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Losas Ligeras, Edificios Ligeros

“¿Cuánto pesa su edificio? Por supuesto yo no sabía, una semana más tarde tenía la respuesta: 5,328 toneladas, la mayoría de ellas perdidas en la subestructura invisible del concreto. En el proceso de averiguar el peso del edificio me di cuenta de que había una cantidad desproporcionada de peso en la parte menos atractiva del edificio”.

Norman Foster

En el documental ¿Cuánto pesa su edificio, Sr. Foster?[i] Cuentan la anécdota en la que el ingeniero Buckminster Fuller, un inventor y arquitecto visionario le pregunta al arquitecto inglés ganador del Pritzker de forma provocativa. La búsqueda de Fuller era hacer estructuras más resistentes usando la menor cantidad de recursos. Esta pregunta obligó a reflexionar a Foster sobre sus edificios para diseñar de manera distinta.

¿Sabemos cuánto pesan nuestros edificios?, ¿cuánto impactan no solo de forma literal con el peso al suelo?, con esta pregunta podemos interpretar además el impacto de nuestras construcciones a la sociedad en su conjunto tanto en el aspecto formal, económico, como en el impacto ambiental, en la utilización de recursos naturales que provienen del suelo y que en su fabricación tienen una huella ecológica considerable.[ii]

La intención de hacer edificios más ligeros no es algo reciente, ya con la utilización de estructuras de acero que sustituían el uso de arcos y muros de piedra hubo una gran transformación. En la actualidad, la investigación en el uso de nuevos materiales para la construcción sigue su curso y sería de esperarse que en un futuro cercano sea más asequible el reciclaje de edificios parcial o totalmente, dado que los recursos del planeta se encuentran muy debilitados.

Utilizar losas aligeradas puede ser una opción disponible para cumplir estos objetivos, pues no solamente se ocupa menos concreto, sino que se aportará toda una serie de beneficios para todos.

 

¿Por qué aligerar un edificio?

El cálculo estructural se puede explicar vulgarmente como el cálculo del peso o cargas vivas y muertas de una construcción y cómo trasladar todas esas cargas al suelo a través de una estructura sin que se caiga, un edificio pesado requiere una cimentación más grande, más material para su construcción y estructuras más resistentes, resultando en obras más costosas.

En la Ciudad de México en particular, la combinación de suelos de fondos lacustres, combinados con el nivel del manto freático y la extracción de agua de pozos profundos, agregando a todo esto la alta probabilidad de sismos de gran intensidad nos da como resultado la necesidad de diseñar edificios que resistan todos estos riesgos latentes, tanto de hundimientos como de sismos. En otras ciudades pueden tener otro tipo de riesgos y suelos que se tienen que analizar con el mismo cuidado para tener seguridad estructural.

Aligerar la estructura de una construcción implica entonces, menos utilización de recursos en general, tanto de materiales, como de dimensiones de la estructuración, reducción en costos y rapidez en las construcciones para obtener los mismos resultados en resistencia sin importar la forma de los edificios. En resumen, más eficiencia.

 

Tipos de losas ligeras de concreto

Hay dos formas de lograr el aligeramiento en las losas, el primero consiste en hacer una retícula de nervaduras que cumplen la función de carga y en los espacios entre las nervaduras sustituir el volumen por otro material sin modificar el comportamiento estructural, la otra forma es a través de viguetas que pasan de lado a lado del claro y en los espacios entre ellas se apoya el material aligerante.

Los materiales aligerantes que se pueden utilizar son ladrillos huecos o bovedillas de concreto ligero, poliestireno expandido que funciona como cimbra ahogada, casetones de plástico que después se pueden retirar y reutilizar, –en el caso de losas nervadas– dejando el espacio vacío en la losa como una especie de wafle, así como también se puede hacer con una lámina acanalada en el caso del sistema losacero.

En la parte superior de la losa se cuela una capa de compresión con malla electrosoldada que permite que todo el elemento funcione de forma monolítica y traslade las cargas hacia las trabes o muros de carga de acuerdo con el diseño de la losa, unidireccional si se trata de viguetas y bovedillas y bidireccional si se trata de losa nervada o reticular.

Aquí un listado de los pesos de los sistemas que ofrece Cemposa comparados con la losa maciza, como se podrá observar, la losa más ligera que es la de Vigueta de Alma Abierta y Bovedilla de poliestireno implica una disminución de 42.5% del peso del sistema:

  • Losa de concreto armado de 10cm de peralte 240 kg/m² (el concreto reforzado clase I pesa 2400 kg/m³).
  • La losa aligerada de Vigueta Pretensada y bovedilla de poliestireno de 17cm de peralte, 139 kg/m².
  • Losa aligerada de Vigueta de Alma Abierta y bovedilla de poliestireno de 16cm de peralte, 138 kg/m².
  • Losa de Vigueta de Alma Abierta pretensada de 30cm de peralte, 234.4 kg/m².
  • En el caso de la Losa reticular o nervada con casetones de poliestireno, se tiene que calcular el peso por metro cuadrado dependiendo las cargas vivas y el claro que va a cubrir. Entre más largo el claro, las nervaduras tienen mayor ancho y peralte. Siempre tomando en cuenta que el concreto reforzado pesa 2400 kg/m³y el poliestireno entre 12 y 17 kg/m³.
  • La Prelosa Alveolar y la Losa Pretensada cubren claros muy largos –de 12 y 14m, respectivamente– que si se hicieran en losa maciza requerirían trabes intermedias, aumentando el peso en general, sus pesos van desde 364kg/m² y 378 kg/m² según el sistema elegido.

Hay que entender que cada sistema puede cubrir claros de diferentes dimensiones, por ejemplo, de hasta 10m, si se construyeran losas macizas para claros así de largos, se tendrían que hacer losas de mayor peralte y con trabes intermedias que aumentarían el peso en general. Es por eso por lo que no podemos comparar tan literalmente el peso por metro cuadrado. Sin embargo, los datos nos dan una idea general.

 

Relleno de poliestireno expandido, uso responsable

El Polietireno Expandido o (EPS, del inglés expanded polystyrene) comúnmente llamado unicel, es un material plástico derivado del poliestireno que no se pudre, no se enmohece ni se descompone, estas características le permiten tener varios usos, como en paquetería para alimentos, protección en empaques, tablas de surf y por supuesto en la construcción. Además del uso como aligerante en losas, tiene la propiedad adicional de ser aislante térmico y acústico pues sólo tiene un peso de 12 a 17 kg/m³ dependiendo la densidad.

Aunque es un producto derivado del petróleo, el poliestireno es 100% reciclable para poder fabricar piezas del mismo material o combinarlo con material virgen para hacer otros productos. Lo importante es no desecharlo de forma irresponsable pues tarda más de 500 años en degradarse.

Paradójicamente, aunque es producto plástico que en su fabricación también ocupa recursos, su uso como aislante térmico permite tener ahorros en el consumo de energía eléctrica en climatización de los edificios de hasta 40%.[i]

Cemposa ofrece productos de poliestireno como bovedillas, casetones y placa aislante que son fabricados parcialmente con producto reciclado, además de que en cada proyecto se cuantifica el material necesario para evitar desperdicios, y si hay algunos residuos la empresa los recolecta.

 

Ventajas del uso de losas aligeradas y prefabricadas

En resumen, se pueden obtener las siguientes ventajas del uso de losas aligeradas en la construcción:

  • Optimización en tiempos de construcción al ser sistemas prefabricados.
  • Reducción del uso de materiales y concreto en sitio.
  • Optimización de toda la estructura en general, desde los soportes, trabes, columnas o muros hasta la cimentación.
  • Ahorro en cimbra de contacto, pues la mayoría de los sistemas solo requieren puntales de refuerzo.
  • Ahorro en consumo de energía para climatización gracias al uso del poliestireno como relleno y cimbra ahogada.
  • Claros libres muy largos sin necesidad de refuerzos o trabes intermedias, según el sistema hasta de 14m.
  • Por todo lo anterior, son obras más económicas, rápidas, sustentables, en todo el sentido de la palabra, más ligeras.

 

Colofón

La losa aligerada es solo una de las muchas formas de aligerar edificios, también se pueden hacer muros divisorios de placas de yeso o de otros materiales ligeros, entre otras acciones.

Hay que considerar los diseños de edificios como un objeto integral, es por eso por lo que la arquitectura y la ingeniería son tan fascinantes como complejas, pues implica considerar muchísimos factores y actores, sociales, económicos, ecológicos, materiales y culturales. Después de todo este análisis, sólo queda preguntar ¿sabes cuánto pesa tu edificio?

 

[i] https://es.wikipedia.org/wiki/Poliestireno_expandido

[i] Título en inglés, How Much Does Your Building Weigh, Mr. Foster?, Reino Unido-España, 2010.

[ii] STONE, M. Human made materials now equal weight of all life on Earth (Materiales hechos por humanos igualan en peso a toda la vida en la Tierra), en: https://www.nationalgeographic.com/environment/article/human-made-materials-now-equal-weight-of-all-life-on-earth

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