y características dentro de ese campo. En estos casos el observador entra en contacto directo con el fenómeno observado.

Procedimientos

Para obtener una información pertinente a la investigación ser realizó un abordaje teórico para establecer la relación entre la problemática planteada, los objetivos, las variables, dimensiones e indicadores. Por tal motivo fue necesario indagar en las especificaciones y el material disponible el cual describía a los sistemas constructivos determinados a comparar. En tal sentido fue necesario determinar cualidades, parámetros técnicos, condiciones normativas,

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planteamientos, metodologías y prácticas de construcción, costos, entre otros aspectos.

No obstante, para poder comparar costos y determinar las diferencias de carácter estructural, se realizo un diseño bajo una misma planta de cada sistema en específico, manteniendo igualdad de condiciones. La metodología general para el cálculo de las estructuras planteadas se siguió los siguientes pasos descritos a continuación:

Definición de la geometría del sistema: El modelo simulado se realizó según la arquitectura preparada para la comparación estructural. La simulación de las estructuras analizadas consistió en la elaboración del modelo físico-matemático que representa, con la mayor fidelidad posible, el comportamiento de la estructura.

Definición de los materiales de construcción: a) Acero de refuerzo: Tensión Cedente Mínima, fy = 4200 kg/cm2 (cedencia), b) Acero por temperatura (Malla Electrosoldada): Tensión Cedente Mínima, fy = 5000 kg/cm2 (cedencia)

Concreto: Resistencia a la compresión a los 28 días, f’c=250 kg/cm2. Las propiedades del concreto armado adicionales a utilizar en el cálculo del proyecto se presentan a continuación: Masa por unidad de volumen : 254,84 kgf/m2, Peso por unidad de volumen: 2.500 kgf/m3, Módulo de elasticidad Ec: 237.171 kgf/cm2, Relación de Poisson: 0,20 . Coeficiente de expansión térmica 9,9E10-6 °C-1

Estas características de concreto aplicarán para la construcción de los muros reforzados que definen el sistema tipo túnel y el concreto a utilizar para el

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relleno de los bloques del sistema Omniblock® de mampostería reforzada. Resistencia de los bloques de concreto sistema Omniblock® a los 28 dias: 128 kgf/cm2.

Establecimiento de las hipótesis de cálculo: No se consideraron los efectos por fuerza de viento sobre las estructuras por ser una estructura rígida con una masa importante, al utilizar los dos sistemas constructivos.

Determinación de las cargas actuantes: Las acciones gravitacionales a las que estarán sometidas las estructuras durante su vida útil son las cargas permanentes debidas al peso propio de la misma y las cargas variables, las cuales se encuentran especificadas en la Norma COVENIN-MINDUR 2002-88: “Criterios y Acciones Mínimas para el Proyecto de Edificaciones”, como cargas uniformemente distribuidas equivalentes. En tal sentido se asumirá una carga viva de 100 kg/m2 para las losas de techo y 300 kgf/m2 en los entrepisos considerando un uso de oficinas. Para la carga muerta en el caso del sistema tipo túnel se considerará una losa maciza de espesor constante relacionada a los muros que determinan el sistema. En el caso del sistema Omniblock® se estimarán losas nervadas.

Para el análisis y evaluación de la estructura se consideraron las cargas permanentes, variables y de sismo (debido a que son estructuras con una alta masa, se considerará solo el efecto sísmico sobre la misma). Las cargas mínimas a considerarse en el diseño de estas estructuras se basan en los siguientes tipos:

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Acciones permanentes (cargas muertas): las cuales consisten en el peso propio de la estructura y de todo el material unido o soportado permanentemente.

Acciones variables (cargas vivas): entendiéndose todo aquel efecto originado por toda carga no permanente.

Acciones accidentales (Sismo): Para la evaluación de la estructura existente se empleo el espectro de diseño y/o revisión según la Norma COVENIN 1756:2001- “Edificaciones Sismorresistentes”. El espectro de diseño utilizado para la acción simultánea de las componentes sísmicas horizontales en las dos direcciones ortogonales y posteriormente se aplicó la combinación de acciones del 100% en una dirección más el 30% en la dirección en la dirección ortogonal y viceversa, tal y como lo establece la Norma COVENIN 1756:2001- (Método CQC).

Según los datos del proyecto anteriormente proporcionados, la información sísmica utilizada para el análisis sísmico corresponde a la definida por la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001 - “Edificaciones Sismorresistentes”, los datos necesarios para su realización se muestran a continuación: En cuanto a las masas sísmicas asumida se considero el 100 % de la carga muerta, el 50 % de la carga viva en el entrepiso y el 0 % en el techo de dicha carga. Para el diseño de los elementos, las respuestas sísmicas se combinan con las determinadas por las otras acciones según las combinaciones antes descritas. Los aspectos a considerar en el análisis dinámico son: Formas Modales, Periodos de Vibración y Derivas.

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Considerando un número de modos igual a 113 para el edificio de 2 niveles establecido bajo el sistema Omniblock® y 232 modos para el caso del edificio de 2 niveles con la misma distribución arquitectónica que la anterior utilizando el sistema tipo túnel, más del 90% de la masa participativa total de la estructura, tal y como lo establece la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001 – “Edificaciones Sismorresistentes”, en su artículo 9.6.2.1 que expresa que deben ser considerados todos aquellos modos para los cuales la suma de las masas efectivas sea superior al 90% de la masa movilizada en el movimiento sísmico.

Se asignó el 70 % de la incidencia del espectro horizontal sobre el vertical, en tal sentido solo se asignarán tantos modos como para cumplir en un 90 % de masas participativas en los ejes horizontales (COVENIN 1756-2001). El primer modo de vibración de la estructura es el que presenta un mayor factor de participación modal, motivo por el cual es el de mayor interés a la hora de analizarla.

Por lo general, el primer modo tiene la contribución más grande al movimiento de la estructura y está asociado a un período mayor (frecuencia natural más pequeña). Según los datos del proyecto anteriormente proporcionados, la información sísmica utilizada para el análisis sísmico corresponde a la definida por la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001 “Edificaciones Sismorresistentes”, los datos necesarios para su realización se muestran a continuación:

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Zona sísmica 3 Coeficiente de Aceleración Horizontal, Ao 0.20

Forma espectral S3

Factor de corrección, 0.90

Grupo B2 Factor de importancia,  1.00

Nivel de diseño ND3

Material Concreto Armado

TIPO III

Factor de reducción de respuesta, R 2 (Omniblock®) 4.5 (Tipo Túnel) Factor de magnificación promedio,  2.8

To 0.25 s

T* 1.0 s

T+ 0.1 s

P 1.0

Definición de las combinaciones de carga: Para el diseño de estructuras de concreto en el estado de rotura, se tienen las siguientes combinaciones:

U = 1.4 CP

U = 1.2 CP + 1.6 CV U = 1.2 CP + 0.5CV ± S U= 0.9 CP ± S

Donde:

U = Carga última de diseño

CP = Cargas permanentes CV = Cargas variables

S = Acción del sismo

En cuanto a las combinaciones de servicio para el chequeo de las deformaciones se tienen las siguientes:

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CP CP + CV

CP + CV ± 0.7 S 0.9 CP ± 0.7 S 1.1 CP + CV

Establecimiento de limitaciones a las deformaciones: Las cargas actuantes producen desplazamientos que deben ser limitadas para evitar excesivas deformaciones que comprometan la estructura o provoquen daños en elementos no estructurales como acabados, tuberías y equipos. Los desplazamientos controlan los daños que puedan causar el sismo al tipo de cerramiento utilizado en el edificio. Según la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001 “Edificaciones Sismorresistentes”, los valores limites de vienen expresados en la siguiente tabla:

Cuadro No. 2

Deflexiones Máximas Permisibles EL E M E N T O ES T R U C T U R A L TI P O D E

DE F L E X I Ó N

MÁ X I M O

PE R M I S I B L E

Techos planos que no soportan ni están unidos a elementos no estructurales susceptibles de ser

dañados por grandes flechas. L/180

Entrepisos que no soportan ni estad unidos a elementos no estructurales susceptibles de ser dañados por grandes flechas.

Vertical.

Flecha instantánea debida a la acción de la carga variable

L/360

Techos o Entrepisos que soportan o están unidos a elementos no estructurales susceptibles de ser

dañados por grandes flechas. L/480

Techos o Entrepisos que soportan o están unidos a elementos no estructurales que no son susceptibles de ser dañados por grandes flechas.

Vertical.

Flecha total que se produce después de la fijación de los elementos no estructurales

L/240

Fuente: Covenin 1756:2001.

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El cálculo del desplazamiento lateral total viene expresado en la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001 “Edificaciones Sismorresistentes” como:

0.8

i

R

ei

 

Donde:

R = Factor de reducción de respuesta

ei

= Desplazamiento lateral del nivel i, [L] usualmente en cm

Los desplazamientos controlan los daños que puedan causar el sismo al tipo de cerramiento utilizado en el edificio. En tal sentido, es necesario tener presente que se supone que la estructura se comporta elásticamente, motivo por el cual a los resultados de los desplazamientos obtenidos cuando la acción sísmica es definida mediante el espectro de respuesta normativo se les aplica la fórmula anterior.

Según el artículo 10.2 establecido en la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001 “Edificaciones Sismorresistentes”, los valores limites de vienen expresados en el siguiente cuadro mostrado a continuación, y el cual debe ser considerado al momento de evaluar las deformaciones en las estructuras:

1

i i i

h h

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RESERVADOS

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Cuadro No. 3

Derivas Máximas Permisibles

EDIFICACIONES

TIPO Y DISPOSICIÓN DE ELEMENTOS

NO ESTRUCTURALES Grupo A Grupo B1 Grupo B2 Susceptibles de sufrir daños por

deformaciones de la estructura

0.012 0.015 0.018

No susceptibles de sufrir daños por deformaciones de la estructura

0.016 0.020 0.024

Fuente: COVENIN 1756 (2001)

En este caso, tal y como lo indica la Norma Venezolana COVENIN 1756:2001 “Edificaciones Sismorresistentes” en la Tabla anterior, para una edificación del grupo B2 le corresponde un valor máximo de 0.018.

Pre-dimensionado de los elementos estructurales: Los elementos serán prefijados en la simulación en el Staad.Pro, al igual que sus secciones. Una vez se realice dicha simulación estructural se dispondrá de las secciones, características y disposiciones definitivas.

Cálculo de las fuerzas actuantes en los miembros y sus deformaciones (mediante el uso del Staad.Pro). Las fuerzas actuantes y las deformaciones se obtendrán en base a la simulación a realizada en el Staad.Pro.

Verificación de los miembros estructurales. De ser necesario, se procede al ajuste de las secciones y así optimizar los componentes estructurales. En referencia al sistema Omniblock®, se simularán pequeñas columnas o elementos verticales

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