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Resumen
Los sistemas constructivos de
concreto reforzado fundidos
monolíticamente hacen posible la
obtención de estructuras estables
y confiables ante cargas
gravitacionales, sísmicas y de
servicio. Desde el punto de vista
tecnológico el hacer posible estas
construcciones ha motivado la
innovación para la fabricación de
formaleteria con nuevos materiales
y componentes, los cuales
representan una alternativa de
industrialización para la
construcción.
FORMALETAS S.A - FORSA®, es una
empresa Colombiana, cimentada
sobre bases de innovación,
tecnología y economía que ha
desarrollado un sistema de
formaletas en aluminio soldadas,
adaptables a las exigencias
arquitectónicas solicitadas para
la fundición monolítica de
estructuras en concreto reforzado.
Estas formaletas se pueden diseñar
para muros, columnas, vigas y
losas, de acuerdo a los
requerimientos de una obra ya sea
como sistemas duales, combinados o
de muros de carga, los cuales son
considerados en las normas
colombianas de construcciones
sismo-resistentes, NSR-98. Su uso
garantiza la calidad y monolicidad
de la obra de concreto en
estructuras de uno o más niveles,
lo que le permite a los ingenieros
diseñadores de estructuras
sismo-resistentes, tener garantía
de que los elementos estructurales
de concreto tienen la continuidad
que se espera.
Actualmente se garantiza a los
clientes la calidad del sistema de
formaletas con base en la
certificación de la materia prima
y cumplimiento de especificaciones
en sus procesos productivos, lo
cual ha sido suficiente para
satisfacer las inquietudes del
mercado nacional y
latinoamericano. Los usuarios
actuales son grandes
constructores, debido a que el
sistema actual de producción
encarece este tipo de formaletería
y limita su adquisición por parte
del pequeño constructor, a pesar
de que su reutilización represente
un ahorro a largo plazo tanto en
materiales como en mano de obra.
Sin embargo FORSA® no cuenta con
ningún tipo de estudio técnico que
evalué el desempeño estructural de
su sistema actual, el cual
permitiría identificar beneficios
y falencias para su posterior
optimización y homologación.
Las ventajas y potencialidades del
sistema han hecho posible la
incursión de este tipo de
formaletería en Latinoamérica y el
Caribe, generando la inquietud de
su exportación a países de Europa
y otros continentes que requieren
de certificaciones del sistema de
formaleta y del producto
terminado. Con este proyecto se
pretende desarrollar un soporte
técnico para la validación y
certificación del sistema de
formaletas FORSA®, ante entidades
encargadas de reglamentar las
especificaciones para la
construcción en países donde sea
posible su implementación. De
igual forma se pretende optimizar
el sistema de formaletería a
través de un análisis teórico y
experimental de todos sus
componentes, la caracterización
experimental de los materiales que
lo componen y sus conexiones. Se
elaborarán modelos teóricos que
se correlacionen con resultados
obtenidos de experimentos. Se
implementará un sistema de
monitoreo en tiempo real durante
la construcción de estructuras que
usan el sistema, para
correlacionar los datos con los
obtenidos en pruebas de
laboratorio y modelaciones
teóricas. Con estos resultados se
calibrarán los modelos teóricos y
se diseñaran unos protocolos para
optimización de los sistemas de
formaletas a través de
simulaciones teóricas validadas
experimentalmente. El grupo GRESS
ha trabajado en procesos de
certificación de sistemas
constructivos, y en el laboratorio
de estructuras cuentan con un
equipo de experimentación con
adquisición de datos de alta
tecnología. Los ensayos
experimentales y los modelos
teóricos que se lleven a cabo
deben ser validados por
instituciones internacionales, por
lo tanto se pretende lograr la
colaboración del Instituto de
Ciencias de la Construcción
Eduardo Torroja. Investigadores de
este instituto ya desarrollan
trabajos conjuntos con el grupo de
materiales compuestos.
Otro componente novedoso de este
trabajo está relacionado con la
soldadura en aluminio de las
conexiones. Estas exhiben caídas
de resistencia mecánica entre el
20% y el 40% respecto al material
sin soldar; condición que hace que
las piezas soldadas sean más
susceptibles a fallar. A partir de
la correlación de las variables
operativas del proceso de
soldadura con las propiedades
mecánicas de los elementos
soldados, se pueden establecer los
procedimientos y protocolos de
soldadura que garanticen el mejor
desempeño de las piezas en
servicio.
En la primera fase del proyecto se
llevará a cabo la caracterización
microestructural y del
comportamiento mecánico de la
materia prima y de las conexiones
soldadas de las formaletas
(aleación de aluminio 6261), a
través de las técnicas de
microscopía electrónica de
transmisión (TEM) y de barrido
(SEM) y de ensayos de tensión y
microdureza, para la definición de
los parámetros del proceso de
soldadura que optimicen las
propiedades mecánicas y el
comportamiento estructural del
sistema. En la fase II se harán
contactos con centros europeos
reconocidos para emitir
certificaciones, ejemplo: el
Instituto Español Eduardo Torroja,
para lograr trabajo conjunto y
validación de la experimentación
que se realizará, y se iniciará la
modelación computacional de una
formaleta típica, para la
realización de simulaciones
teóricas muy precisas, ya que es
fundamental controlar las
deflexiones que se presenten ante
las cargas de servicio. De manera
simultánea se realizará el diseño
experimental de los ensayos de las
uniones, pasadores y accesorios.
En la Fase III se ejecutarán
ensayos de las conexiones,
accesorios y diseño de los
experimentos en el Marco de
ensayos. En la Fase IV se
ejecutarán ensayos en el Marco de
Cargas, y las mediciones de campo
sobre formaletas durante fundición
controlada de concreto en obra.
Estos ensayos permitirán la
calibración de los modelos
computacionales y el diseño del
ensayo de una conexión monolítica
de concreto construida con la
formaletería FORSA®. En la Fase V
se ejecutará el ensayo de una
unión monolítica de concreto
construida con la formaleta FORSA®.
En la Fase VI se redactará el
documento técnico que sintetiza
los resultados analíticos y
experimentales obtenidos en la
investigación y las
recomendaciones necesarias para la
validación u homologación, y se
preparará la documentación
necesaria para certificación
internacional.
Como resultado de este trabajo se
tendrá una certificación de las
cargas que resisten los módulos en
estudio, las deflexiones obtenidas
para cada tipo de carga, la
optimización del número de
herrajes y conexiones de acuerdo a
unas especificaciones de
deformaciones mínimas y la
determinación de la correlación de
las variables del proceso de
soldadura con el desempeño
mecánico y estructural de las
conexiones soldadas.
Este proyecto brinda la
oportunidad de la realización de
un trabajo conjunto entre expertos
investigadores del tema desde la
academia y del grupo de
investigación y desarrollo de una
gran empresa que tiene el
compromiso de contribuir al
crecimiento tecnológico y social
del país con la generación de
empleo y la búsqueda del
mejoramiento continuo de su
producto, a través de la incursión
en nuevos mercados. De igual
manera, reúne a dos grupos de
investigación de la Universidad
del Valle: el de Materiales
Compuestos (subgrupo de
metalurgia) de la Escuela de
Ingeniería de Materiales y el de
Estructuras Sismo-Resistentes de
la Escuela de Ingeniería Civil y
Geomática, los cuales cuentan con
una amplia trayectoria
investigativa en los temas a
considerar, complementándose de
manera eficaz en el proceso
completo de evaluación de calidad
del producto. Igualmente se
pretende extender la red de
trabajo investigativo con el
Instituto Torroja al área de
Estructuras.
Tesis de Maestría
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