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revistadelaconstrucción volumen 8. n º 1 edición semestral ISSN 0717 - 7925 agosto 2009 Escuela de Construcción Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile 14

revistadelaconstrucción · versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de Colina Andrade, M. -

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revistadelaconstrucciónvolumen 8. nº 1 edición semestral ISSN 0717 - 7925agosto 2009

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Estimados lectores:

En esta nueva edición quisiéramos agradecer a todos aquellos que han confiado en nosotros y en forma muy especial, a los investigadores extranjeros por el creciente interés de ser parte de nuestro proyecto, lo que felizmente nos ha instado a aumentar los artículos de nuestra publicación.

Nuestro desafío es mejorar constantemente en cada publicación y proporcionar a nuestros investigadores una ventana al conocimiento para el mundo, es por eso que instamos a nuevos investigadores a ser parte de este proyecto, enviando sus aportes a nuestro comité editorial el que analizará, evaluará y recomendará su publicación y de esta forma podremos compartir nuestros avances tecnológicos y científicos con la comunidad interesada.

En esta edición presentamos doce artículos, los cuales pretenden colaborar al fortalecimiento de diferentes líneas de investigación relacionada con algunos de los aspectos constructivos de interés y discusión actual.

Como es tradición, damos nuestro reconocimiento a los recientes egresados de la Escuela de Construcción Civil, quienes pondrán su formación integral a disposición de los nuevos desafíos, siempre presentes en cualquier proyecto de edificación.

Finalmente, agradecer el apoyo de nuestros lectores y de las empresas patrocinantes, pues sin ellos, este proyecto no sería posible.

Atentamente,

Dr. Miguel Andrade GarridoEditor responsable

Revista de la ConstrucciónEscuela de Construcción Civil

Pontificia Universidad Católica de Chile

revistadelaconstrucción

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Comité Evaluador:

CRISTIÁN PIERA GODOY: Director de la Escuela de Construcción Civil de la Pontificia Universidad Católica de Chile, Profesor titular de la Escuela de Construcción Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile.

OLADIS MARICI TROCONIS DE RINCÓN: Ingeniera Química, Magíster en Corrosión, Universidad del Zulia, Venezuela, Consultora de la Gobernación del Estado de Zulia, Venezuela.

VÍCTOR MANUEL JARPA: Constructor Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile, Consejero de la Cámara Chilena de la Construcción.

JOSÉ CHARÓ CHACÓN: Constructor Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile, Profesor de la Escuela de Construcción Civil, Universidad Andrés Bello.

JOSÉ CALAVERA RUIZ: Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y Puertos, Ingeniero Técnico de Obras Públicas.

MANUEL RECUERO: Doctor en Ciencias Físicas, Universidad Autónoma de Madrid, España, Profesor Titular, Universidad Politécnica de Madrid, E.T.S.I Industriales, España.

ANDRÉ DE HERDE: Ingeniero Civil, Arquitecto, Université Catholique de Louvain, Bélgica, Profesor Ordinario, Decano Facultad de Ciencias Aplicadas de la Universidad Católica de Lovaina, Bélgica.

LEONARDO MEZA MARÍN: Constructor Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile, Profesor Adjunto, Doctor en Ingeniería Acústica, Universidad Politécnica de Madrid.

CARLOS BOSIO MATURANA: Ingeniero Civil, Universidad de Buenos Aires, Argentina, Máster en Dirección de Empresas Constructoras e Inmobiliarias (MDI), Universidad Politécnica de Madrid.

JAVIER RAMÍREZ: Licenciado en Arquitectura, Universidad Autónoma de Puebla, Puebla, México, Doctor en Arquitectura, Unidad de Postgrado de Arquitectura, UNAM, México.

NATHAN MENDES: Doctor en Ingeniería Mecánica de la Universidad Federal de Santa Catarina, profesor titular de la Pontificia Universidad Católica de Paraná, coordinador del Programa de postgrado en Ingeniería Mecánica de la PUCPR, presidente de la Asociación regional de la International Building Performance Simulation Association (IBPSA) y director de la oficina regional de la Asociación Sur-Brasileña de Refrigeración, Aire Acondicionado, Calentamiento y Ventilación (ASBRAV).

MIGUEL ANDRADE GARRIDO: Doctor en Ciencias de la Educación, Pontificia Universidad Católica de Chile, Profesor Adjunto y Coordinador de Investigación y Publicaciones de la Escuela de Construcción Civil de la Pontificia Universidad Católica de Chile.

Director

CRISTIÁN PIERA GODOY

Editor Responsable

MIGUEL ANDRADE GARRIDO ([email protected])

Comité Editorial Ejecutivo:

FELIPE VIDAL S.LEONARDO MEZA M.

MARCELA BUSTAMANTE S.

Dirección Postal Revista de la Construcción:

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Escuela de Construcción CivilPontificia Universidad

Católica de Chile, Santiago

Fonos:

56-2-354.45.5156-2-354.45.65

Fax:

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www.construccioncivil.puc.cl

LA REVISTA DE LA CONSTRUCCIÓN SE ENCUENTRA INDEXADA EN:– Science Citation Index Expanded – ISI– Directory of Open Acess Journals – DOAJ– Sistema Regional de Información en Línea para Revistas Científicas

de América Latina, el Caribe, España y Portugal – LATINDEX

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SumarioEstructuras y propiedades de clinkers de cemento Portland obtenidos con combustibles residualesTrezza, M. - Scian, A.. / Argentina

DURACON: influencia de la acción del medio ambiente en la durabilidad del concreto. Parte 2. Resultados de Chile después de 5 años de exposiciónVera, R. - Villarroel, M. - Delgado, D. - Carvajal, A. M. - De Barbieri, F. - / ChileTrocónis, O. / Venezuela

Thermal improvement of perforated ceramic bricksBustamante, W. - Bobadilla, A. - Navarrete, B. - Vidal, S. - Saelzer, G / Chile

Evaluación y comparación de la calidad de la materialidad del sistema Royal Building versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de ColinaAndrade, M. - Callealta, F. / Chile

La gestión del conocimiento y la industria de la construcciónFerrada, X. - Serpell, A. / Chile

La gestión estratégica aplicada al sector construcción: una propuesta basada en gestión de capital intelectualAlvarado, L. - Varas, M. - Sánchez, L / Chile

KPLs in the UK’s construction industry: using system dynamics to understand underachievementRoberts, M. / UK - Latorre, V. / Chile

Aplicaciones de la Administración Integral de Proyectos en la industria de la construcción. Primera parte, proyectos inmobiliariosVeas, L. - Pradena, M. / Chile

Método de análisis plano con contribución espacialPupo, N. - Recarey, C. / Cuba

Evaluación de la fricción superficial entre suelos y materiales compuestosJara, G. / Chile - Fort-López, L. / España

Ensayo Fénix, una nueva metodología para medir la resistencia a la fisuración en mezclas asfálticasValdés, G. / Chile - Pérez-Jiménez, F. - Botella, R. / España

Influencia de la cohesión sobre los movimientos de un muro pantalla y su profundidad de empotramientoSanhueza, C. / Chile

Proyecto de normalización de mezclas asfálticasReportaje Bitumix S. A.

Estamos en Chile para contribuir a mejorar la calidad constructiva, con una metodología que entrega una vivienda 100% estructural, aislación térmica y acústica

Titulados

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] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Structure and Properties

of Portland Cement

Clinkers Obtained

with Waste Fuels

Estructura y Propiedades de Clinkers de Cemento Portland Obtenidos con Combustibles Residuales

Autores

TREZZA, M. Facultad de Ingeniería, Universidad Nacional del Centro, Argentina

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

04/04/2009

27/04/2009

SCIAN, A. Centro de Tecnología de Recursos Minerales y Cerámica, CCT-CONICET La Plata, UNLP, Argentina

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[Trezza, M. - Scian, A.]

Residuos combustibles, provenientes de diferentes procesos industriales, son usual-mente usados en la producción de clinkers de cemento Portland con intención de aprovechar su energía residual, reducir costos de producción y/o estabilizar sus-tancias tóxicas y metales pesados. En este trabajo se estudia el efecto que genera en la estructura y propiedades del clinker de cemento Portland, cuando este se obtiene usando diferentes residuos como parte del combustible requerido en la producción.

Waste fuels, coming from industries a re usua l l y used in the Por t land cement production in order to save energy, costs and/or to stabilize toxic substances and heavy metals inside the clinker. This work focuses on the effect produced on the Port land cement clinker structure, when it is obtained using different waste as part of the fuel in the process.

Esas modificaciones estructurales, oca-sionadas por la presencia de residuos en la estructura de los silicatos, deter-minaron consecuencias en la velocidad de hidratación, resistencia mecánica y distribución porosimétrica.Se estudiará, además, la lixiviación de los diferentes clinkers a fin de establecer la capacidad de la matriz de cemento para la solidificación/estabilización de residuos peligrosos.

The structural modifications determined by the waste presence in the silicate structure brought consequences in the hydration rate, mechanical resistance and pore size distribution which will be analyzed in this work.The lixiviation of the different clinkers was also studied in order to establish the ability of the cement matrix to solidification and/or stabilization the dangerous wastes.

Abstract

Key words: clinker, waste fuels, dangerous wastes, solidification and/or stabilization.

Palabras clave: clinker, combustibles residuales, residuos peligrosos, solidificación/ estabilización.

Resumen

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[ ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 4 - 12 Trezza, M. - Scian, A.]

Introducción

A partir de los años 70 las empresas ligadas a la ges-tión de residuos y las industrias cementeras inician una etapa de coprocesamiento de residuos peligrosos a fin de valorizar los mismos al utilizar el poder calo-rífico residual de estos desechos para cubrir en parte la energía requerida en la fabricación del clinker de cemento Portland.

Esta tecnología válida en todo el mundo, se perfila como una alternativa muy interesante en nuestro país. Especialmente considerando que las industrias argentinas generan gran cantidad de residuos que en muchos casos están siendo almacenados sin control ni recaudo alguno o se les da un destino incierto.

Los prerrequisitos indispensables que estos residuos deben cumplir para ser utilizables como combustibles alternativos en la fabricación del cemento Portland son:• Las emisiones producidas por la planta de cemen-

to no deben incrementarse por la utilización de combustibles alternativos.

• La calidad y compatibilidad del cemento con el medio no debe disminuir.

• La utilización de material residual como combus-tible alternativo no debe incrementar costos, más bien debe generar un beneficio económico

Se espera que las altas temperaturas del proceso, las condiciones químicas del horno y el tiempo de reten-ción de los gases en el interior del mismo destruyan por completo los compuestos orgánicos (Materiales, 1997) (Siempre que se cumplan las condiciones de operación esperadas para el horno: tiempo, tempera-tura, atmósfera oxidante). Las sustancias inorgánicas (óxidos, sales inorgánicas, metales pesados, cenizas en general) necesariamente aparecerán en el polvillo (como material particulado que escapa con los gases residuales del horno), quedarán en los refractarios o atrapados en el clinker. En este último caso los compuestos inorgánicos y metales pesados se com-binarán con los silicatos que se forman durante la clinkerización, convirtiendo los compuestos tóxicos en inofensivos o menos nocivos.

En cuanto a las óxidos inorgánicos y metales pesa-dos, diferentes autores (Mollah M.Y., 1995; Diez J.M., 1997; Asavapisit S., 1997; Madrid J., 1997; Kakali G., 1990; Mollah M.Y., 1993, TashiroC., 1977; Odler I., 1980; Hanna R.A., 1995; Murat M., 1997)

han estudiado este punto encontrando que la ma-triz de cemento Portland normal o con adiciones es adecuada para la solidificación/estabilización (S/E) de metales como Zn, Cu, Pb, Cd, entre otros. Reportan, además, la formación de fases intermedias en el sistema CaO- SiO2- Al2O3- óxido metálico, que son estabilizadas durante la clinkerización y/o hidratación del cemento Portland, encontrando que en todos los casos el comportamiento depende de las condiciones del sistema y de las concentraciones de los contami-nantes. Sin embargo, no estudian el efecto conjunto de diferentes metales en concentraciones variables, tal como se incorporan a través de los combustibles residuales.

Se presentan en este trabajo los resultados com-parativos de estudios realizados sobre diferentes clinkers elaborados en condiciones de laboratorio, con distintos niveles de adición de residuos como reemplazo parcial del combustible. Los porcentajes de reemplazo se mantuvieron dentro de los límites aceptados en las plantas industriales. Los sistemas analizados surgen de la clinkerización de polvo cru-do en presencia de carbón residual de petróleo de alto poder calorífico (C), una mezcla combustible de marca registrada usada actualmente como com-bustible alternativo en la industria cementera (M) (Trezza M.A. 2005), aceite usado de automotores (A) (Trezza M.A., 2000), neumáticos usados (T) y virutas residuales de curtiembre contaminadas con cromo (V) (Trezza M.A., 2007). Estas últimas con el propósito adicional de dar disposición definitiva a un residuo potencialmente peligroso.

Materiales y métodos

El material crudo utilizado en este trabajo corres-ponde a una mezcla industrial provista por una cementera local. Su análisis químico fue realizado por fluorescencia de rayos X y las principales fases cristalinas caracterizadas por difracción de rayos X (DRX). Las fases cristalinas mayoritarias observadas fueron CaCO3 (calcita) y SiO2 (cuarzo). Entre los constituyentes cristalinos minoritarios se detectó muscovita [KAl2Si3AlO10(OH)2].

Es habitual en Argentina el reemplazo del 20% del combustible tradicional por alternativo, lo que implica usar hasta 2 kg de combustible residual por cada 100 kg de clinker producido. De acuerdo a estos niveles de reemplazos aceptados, se prepararon para

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[Trezza, M. - Scian, A.]

este estudio diferentes mezclas de polvo crudo a las que se les incorporaron directamente las cenizas aportadas por el combustible alternativo después de su combustión total y de acuerdo al porcentaje de reemplazo establecido. Considerando el 20% de reemplazo como máximo, las muestras de estudio se prepararon pensando que: el total de cenizas producidas se incorporaba al clinker; solo la mitad; o una cuarta parte. También se adicionó un exceso de cenizas a fin de establecer tendencias.

Se realizo el análisis químico de los principales com-ponentes de las cenizas a fin de determinar la com-posición de óxidos inorgánicos y metales pesados incorporados. Estos últimos (principalmente Co, Cr, Cu, Pb, Zn, Mo, Ni y Sb, entre otros) se detectaron en el orden de trazas en las cenizas de aceites de automotores y de la mezcla combustible. En el caso del carbón, sus cenizas solo incorporan calcio, sílice y álcalis. Los neumáticos incorporaron Ca, Zn, Al, Fe, P y otros metales minoritarios como Pb, Cu, Ni, Cd y Tl. En las cenizas de virutas de curtiembre solo se encontró cromo (Cr2O3) y Na2SO4. En todos los casos los resultados se compararon con un clinker de referencia (sin adición alguna).

Para la preparación de las diferentes muestras se pesaron cuantitativamente las cenizas y el material crudo y se mezclaron en seco. Las muestras fueron pelletizadas y luego clinkerizadas en horno-mufla, con velocidad de calentamiento de 10°C/minuto hasta temperatura final de 1.450°C y mantenidas a esa temperatura durante una hora. La velocidad de enfriamiento también fue controlada a fin de asegurar la permanencia de las fases hidráulicas deseadas.

Los distintos clinkers sintetizados fueron molidos en un molino oscilante Herzog HSM 100 con cámara de acero al vanadio. Se molieron iguales cantidades de cada clinker durante igual tiempo a fin de hacer comparativo el ensayo. El tiempo de molienda se estableció de forma tal que la superficie específica quede dentro del rango utilizado en los cementos normales.

Sobre los clinkers molidos se realizaron los siguientes ensayos: Medición de la superficie específica por el método Blaine (IRAM 1623), medición de la tempe-ratura de cono pirométrico equivalente, (TCPE) según IRAM 12507, análisis térmico diferencial (ATD/TG) y difracción de rayos X (DRX). Para estos dos últimos

ensayos se utilizaron: un equipo NETZCH STA 409 y un difractómetro PHILIPS PW 3710, respectivamente. Cuando se consideró necesario se realizaron ensayos de lixiviación.

A las diferentes edades de hidratación las pastas con W/C= 0.4 fueron analizadas por ATD/TG y DRX. Se realizaron además estudios de porosimetría por intrusión de mercurio en un equipo Carlo Erba Mi-cropore 2000, y se midieron las resistencias a la compresión sobre pastas a distintas edades (3, 7 y 28 días) utilizando una máquina J.J. INSTRUMETS modificada.

Resultados y discusión

Los difractogramas obtenidos de los diferentes clinkers sintetizados en presencia de cenizas de los diferentes combustibles alternativos usados, mos-traron cristalinidad variable según su naturaleza y concentración al ser comparados con la referencia.

Cuando el combustible fue aceite usado de auto-motores se obtuvieron clinkers con fases mejor cris-talizadas si la incorporación de cenizas era mínima, observándose que este efecto disminuía al aumentar la incorporación, indicando que en bajas proporcio-nes las impurezas actúan como mineralizadores del sistema. Al usar la mezcla combustible en las propor-ciones especificadas se observó en cambio una mayor cristalinidad de las fases cuando la incorporación era máxima, superando a la referencia y a los demás clinkers de su serie. En este caso la fase cristalina mayoritariamente formada fue C3S, los restantes clinkers presentaron una mayor proporción de la fase C2S y menor cristalinidad. Los clinkers sintetizados en presencia de carbón no mostraron tendencias tan marcadas, sino características de cristalidad semejan-tes a la referencia. Cuando se analizaron los clinkers obtenidos con cenizas de neumáticos se observó cristalinidad variable, inversión de las intensidades relativas de los principales picos de los silicatos y un corrimiento de los mismos a menores valores de d. A la inversa, se observó al incorporar virutas de curtiembre. Estos corrimientos estarían determinados por la inclusión de sustancias incorporadas a través de las cenizas a las redes de los silicatos por for-mación de solución sólida con los mismos. A modo de ejemplo la Figura 1 muestra los difractogramas obtenidos para el clinker sintetizado en presencia de cenizas de neumáticos (correspondiente a un 20% de

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Figura 1 Difractogramas referencia y T20(neumáticos, con 20% de reemplazo)

reemplazo de combustible tradicional por alternati-vo), comparativamente con el clinker referencia.

La mayor cristalinidad de las fases formadas (especial-mente C3S) generaron una mayor dificultad de molien-da, la que se pudo observar a través de la medición de la superficie específica (Blaine) de los diferentes clinkers, medidas luego de entregarle a todos igual energía de molienda por unidad de masa.

El comportamiento del clinker durante la molienda está directamente relacionado a la textura y estructu-ra de los cristales y fases vítreas (amorfas) formadas durante la clinkerización (Tsivilis S., 1994). Podría pensarse que la adición de impurezas al material cru-do afecta las propiedades fisicoquímicas del líquido formado durante la clinkerización, determinando la formación preferencial de algunas fases respecto de otras, afectando la microestructura del clinker. Esto determinó que a pesar de moler en iguales condicio-nes a todos los clinkers, la superficie específica (SE) obtenida fuera muy diferente.

Para los clinkers obtenidos en presencia de cenizas de aceite usado de automotores (A) se midió en ge-neral mayor SE a mayor porcentaje de incorporación, indicando que el material obtenido era cada vez más blando (mayor porcentaje de fase amorfa). El efecto contrario determinó la presencia de cenizas de mez-cla combustible y de neumáticos: a mayor porcen-taje de incorporación menor SE. Esto coincide con lo observado por DRX, o sea, a mayor cristalinidad mayor dureza, y por lo tanto mayor requerimiento de energía para alcanzar la misma SE.

Los carbones no afectaron la molienda, y las cenizas de virutas residuales de curtiembre determinaron un comportamiento dispar, aumentando la SE para pe-queñas incorporaciones y disminuyéndola a mayores, siempre comparadas con la referencia.

El ensayo de cono pirométrico equivalente (CPE) se rea-lizó sobre las mezclas crudas del material de referencia y con la adición de cenizas de los diferentes combusti-bles residuales y en los porcentajes de ensayo.

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[Trezza, M. - Scian, A.]

El valor de temperatura de cono pirométrico equi-valente obtenido para la muestra original fue de 1.520°C. Al ensayar el material obtenido con car-bón residual el valor obtenido se redujo, indicando que el material incorporado actúa como fundente disminuyendo el valor de temperatura de CPE en 20°C para todos los porcentajes de adición. El uso de cenizas de aceite usado determinó un incremen-to de la TCPE con el aumento de la incorporación, señalando un efecto refractario de las cenizas en el sistema. Por su parte, al agregar virutas de cur-tiembre, la TCPE no se vio afectada cuando la in-corporación fue mínima, pero cantidades mayores disminuyeron ligeramente (aprox. 5ºC) dicha tempe-ratura, aunque este efecto no pudo correlacionarse con el porcentaje incorporado.

Cuando se realizó el ensayo añadiendo las cenizas de la mezcla combustible, se observó que la temperatu-ra de CPE aumentó, indicando que su presencia hace al material más refractario y este efecto es función de la cantidad de impurezas incorporadas. Además, es interesante destacar en este ensayo que el cono no se dobló a la temperatura señalada, sino que el mismo se fundió de manera violenta, perdiendo totalmente su forma. Esto se perfila como muy peligroso, pues puede ocasionar problemas en los refractarios de los hornos de producción.

Se realizó el análisis térmico diferencial (ATD) y ter-mogravimétrico (TG) en forma reversible (calen-tamiento-enfriamiento) y en iguales condiciones térmicas en que se elaboraron los clinkers sobre las distintas muestras de polvo crudo, con y sin las incorporaciones de cenizas. El programa de tempe-

ratura utilizado intentó reproducir las condiciones dentro del horno.

Los estudios por ATD/TG de las muestras con incor-poración de las diferentes adiciones presentaron igual aspecto general, con ligeros corrimientos en las temperaturas de clinkerización y cristalización. A modo de ejemplo la Tabla 1 muestra algunos resultados obtenidos para diferentes combustibles con máximo reemplazo.

El ligero aumento de la temperatura de clinkerización y la variación de la temperatura de cristalización ob-servada en algunos casos indica un corrimiento de la zona de formación y permanencia de la fase fundida. Esto determina las modificaciones estructurales que fueron detectadas por DRX, diferentes temperaturas de CPE y superficie específica de material molido con respecto a la referencia. Cabe destacar además que al utilizar aceite usado de automotores, se suma al corrimiento de picos la falta de definición de la tem-peratura de clinkerización, lo que puede deberse a problemas difusionales. Estos aumentan el rango de temperatura donde ocurre la reacción e involucra un pequeño incremento de la entalpía de reacción.

En el caso del clinker sintetizado en presencia de viru-tas contaminadas con cromo (V), dada la peligrosidad del cromo y el alto contenido que estas poseen (2% Cr2O3) se realizaron ensayos de lixiviación a fin de verificar la S/E del contaminante. El ensayo realizado implica la extracción durante 18 hrs. en solución de pH= 5. El cromo lixiviado fue oxidado a Cr(VI) y cuantificado colorimétricamente. Los resultados obtenidos se muestran en la Tabla 2.

Tabla 2 Lixiviación de cromo en los diferentes clinkers (ppm = mgCr (VI)/kg clinker)

Tabla 1 Temperaturas de reacción para las diferentes muestras

Muestra

Temperatura de clinkerización

(°C)Calentamiento

Temperatura de clinkerización

(°C)Enfriamiento

Referencia 1.345,6 1.285,1

Carbón residual 1.350,0 1.280,5

Mezcla combustible 1.354,9 1.290,0

Virutas 1.348,0 1.278,3

Aceite usado 1.342,1 1.275,0

Muestrappm cromo incorporado

al clinker

ppm cromo

lixiviado

% cromo

lixiviado

% cromo

retenido

mg Cr(VI)/L solución lixiviante

V1 84,15 Nd - - 0,17

V2 126,31 41,42 32,79 67,21 0,824

V3 168,42 37,98 22,55 77,45 0,7597

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Los resultados obtenidos señalan un alto porcenta-je de cromo retenido. En Argentina, la Ley 24.053 (1992) de residuos peligrosos, regulada por el De-creto 831/93, establece en el Anexo VI los límites permitidos para contaminantes químicos peligrosos. En el caso del cromo este valor es de 5mg Cr/litro de lixiviante. Tal como se observa en la última columna de la Tabla 2. Los valores obtenidos están muy por debajo del máximo permitido. Esto determina que además de aprovechar la energía residual de estas virutas se ha encontrado un lugar adecuado para la S/E de estos residuos peligrosos.

Al estudiar el comportamiento de los diferentes clinkers durante la hidratación por técnicas de DRX y espectroscopia IR a 3, 7 y 28 días, no se observó en ningún caso la formación de nuevas fases o diferencias significativas con la referencia. Solo se presentaron variaciones en la intensidad del pico de CH (hidróxido de calcio) que se correlaciona con la velocidad de hidratación temprana y se atribuyeron a las diferencias de SE, ya que en la mayoría de los caos esas diferencias desaparecían a los 28 días.

Sin embargo, al realizar las curvas calorimétricas de las primeras 48 hrs. de hidratación todos los clinkers mostraron diferencias con respecto a la referencia y en función del porcentaje incorporado. Con excep-ción de la mezcla combustible que determinó un atraso de la hidratación temprana, las restantes incor-poraciones en general aceleraron el inicio y final del fraguado, dependiendo este efecto del porcentaje in-corporado, aunque el efecto no siempre fue función directa del mismo. A modo de ejemplo se muestran, en la Figura 2, las curvas obtenidas en presencias de cenizas de neumáticos con diferentes porcenta-jes de incorporación respecto a la referencia (T0).

Estos estudios indican que la velocidad de hidrata-ción temprana se ve afectada por la incorporación de cenizas. Las impurezas incorporadas aceleran la velo-cidad de hidratación (principio y final del fraguado) con respecto a T0, y dentro de la serie se observa que la velocidad aumenta hasta T10 (10% de reemplazo), para luego volver a hacerse menos veloz a mayores porcentajes de reemplazo (T20 y T30).

La influencia de las cenizas de neumáticos sobre las características estructurales del clinker y su com-portamiento durante la hidratación temprana es función del porcentaje incorporado, aunque parece existir una cantidad “límite”, superada la misma, el efecto se invierte.

Los ensayos de porosimetría se realizaron sobre muestras hidratadas 45 días (w/c= 0,4). Varios auto-res (Metha K.P., 1993; Neville A.M., 1981) coinciden en que la distribución de tamaños de poros es el mejor criterio para evaluar las características de los huecos capilares mayores de 50 nm de una pasta de cemento hidratada. Esta porosidad va en detrimento de la resistencia e impermeabilidad, mientras que los huecos menores de 50 nm tienen mayor influen-cia sobre la contracción por secado y el creep. Las muestras ensayadas prácticamente no presentaron macroporosidad entre 30 y 5 µm. La macroporosidad influye directamente sobre la resistencia mecánica del material, en consecuencia es de esperar que no afecte estos valores.

En cuanto a las muestras con carbón residual, acusa-ron macroporos recién por debajo de 6 µm. La zona de micromesoporos (desde 6.000 hasta 4 nm) mostró un crecimiento recién después de 400 nm, tamaño mucho menor que en la referencia.

Figura 2Curvas calorimétricas, primeras 48 hrs. de

hidratación para diferentes clinkers obtenidos en

presencia de cenizas de neumáticos

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En la zona de micromesoporos (desde 6.000 hasta 4 nm) las muestras de la serie mezcla combustible mostraron una gran similitud tanto en la distribu-ción como en el volumen de poros entre sí y con la referencia, pero esta última mostró en todo el rango de tamaños una menor porosidad. Cuando se analizaron las muestras obtenidas en presencia de virutas se encontró que la de dopaje intermedio poseía la mejor distribución de tamaño de poro y la menor microporosidad en todo el rango.

Los resultados de resistencia a la compresión a la edad de 3, 7, 14 y 28 días se analizaron en todos los casos. En el caso de aceite usado de combustibles se obtuvieron valores de resistencia mecánica variables con el porcentaje de incorporación de cenizas. Los valores más altos y superiores de resistencia se dieron con incorporaciones mínimas de cenizas, como pue-de observarse en la Figura 3. Con los otros combus-tibles se observaron valores ligeramente inferiores a la referencia en edades tempranas. Sin embargo, en el caso de la mezcla combustibles estas diferencias desaparecieron a los 28 días. Algo similar ocurrió con la virutas donde además el valor de resistencia creció con el aumento del dopaje. El carbón residual determinó valores de resistencia mecánica menores a la referencia, de igual manera que los neumáticos.

Conclusiones

En términos generales se puede decir que la in-corporación de impurezas a través del uso de los combustibles alternativos utilizados en este trabajo modifican principalmente las temperaturas de for-mación y permanencia de la fase fundida formada durante la clinkerización (temperaturas de clinkeriza-ción y cristalización). Esto determina modificaciones en la microestructura del clinker obtenido, lo que se refleja en una mayor o menor energía requerida para la molienda –aunque no en todos los casos fue importante–, y en otras propiedades como: tiempo de fraguado, resistencia mecánica y distribución de diámetro de poros de los cementos hidratados.

Específicamente se puede concluir en: • El carbón residual de petróleo, usado por su alto

poder calorífico, al no incorporar mayor cantidad de residuos al sistema, no altera significativamen-te las propiedades estudiadas del clinker, aunque esto depende del porcentaje de incorporación.

• La utilización de la mezcla combustible, que incor-pora trazas metálicas al sistema, modifica princi-palmente la estructura cristalina de las fases for-madas durante la clinkerización. Esto determina mayores requerimientos energéticos de molienda al aumentar el porcentaje de incorporación y re-quiere control.

• La utilización de aceite usado de automotores como combustible alternativo, que incorpora trazas metálicas al sistema, modifica principal-mente la estructura cristalina de las fases for-madas durante la clinkerización. Esto determina mayores requerimientos energéticos de molienda y mejora las propiedades mecánicas del material obtenido.

• La incorporación de virutas de curtiembre conta-minadas con cromo, determinó modificaciones estructurales que se vincularon a la solidificación/estabilización de los contaminantes. Esta confi-nación se vio confirmada a través de los ensayos de lixiviación. Los demás parámetros medidos no mostraron diferencias significativas con la refe-rencia.

• La utilización de neumáticos usados, que incorpo-ra principalmente metales como Zn y Pb, deter-minó como los casos anteriores, modificaciones estructurales que resultaron en general en un mayor requerimiento de molienda.

Figura 3 Módulo de resistencia a rotura a 3 y 28 díasv/s porcentaje de cenizas de aceite usado en

automotores

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[12 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 4 - 12 Trezza, M. - Scian, A.]

Referencias

1. Asavapisit S., Fowler G. and Cheeseman C.R., Solution chemistry during cement hydration in the presence of metal hydroxide wastes, Cem Concr Res (1997) 27, 8, pp. 1249-1260.

2. Diez J.M., Madrid J. and Macías A., Characterization of cement-stabilized Cd wastes. Cem Concr Res (1997) 27, 4, pp. 479-485.

3. Editorial, La minimización de residuos: una estrategia empresarial. Materiales (1997) 2, 6, pp. 14-18.

4. Hanna R.A., Barrie P.J., Cheeseman C.R., Hills C.D., Buchler P.M. and Perry R., Solid state 29Si and 27Al and FTIR study of cement pastes containing industrial wastes and organics. Cem Concr Res (1995) 25, 7, pp.1435-1444.

5. Kakali G., Kasselouri V. and Parissakis G., Investigation of the effect of Mo, Nb, W and Zr oxides on the formation of portland cement clinker, Cem Concr Res (1990) 20, 1, pp.131-138.

6. Ley 24051: Residuos peligrosos - generación, manipulación, transporte y tratamiento Normas (1992). Decreto 831/93 (in Spanish).

7. Madrid J., Diez J.M, Goñi S. and Macías A., Durability of cement matrices used for stabilization of hazardous wastes, International Conference Durability of Concrete, Ed. V.M. Malhotra (1997), pp.1527-1551.

8. Metha K.P. and Monteiro P.J.M. Concrete, structure, properties and materials. Prentice Hall, New York (1993).

9. Mollah M.Y. A., Vepati R.K., Lin T-C. and Cocke D.L., The interfacial chemistry of solidification/ stabilization

of metals in cement and pozzolanic material systems, Waste Management (1995)15, 2, pp. 137-148.

10. Mollah M.Y.A., Hess T. and Tsai Y-N., An FTIR and XPS investigation of the effects of carbonation on the solidification/stabilization of cement based systems-portland type V with zinc, Cem Concr Res (1993) 23, 4, pp. 773-784.

11. Murat M., Sorrentino F., Effect of large additions of Cd, Pb, Cr, Zn to cement raw meal on the composition and the properties of the clinker and the cement. Cem Concr Res (1997) 26, 3, pp. 377-385.

12. Neville A.M. Tecnología del concreto. Prentice Hall, New York (1981).

13. Odler I. and Schmidt O., Structure and properties of Portland cement clinker doped with zinc oxide. J Am Ceram Soc (1980) 63, 1-2, pp.13-16.

14. Tashiro C., Takahashi H., Kanaya M., Hirakida I. and Yoshida R., Hardening property of cement mortar adding heavy metal compound and solubility of heavy metal from hardened mortar, Cem Concr Res (1977) 7, 3, pp. 283-290.

15. Trezza M.A., Scian A.N., Burning waste as an industrial resource, their effect on Portland cement clinker, Cem Concr Res (2000) 30, pp. 137-144.

16. Trezza M.A., Scian A.N., Waste Fuels: their effect on Portland cement clinker, Cem Concr Res (2005) 35 pp. 438-444.

17. Trezza M.A., Scian A.N., Waste with chrome in the Portland cement clinker production, Journal of Hazardous Materials (2007) 147, pp. 188-196.

18. Tsivilis S. and Thomson M., Influence of cadmium on the hydration of C3A. Cem Concr Res (1994) 24, 7, pp.1359-172.

Page 14: revistadelaconstrucción · versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de Colina Andrade, M. -

[ 13 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

DURACON:

Effect of the

Environment

on Reinforced Concrete

Durability.

Results of Chile

after 5 years

of Exposure

DURACON: Influencia de la Acción del Medio Ambiente en la Durabilidad del Concreto. Parte 2.Resultados de Chile después de 5 añosde Exposición

Autores

VERA, R. - VILLARROEL, M.DELGADO, D.

Grupo de Corrosión, Instituto de Química, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso

emails: [email protected], [email protected], [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

15/05/2009

02/06/2009

CARVAJAL, A. M. Escuela de Construcción Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile

email: [email protected]

DE BARBIERI, F. Armada de Chile

email: [email protected]

TROCONIS, O. Coordinador Internacional Proyecto DURACON, Centro de Estudios de Corrosión, Universidad del Zulia, Maracaibo, Venezuela

email: [email protected]

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[14 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 13 - 23 Vera, R. - Villarroel, M. - Delgado, D. - Carvajal A. M.De Barbieri, F. - Troconis, O.

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En esta investigación se presentan los re-sultados obtenidos en Chile en el marco del proyecto internacional “Influencia de la acción del medio ambiente en la durabilidad del concreto, DURACON”, que considera las investigaciones de 11 países (Argentina, Bolivia, Brasil, Chile, Colombia, Costa Rica, México, España, Uruguay, Portugal y Venezuela) que se inició en el año 2002. El proyecto consi-dera la exposición de probetas armadas y sin armar durante al menos 5 años en estaciones localizadas en ambien-te marino (Valparaíso-PUCV) y urbano (Santiago-PUC). Para ello se diseñaron hormigones de relación agua/cemento 0,45 y 0,65 y la caracterización se realizó determinando resistencia a la compresión y tracción, módulo de elasticidad, resisti-vidad, absorción capilar, absorción total

This study presents the results obtained in Chile under the international project “Influence of Environmental Action in the durability of concrete, DURACON” that joins 11 countries (Argentina, Bolivia, Brazil, Chile, Colombia, Costa Rica, Mexico, Spain, Uruguay, Portugal and Venezuela) that began in 2002. The project considers the exposure of reinforced concrete specimens for at least 5 years at stations located in the marine environment (Valparaíso-PUCV) and urban (PUC-Santiago). The concrete specimens were designed with w/c 0.45 and 0.65 and characterized by determining the compressive strength and tensile strength, elastic modulus, r e s i s t i v i t y, c ap i l l a r y ab so rp t i on , absorption and total porosity. The corrosion of steel was evaluated by corros ion potent ia l and corros ion current and depth of carbonation in

y porosidad. La corrosión del acero se evaluó mediante potencial de corrosión y corriente de corrosión, como también se midió profundidad de carbonatación en el hormigón para determinar estado crítico del inicio de la corrosión.En la estación marina los aceros se man-tienen aún en estado pasivo, mientras que en la urbana se evidencia actividad de un acero en probeta con razón a/c 0,45, con recubrimiento de 15 mm, como también en uno de los aceros de probeta de razón a/c 0,65, lo que se asocia al ambiente in-dustrial de alta contaminación en el sector donde se encuentra la estación, y que representa el tipo de ambiente de esta ciudad, y a los altos valores de absorción capilar que mostraron los hormigones de ambas relaciones agua/cemento, compa-rado con otros países.

the concrete to determine the critical onset corrosion.

The steels in Marine Station are still in passive state, while in urban area showed activity one steel in specimen with w/c 0.45, with 15 mm concrete coating, as well as in one of the steels with w/c 0.65. The results showed that in the marine station the reinforced steel in both concretes were in passive state, while in the urban station, one of the steels have activity for w/c ratio 0.45, covering 15 mm, and indications of activity in specimens of w/c ratio 0.65 associated to the high pollution of the industrial atmosphere where the station is located (similar to the atmosphere of the city) and to the highest values of capillary absorption that showed concretes of both w/c ratios, compared to the situation of the other countries.

Abstract

Key words: reinforced concrete, atmospheric corrosion, durability, chloride, carbonation.

Palabras clave: hormigón armado, corrosión atmosférica, durabilidad, cloruro, carbonatación.

Resumen

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páginas: 13 - 23 [ 15 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[] Vera, R. - Villarroel, M. - Delgado, D. - Carvajal A. M.De Barbieri, F. - Troconis, O.

Introducción

El hormigón armado es un material compuesto for-mado por una matriz de hormigón y barras de acero, donde la durabilidad de la estructura se basa tanto en una protección física que entrega el hormigón, disminuyendo el ingreso de sustancias agresivas hacia el acero, como en una protección química otorgada por el medio básico (iones OH-), prove-niente de la hidratación del cemento, que permite la formación de oxohidróxidos de hierro protectores sobre la superficie del acero, disminuyendo la velo-cidad de corrosión de la armadura. Sin embargo, a pesar de todos los estudios y adelantos por lograr la vida útil proyectada de estas estructuras, la corro-sión del acero de refuerzo sigue estando presente, especialmente en ambientes agresivos como marino e industrial (1-5).

De ahí la importancia de realizar el proyecto DURA-CON que contempla la participación de 11 países, cuyo objetivo general es caracterizar la durabilidad de hormigón armado en diferentes condiciones am-bientales en Iberoamérica. Resultados preliminares después de un año de exposición muestran claramen-te diferencias entre el comportamiento del hormigón armado expuesto a microclimas específicos (marino y urbano). En atmósferas marinas, el contenido de cloruro en el medio es un factor decisivo en la pro-babilidad de ocurrencia del fenómeno de corrosión en el acero de refuerzo (6-7).

Por otra parte, en atmósferas urbanas los factores más importantes que influyen en la corrosión del ace-ro embebido en hormigón son: calidad del hormigón, contenido de dióxido de carbono (CO2) y tiempo de humectación (TDH) (7-8).

En este contexto, en una publicación previa de los autores después de un año de exposición de las muestras de hormigón, se informó que el acero de refuerzo se encontraba pasivo en ambos ambientes y para los dos tipos de mezclas estudiadas (9). Por tanto, el objetivo de este trabajo es presentar los resultados obtenidos en Chile después de 5 años de exposición de las muestras de hormigón.

Procedimiento experimental

El cemento utilizado fue un cemento Portland puzo-lánico grado corriente, cuya composición se indica en la Tabla 1. Las mezclas de hormigón se prepararon con una relación a/c de 0,45 y 0,65 cuyo contenido se presenta en la Tabla 2. El curado de las probetas fue realizado en cámara húmeda (90-100%H.R, 17-23 ºC) por un período de 28 días (9).

Para la realización de este trabajo se fabricaron probetas cilíndricas de hormigón sin armadura, de 15x30 cm para las caracterizaciones físico-mecánicas y prismáticas de 15x15x30 cm para ser expuestas en las estaciones de ensayo. Se confeccionaron también

Tabla 1 Composición del cemento

Tabla 2 Proporciones de las mezclas utilizadas

SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO NaO2 K2O SO3 Mn2O3 P2O5 TiO2 P.I Cal libre C3S C5S C4AF C3A

Sup. Esp.

m2/kgPuzolánico

21,5 4,6 3,3 62,0 2,7 0,2 0,4 2,2 0,08 0,09 0,30 2,8 0,5 66,0 16,0 11,14 6,6 360 29,7

MezclaContenido (kg/m3 hormigón) / Proporción

Cemento Agua Grava Arena Aditivo

a/c: 0,65 323/L 210/0,65 911/2,82 911/2,82 ---

a/c: 0,45 387/L 174/0,45 929/2,40 929/2,404,64

Plastiment FF-86

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páginas: 13 - 23 Vera, R. - Villarroel, M. - Delgado, D. - Carvajal A. M.De Barbieri, F. - Troconis, O.

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probetas de 15x15x30 cm con 6 armaduras de acero al carbono (A 44–28 H) con espesores de recubri-miento de 1,5, 2,0 y 3,0 cm para ser expuestas al medio ambiente (9).

La caracterización mecánica de las mezclas com-prendió las medidas de resistencia a compresión a 28 y 90 días (Norma ASTM C 39), resistencia a la tracción indirecta (Norma ASTM C 496) y módulo de elasticidad (Norma ASTM C 469). Por otra parte, la caracterización física del hormigón se determinó por medidas de resistividad (manual DURAR) (1), absorción total y porosidad total (Norma ASTM C 642), absorción capilar (técnica de Fagerlund) y per-meabilidad a cloruros (Norma ASTM C 1202).

A

B

Figura 1 Estación atmosférica(A) Valparaíso (B) Santiago

La estación atmosférica de Valparaíso se encuentra localizada en Lat. Sur 32ºS, Long. 71º W, a una dis-tancia lineal de 170 m de la costa y 11 m de altura sobre el nivel del mar (Figura 1A). En la misma figura se muestra la estación atmosférica de Santiago, la que se encuentra ubicada en Lat. 33.5ºS, Long. 70.5ºO y a una altura de 800 m sobre el nivel del mar (Figura 1B).

Los parámetros meteorológicos medidos mensual-mente fueron: humedad relativa, temperatura, tiem-po de humectación y cantidad de lluvia caída, y como contaminantes atmosféricos: contenido de cloruro, de sulfato y de dióxido de carbono.

El comportamiento electroquímico del acero se eva-luó determinando mensualmente el potencial de corrosión (Ec), resistencia de polarización (Rp) y corriente de corrosión (Ic) utilizando un potencios-tato–galvanostato GSEC 2.0, como referencia un electrodo de cobre sulfato de cobre saturado y como contraelectrodo una lámina de cobre. Se analizó la cara expuesta y no expuesta a la dirección del viento.

El frente de carbonatación de las muestras de hormi-gón expuestas se determinó usando la Norma UNE 112-011-94.

Resultados y discusión

Caracterización físico-mecánica del hormigón

En la Tabla 3 se presentan los datos obtenidos para la caracterización de los diferentes tipos de hormigón empleados en este estudio, donde en general los resultados se encuentran dentro de los valores acep-tados por las normas chilenas con una compactación y elasticidad aceptable. En ella se confirma que un incremento en la relación agua/cemento produce un aumento en la porosidad y especialmente en la absorción capilar y por tanto una disminución en el grado de compactación de la mezcla, de esta ma-nera el volumen de intersticios y aire presentes en el hormigón reducen la resistencia a la compresión y tracción, como también el módulo de elasticidad.

El incremento en la porosidad (mezcla a/c 0,65) pro-duce un aumento en la absorción y permeabilidad de la mezcla, y una disminución en su resistividad

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[] Vera, R. - Villarroel, M. - Delgado, D. - Carvajal A. M.De Barbieri, F. - Troconis, O.

Tabla 3Características

físico-mecánicas de las mezclas

CaracterísticasMezcla

a/c: 0,45 a/c: 0,65

Resistencia a la compresión, 28 días (MPa) 43,60 19,80

Resistencia a la tracción (MPa) 2,78 1,94

Módulo de elasticidad (GPa) 26,30 19,10

Resistividad (KΩcm) 8,88 6,20

Absorción total (%) 2,44 5,21

Porosidad total (%) 8,95 17,02

Absorción capilar (k/m2s1/2) 0,027 0,0341

Resistencia a penetración de agua, m(s/m2) 2,50 x 107 2,25 x 107

Sorción capilar, S (m/s1/2) 2,0 x 10-4 2,11 x 10-4

Porosidad efectiva, ε (%) 13,50 16,13

Permeabilidad al cloruro (coul) --- 7.339

Peso unitario (kg/m3) 2.419 2.355

eléctrica, facilitando el acceso de agentes agresivos externos como los iones cloruro, permitiendo que estos deterioren en un menor tiempo la armadura de refuerzo de las probetas de hormigón. A su vez, al comparar los resultados de sorción capilar se ob-servan valores del mismo orden de magnitud para las dos mezclas utilizadas y los datos corroboran un hormigón recomendado para ambientes menos severos.

Es importante hacer notar que los hormigones de ambas razones a/c muestran los más altos valores relativos de absorción capilar con respecto a la de los otros países participantes, hecho que se vuelve muy importante al transcurrir cinco años de inves-tigación.

Caracterización atmosférica de las estaciones

La evaluación mensual de los parámetros climáticos y ambientales y el uso de las normas ISO 9223 a 9226 permiten clasificar la agresividad de las atmósferas de las estaciones (10-13). Los parámetros más impor-tantes usados en esta investigación fueron tempe-ratura, humedad relativa, tiempo de humidificación (τ), cantidad de lluvia caída, velocidad y dirección del viento, concentración de cloruro (salinidad, S),

concentración de dióxido de azufre, SO2 (P) y con-centración de dióxido de carbono (CO2).

En las Figuras 2 y 3 se muestra la variación de los diferentes parámetros meteorológicos evaluados mensualmente para la estación de Valparaíso y San-tiago, respectivamente.

En las Figuras 4 y 5 se muestra la variación de los contaminantes atmosféricos evaluados mensual-mente para la estación de Valparaíso y Santiago, respectivamente.

Según la norma ISO 9223 [10] que clasifica la agre-sividad de las atmósferas considerando el tiempo de humectación (τ) y la deposición de los contaminantes en el ambiente (salinidad, S y compuestos sulfurados, P), a la estación de Valparaíso le correspondería una clasificación de τ4, S1, P1, propio de un ambiente ma-rino. En cambio, la estación de Santiago se clasifica como una estación urbana ya que le corresponde τ3, S0 y P0 con un alto contenido de CO2. Por tanto, los parámetros principales que afectan el proceso de co-rrosión del acero de refuerzo deberán ser el contenido de cloruro y de dióxido de carbono. Sin embargo, en un hormigón carbonatado también es importante considerar los valores de humedad relativa (HR), tiem-po de humidificación (τ) y cantidad de lluvia caída.

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páginas: 13 - 23 Vera, R. - Villarroel, M. - Delgado, D. - Carvajal A. M.De Barbieri, F. - Troconis, O.

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Figura 2Estación atmosférica de

Valparaíso(A) Humedad relativa

(B) Temperatura(C) Tiempo de humidificación(D) Lluvia caída

Figura 3Estación atmosférica de

Santiago(A) Humedad relativa

(B) Temperatura(C) Tiempo de humidificación(D) Lluvia caída

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Figura 5Estación atmosférica de

Santiago. (A) Cloruro(B) SO2 (C) CO2

Figura 4Estación atmosférica de Valparaíso. (A) Cloruro

(B) SO2 (C) CO2

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Figura 6Potencial y corriente de corrosión en función del tiempo para el acero de

refuerzo en hormigón de a/c 0,45, cara expuesta

en la estación marina de Valparaíso

Evaluación del potencial y corriente de corrosión

En la Figura 6 se aprecia la variación del potencial de corrosión (Ec) y la velocidad de corrosión (Ic) en función del tiempo, medido para acero de refuerzo con dos diferentes recubrimientos (15 y 20 mm) ubicados en la cara expuesta al medio marino en un hormigón de relación a/c 0,45. En ella se observa que los valores de Ec son ligeramente superiores para un espesor de recubrimiento mayor y que las corrientes de corrosión hasta el momento de informar son similares. Estos resultados muestran que en estas condiciones las armaduras aún se encuentran pasiva-das dado que el potencial de corrosión se encuentra a valores más positivos que -250,0 mV y la corriente de corrosión es ligeramente inferior a 0,10 μAcm-2. Estos valores son limitantes para diferenciar entre el estado pasivo y activo del acero de refuerzo.

Por otra parte, en la Figura 7 se muestran los resultados para un hormigón de relación a/c 0,65. A diferencia de los resultados obtenidos para la mezcla de a/c 0,45, en este caso el acero con un recubrimiento de 15 mm presenta valores de Ec e Ic cercanos a las condiciones de actividad. En cambio, un acero de recubrimiento 20 mm aun se mantiene en condiciones pasivas.

En la Figura 8 se presentan los resultados de Ec para acero con recubrimientos de 15 y 20 mm en los dos tipos de mezclas en la estación urbana de Santiago.

Los resultados evidencian actividad del acero a 15 mm de recubrimiento en una probeta de hormigón de relación a/c 0,45 y para 20 mm en la misma muestra. El Ec ha comenzado a disminuir a valores cercanos a -400 mV y -200 mV, respectivamente. Este hecho está asociado a una situación puntual, debido a que la muestra por algún tiempo se en-contró sobre el césped de la estación, por tanto, expuesta a condiciones diferentes a las que consi-dera la investigación. El medio es más ácido debido a los abonos agregados al terreno, sumado a la existencia de materia orgánica en descomposición, que pudieron disminuir el potencial de corrosión, y efectivamente provocar actividad de los aceros más cercanos. Se debe sumar a esto los altos valores de absorción capilar de este hormigón, que hacen más efectiva la penetración de agentes externos, que en este caso corresponde a solución acuosa de carácter ácido proveniente del césped abonado con materia orgánica en descomposición, cuyo pH es cercano a 5.

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[] Vera, R. - Villarroel, M. - Delgado, D. - Carvajal A. M.De Barbieri, F. - Troconis, O.

Figura 8Potencial de corrosión en función del tiempo para el acero de refuerzo en

hormigón de a/c 0,45 y 0,65, cara

expuesta en la estación urbana de Santiago

Figura 7Potencial y corriente de corrosión en función del tiempo para el acero de

refuerzo en hormigón de a/c 0,65, cara expuesta

en la estación marina de Valparaíso

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Además, es importante considerar que el contenido de CO2 ambiental superior a 1,0 mg/L en la estación urbana corresponde a una alta contaminación, y es propio del tipo de ambiente de la ciudad de Santiago. Por otra parte, los cambios de humedad relativa a lo largo del día tienen variaciones importantes, ya que durante la mañana se registran valores de 85-95% humedad, la que varía hasta llegar al orden de 40% para luego ascender en la noche nuevamente.

En la figura 8 se observa que el refuerzo ubicado a 15 mm de recubrimiento en una mezcla de relación a/c 0,65 se comporta de forma inestable, presentando valores de Ec que fluctúan entre –200 mV y 100,0 mV, a diferencia del acero a 20 mm que alcanza potenciales superiores a 0 mV, manteniéndose aun en estado pasivo.

Determinación de la profundidad de carbonatación

En la Tabla 4 se presentan los resultados de las medidas de profundidad de carbonatación para las muestras en las dos estaciones. Existen diferencias importantes entre la zona urbana y marina durante los primeros años. Esto se puede explicar debido a que el ambiente industrial fue de alta contaminación hasta el año 2004 en la zona de Santiago en que se encuentra la estación (comuna Macul) por lo que se obtuvo una profundidad de carbonatación más alta que en otros países, a diferencia de la zona de Valparaíso, zona costera que históricamente no ha presentado contaminación del tipo industrial. Sin embargo, el escenario en ambas zonas ha ido cam-biando en sus niveles de contaminación, disminuyen-do la velocidad de penetración de CO2 en Santiago, y, por otro lado, aumentando en Valparaíso.

Conclusiones

• La probabilidad de que la barra de refuerzo presente corrosión en un determinado ambiente dependerá de las condiciones climáticas y con-taminantes del lugar en el que se encuentre expuesto, de la calidad y recubrimiento del hormigón.

• Los resultados después de 5 años de exposición al medio atmosférico muestran que el hormigón preparado con una relación de agua/cemento 0,45 proporciona una mayor protección a la ar-madura de acero frente a la corrosión en medio marino y urbano, debido a que el hormigón pre-senta menor absorción y porosidad total, como también una mayor resistencia a la tracción y compresión.

• En la estación marina de Valparaíso el acero de refuerzo con un recubrimiento de 15 mm en la mezcla de a/c 0,45 y 0,65 ha comenzado a pre-sentar actividad alcanzando valores de potencial de corrosión cercanos a -200 mV y corrientes de corrosión alrededor de 0,07 μAcm-2.

• En la estación urbana se puede detectar un riesgo de corrosión alto en la probeta que estuvo en contacto con un suelo de pH bajo, lo que puede representar un foco de estudio interesante para analizar en esta probeta, que difiere de las simi-lares ubicadas en esta estación.

• La profundidad de carbonatación en la estación urbana muestra valores también altos con respec-to a la estación marina, pero estos valores aún no se reflejan en los valores de potencial de corro-sión, que debieran mostrar mayor actividad.

Tabla 4Profundidad de

carbonatación de las muestras en ambiente

marino e industrial

Año

Profundidad de carbonatacióna/c 0,45

(mm)

Profundidad de carbonatacióna/c 0,65

(mm)

Santiago Valparaíso Santiago Valparaíso

1 6 3,2 11 7,8

2 12,5 4 13 9,7

3 -- -- -- --

4 19,5 -- 18 --

5 20 -- 22 --

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páginas: 13 - 23 [ 23 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[] Vera, R. - Villarroel, M. - Delgado, D. - Carvajal A. M.De Barbieri, F. - Troconis, O.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Dirección de Investigación de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, a la

Escuela de Construcción Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile, a la Armada de Chile y al Progra-ma Iberoamericano de Ciencia y Tecnología para el desarrollo (CYTED), Proyecto XV.3 DURACON.

Referencias

1. Troconis de Rincón, O. and DURAR Network Members. Manual for Inspecting, Evaluating and Diagnosing Corrosion in Reinforced Concrete Structures. CYTED. ISBN 980-296-541-3, Maracaibo, Venezuela (2000).

2. Alonso, C., Andrade, C., Castellote, M. y Castro, P.: “Chloride threshold values to depassivate reinforcing bars embedded in a standardized OPC mortar”, Cement and Concrete Research, 30(7), 1047-1055, (2000).

3. Moreno, M., Morris, W., Alvarez, M. G. y Duffo, G. S.: “Corrosion of reinforcing steel in simulated concrete pore solutions. Effect of carbonation and chloride content”, Corros. Sci., 46, 2681-2699, (2004).

4. Alonso, C., Castellote, M. and Andrade, C.: “Chloride threshold dependence of pitting potential of reinforcements”, Electrochimica Acta, 47, 3469-3481, (2002).

5. Troconis de Rincón, O., Castro, P., Moreno, E. I., Torres-Acosta, A. A., Morón de Bravo, O., Arrieta, I., García, C., García, D. and Martinez, M.: Chloride profiles in two marine structures-meaning and some prediction”, Building and Environment, 39(9), 1065-1070, (2004).

6. Troconis de Rincón, O. and Duracon Collaboration: “Durability of concrete structures: DURACON, an iberoamerican project. Preliminary results”, Building and Environment, 41, 952-962, (2006).

7. Troconis de Rincón, O. and Duracon Collaborations: “Effect of the marine environment on reinforced concrete durability in iberoamerican countries: duracon project/cyted”, Corros. Sci., 49(7), 2832-2843, (2007).

8. Troconis de Rincón, O. and Duracon Collaborations: “The use of polarization resistance to evaluate the environmental impact on reinforced concretestructures in the iberoamerican region”, ECS Transactions, 3(13), 111-116, (2007).

9. Vera, R., Delgado, D., Villarroel, M., Palma, G., Carvajal, A. M., “DURACON: Influencia de la acción del medio ambiente en la durabilidad del concreto. Resultados preliminares de Chile”, Revista de la Construcción, 7(2), 56-61, (2008).

10. ISO 9223, Corrosion of metals and alloys, Classification of corrosivity of atmospheres, ISO, Geneva, 1991.

11. ISO 9224, Corrosion of metals and alloys, Guiding values for the corrosivity categories of atmospheres, ISO, Geneva, 1991.

12. ISO 9225, Corrosion of metals and alloys, Corrosivity of atmospheres- methods of measurement of pollution, ISO, Geneva 1991.

13. ISO 9226, Corrosion of metals and alloys, Corrosivity of atmospheres-methods of determination of corrosion rate of standard specimens for the evaluation of corrosivity, ISO, Geneva 1991.

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24 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Mejoramiento Térmico

de Ladrillos Cerámicos

Perforados

Thermal Improvementof PerforatedCeramic Bricks

Autores

BUSTAMANTE, W. Escuela de Arquitectura, Pontificia Universidad Católica de Chile

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

03/06/2009

06/07/2009

BOBADILLA, A. Departamento de Ciencias de la Construcción, Universidad del Bío-Bío

email: [email protected]

NAVARRETE, B. Escuela de Construcción Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile

email: [email protected]

SAELZER, G. Departamento de Diseño y Teoría de la Arquitectura. Universidad del Bío-Bío

email: [email protected]

VIDAL, S. Escuela de Construcción Civil. Pontificia Universidad Católica de Chile

email: [email protected]

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páginas: 24 - 35 [ 25 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[] Bustamante, W. - Bobadilla, A. - Navarrete, B.Vidal, S. - Saelzer, G.

The main objective of this study was to decrease thermal transmittance (U value) of brick masonry, with minimum cost increase and without use of insulation materials. Within the framework of this study, three new ceramic bricks were developed in order to improve the thermal performance of commonly used brick masonry in Chilean buildings. Design restrictions that keep external dimensions of bricks (14 cm) and fulfil structural requirements of Chilean standards, a country with high seismic activity,

El principal objetivo de este estudio es disminuir la transmitancia térmica de la albañilería de ladrillos respecto de las utilizadas en Chile previo a la aplicación de la II fase de Reglamentación Térmica a partir de enero de 2007, incrementan-do al mínimo el costo de este sistema constructivo y sin adicionar materiales aislantes térmicos. En el marco de este estudio se desarrolló un nuevo tipo de ladrillo cerámico con el fin de mejorar su comportamiento térmico al compararlo con otros ladrillos de idéntico mate-rial usado en el país. Las restricciones de diseño para el ladrillo contempla el no aumentar el espesor del muro (14 cm) y cumplir con los requerimientos

have been taken into account. Mathematical modelling and measurements of thermal and structural properties were carried out. The new types of bricks were manufactured by a local factory of ceramic products. Laboratory measurements showed that new masonry without stucco reached a U value between 1,64 W/m2K to 1,80 W/m2K, significantly lower than 2,22 W/m2K of the reference masonry. All structural requirements were fulfilled according to Chilean standards of gravitational and seismic loads.

estructurales existentes en las Normas chilenas. Para el desarrollo del estudio se realizó una modelación matemática para predecir cualidades térmicas y el comportamiento estructural de las al-bañilerías con el nuevo tipo de ladrillo. Mediciones de laboratorio mostraron que la nueva albañilería sin estuco al-canzó una transmitancia térmica entre 1,64 W/m2K y 1,80 W/m2K, significati-vamente menor que 2,22 W/m2K pre-sentada en la albañilería de ladrillos cerámicos de referencia. Todas los re-querimientos estructurales fueron cum-plidos de acuerdo a lo que establecen las Normas chilenas sobre cargas gravi-tacionales y cargas sísmicas.

Resumen

Palabras clave: ladrillo cerámico, comportamiento térmico

Key words: ceramic bricks, brick thermal performance.

Abstract

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páginas: 24 - 35 Bustamante, W. - Bobadilla, A. - Navarrete, B.Vidal, S. - Saelzer, G.

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1. Introduction

In Chile, the Thermal Regulation for housing was ratified by law in March 2000. Its first stage included roofs requirements in 7 different heating degree-day zones. As the Regulation was ratified - prompted by the Ministry of Housing and Urbanism (MINVU) of the Republic of Chile -, studies for a second stage were initiated. This new stage sets demands concerning vertical envelope (walls and windows) and ventilated floors. These demands specify a maximum U-value for walls and ventilated floors as well as a maximum window size according to their thermal behaviour.

Although it was important for the country to establish a Regulation of this kind, the required standards are far away from achieving energy-efficiency in residential housing. In fact, in a large part of the country (including Santiago -33°26’S; 70°41’W- with 6 million inhabitants and 40% of the population of the nation) the standard wall U-value required is 1,9 W/m2k. The standard for Concepción and Talcahuano cities (36°35’S;72°02’W), areas that include urban surroundings and representing 8,1% of the national total inhabitants, was set at 1,7 W/m2 K. However, the standard for a third urban area of central Chile, with 1.540.000 inhabitants and encompassing Valparaiso (33°01’S;71°39’W), Viña del Mar and surrounding areas, was set at 3,0 W/m2 K [1].

A higher standard was set for the south of the country, characterized for its cold climate, reaching 0,7 W/m2K in the southernmost city in Chile, Punta Arenas (53°00’S;70°58’W), with 117.000 inhabitants [1].

In spite of its weaknesses, the second stage of the Regulation-applied from January 2007- has challenged the building sector to modify their construction systems, particularly those based on brick masonry and reinforced concrete, to be able to comply with the required wall standards for different weather zones. The present thermal quality standards in this kind of walls are insufficient to cover the regulation requirements within most of the national territory. However, most of the available systems are economically and technically unfeasible, and alternatives used in developed countries have not yet been massively introduced in Chile.

Since the present U values of ceramic brick walls is slightly over the defined standards, the Ceramic Brick Industry has decided to avoid insulation materials on this type of walls, preferring the strategy of improving thermal behaviour of ceramic bricks.

An experimental evaluation made within this research at the Laboratory of Building Physics of the Universidad de Bío-Bío” got U values from 2,0 to 2,48 W/m2K for different types of ceramic brick walls. In terms of building energy-efficiency and the thermal behaviour proposed by the Second Stage of the Regulation, these thermal insulation standards are considered precarious. Values established in this regulation are below U=1,9 W/m2K in 5 out of the 7 climatic zones of the country, as defined by the Ministerio de la Vivienda y Urbanismo [1].

The need to introduce changes to the present masonry constructive systems brought about the development of the Project FONDEF D01-l1161, which was carried out by the Universidad del Bíobío, the Pontificia Universidad Católica de Chile, the Université Catholique of Louvain, Belgium, and a group of local companies. Funds were provided by FONDEF of CONICYT (National Commission for Scientific and Technological Research). The main objective of the project was to develop construction technologies to improve higrothermal performance of local brick masonry and concrete walls.

This paper shows achieved innovations in the design and manufacturing of ceramic bricks, with improved thermal properties and decreased U-value. These improvements will permit its use in most of the country, fulfilling the requirements mentioned by the Second Stage of the Thermal Regulation. The project focused on the improvement of masonry thermal behaviour of bricks without the use of wall thermal insulation. Design restrictions were to keep the external dimensions of the bricks, and thus fulfil the structural requirements established by Standards in Chile, a highly seismic country.

Thermal improved bricks were designed. Before producing them, its thermal behaviour was analyzed through finite elements. This theoretical analysis allowed selecting those bricks that were finally produced in a national industry. The final manufactured bricks were submitted to several lab measurements to study their thermal, as well as structural properties.

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[] Bustamante, W. - Bobadilla, A. - Navarrete, B.Vidal, S. - Saelzer, G.

2. Background

2.1 Bricks Morphology

Nearly a 100% of industrially produced hollow bricks made in Chile have 14 cm wide, and 29 cm length. The height changes from different manufacturers: from 7,1 to 14,0 cm. The hollowed space inside the bricks varies between 41,2% and 67,4%. Apparent density varies between 0,78 and 1,00 ton/m3.

All ceramic bricks used in Chile have vertical perforations that comply with existing structural requirements due to the high seismic activity in the country. It is known that vertical perforated bricks have better structural performance compared to bricks with horizontal perforations [2].

Practically all local bricks have simple orthogonal perforations with a significant number of straight transversal connections. In practice, these connections work as thermal bridges able to reduce the trajectory of the conduction flow through the thickness of the brick. This explains the low thermal quality of local masonry bricks. Figure 1 shows some ceramic bricks manufactured in Chile.

Big perforations in the centre of the brick respond to the need of using this space to install concrete and structural steel bars in the wall.

Bibliography shows bricks with a different morphology compared to those produced in Chile. For example, bricks with inner diagonal dividers are fully used in Europe, so as to increase the heat conduction trajectory. These divisions also allow alveolus of low thickness. Probably, their sizes are at a borderline of industrial manufacture feasibility. U-value of 0,46 W/m2K has been reached in a 40 cm thick wall

made of non-porous ceramic bricks [3]. Other studies of a porous clay brick with inner diagonal divider walls used on 40 cm thick walls, measured a U-value of 0,304 W/m2K [4].

Small size alveolus and their thickness play an important role in the reduction of heat transfer. In fact, in a study analyzing heat flow inside closed cavities with mortar, the heat transfer by convection was negligible when compared to opened cavities. The latter is the result of a mortar discontinuity, which is used to interrupt thermal bridges in a masonry wall [2]. Big cavities help heat transfer, as shown by experiments and analysis of ceramic thermal-brick behaviour [5]. A discussion of the negative effect of partial presence of mortar in the cavities, from a thermal point of view, was also provided in this study [2].

3. Methodology

In order to improve thermal performance of perforated ceramic brick walls, as a first step, an experimental study of thermal behaviour of different brick masonry walls was carried out. U values of these walls, thermal conductivity of certain ceramic samples and equivalent thermal conductivity of different perforated bricks were obtained.

As a second step, new morphological design of perforated bricks was defined, using the strategy of avoiding thermal bridges and increasing the trajectory of thermal conduction through inner walls of bricks. Geometrical restrictions for perforated ceramic bricks of Chilean Standards were considered. A numerical study with finite elements was made in order to define the first brick to be fabricated by a local industry.

After fabrication of the first type of brick, U value of different wall samples were obtained, using a standard test method of ASTM C236 standard [6]. Some structural properties of walls were also studied with laboratory standard methods.

In order to improve some structural properties of the first type of brick, two new different designs were studied considering identical steps: numerical study with finite elements, fabrication, testing for obtaining U value of walls and testing for obtaining structural properties.

Figure 1 Bricks manufactured in Chile

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4. Research

4.1 Thermal behaviour of present ceramic brick masonry walls in Chile

In a first step, an extended experimental study allowed the determination of the thermal quality of ceramic brick walls available in Chile. This work was performed in the Laboratory of Building Physics, Universidad del Bío-Bío, Concepción, Chile. (Lab accredited by Chilean legislation).

The universe included 105 identified masonry walls available in the market. This selection came from different wall models and materials according with official figures. Thirty types of masonry walls were selected from this universe, representing, statistically, 96% of masonry walls constructed in the country.

Bricks of these walls were mainly manufactured by two of the most important ceramic brick industries of Chile. Both companies provide 85% of industrial bricks available in the national market. Apart from these, smaller manufacturers and one craftsman producer were included. The different bricks were 14 cm thick, 29 cm long, and their height varied from 7 to 14 cm. The joining mortar was 13 mm thick, and it was made of a normal dosage of sand and cement.

For each of the 30 walls the U-value was measured according to the Guarded Hot Box method and following the ASTM C236 Standard [6]. The U-value of all different walls varied from 2,00 and 2,48 W/m2K. Taking into account the relative frequency of each wall in the universe, the average U-value obtained was 2,27 W/m2K, ranging between 2,17 – 2,38 W/m2K and 95% of reliability.

Equivalent thermal conductivity, λeq (W/mK) of different local hollow bricks varies between 0,297 and 0,475 (W/mK), with an average of 0,394 (W/mK). The craft-made massive brick reached a thermal conductivity of 0,490 (W/mK).

4.2. Morphological design of bricks to improve thermal performance

The new proposal is based on two fundamental concepts (see Figure 2), which are mainly oriented to:

a) Generating the less possible thermal bridges: by achieving a geometry which would give to structural bricks a minimum number of transversal inner dividing walls and a maximum number of longitudinal inner dividing walls.

b) Generating a maximum thermal trajectory in the brick: by designing transversal inner-dividing walls with a geometry that forces conduction heat flow through a longer path compared to the thickness of brick.

Based on the above concepts, and taking into account geometric restrictions imposed by the Chilean NCh 169 Of. 2001 standard [7], three types of brick were developed with geometry and physical properties that include: minimum thicknesses of inner dividing walls and header face; perforation percentages; maximum and minimum areas of alveolus and taking into consideration the manufacturing process conditions of the company involved in the industrial production (see table 1 below).

In order to compare properties of the newly developed bricks, a Reference Brick (RB) was considered. This brick represents the most common type used in masonries in the country.

4.3 Numerical modelling of bricks

Heat flow was numerically modelled through finite elements in each preliminary version of bricks. The purpose of this exercise was to adjust the design and anticipate the brick’s thermal characteristics before producing them at an industrial scale.

Figure 2 Thermal trajectory (conduction)Structural Brick with Diagonal Inner Dividing Walls

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[] Bustamante, W. - Bobadilla, A. - Navarrete, B.Vidal, S. - Saelzer, G.

The heat flow was simulated under steady-state conditions, regarding the following mechanism of thermal transfer:Solid material: conduction through solid material (clay: λ = 0,49 W/mK).Cavities: conduction and radiation through perforations and alveolus, with λ = 0,025 W/mK in the case of thermal conductivity of the air and an emissivity range between 0,8 and 0,9 for cavity surfaces respectively. Convection was not considered because, as mentioned above, previous studies have established that this is negligible when perforations are small (still air) [2]. Surfaces: external and internal surface convection and radiation were considered. Temperatures taken in account: internal 298 K and external 274 K; surface resistance Rsi = 0,12 m2K/W in the case of the internal surface and Rse = 0,05 m2K/W in the

case of the external surface, according with standard Chilean NCh 853 Of. 91 [8].

Numerical modelling simulations for walls with each type of brick are shown in Table 1. U values for walls without steel reinforcement, as in confined masonry, were estimated. To estimate the thermal bridge impact due to steel bars, U values of reinforced masonry walls were also analyzed (see Figure 3). This case considers steel through big cavities within bricks, filled with cement mortar.

In both cases, estimation of U value takes into account only the brick zone of the wall and not the foundation and bond beam. It is important to mention that Chilean thermal regulation of residential buildings does not specify thermal requirements for bond beam and foundations.

Table 1 Properties of produced bricks

Figure 3 Reinforced concrete wall

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Table 2 shows estimated U values of the four different masonry walls.

In case of confined masonry (CM1 and CM2), mathematical modelling estimations showed lower U values than measured ones. These differences –less than 5%–, may be explained by the model’s own limitations. For example, it does not take into account the possibility of cement mortar incorporation into the cavities. According to other experiments carried out in this field [4], the impact of incorporating some cement mortar in perforations during construction process is thermally more relevant than an eventual airflow in the hollow cavities.

According to figures of Table 2, U values of reinforced masonry are between 3 and 4% higher than respective confined masonry walls.

4.4 Laboratory measurements of developed bricks

An industry representing approximately 35% of the national brick market, fabricated the new brick in its structural version. Measurements, to determine U-value and mechanic properties of masonry specimens prepared with the 3 different types of bricks developed during this research, were carried out according to Chilean and international standards. Mechanical

properties were measured in the Material Laboratory of DECON of the Pontificia Universidad Católica de Chile and U values were measured at the Laboratory of Building Physics of the Universidad del Bío-Bío, Chile.

The joining mortar thickness of masonry was 13 mm. Measurements did not consider stucco in walls. Wall thickness was 14 cm in all cases.

5. Laboratory procedures and results

5.1 U-value

Figure 4 shows the variation of U-value of a masonry wall with respect to the type of brick used. Version 2 of the DIDW&S (Diagonal Inner Dividing Walls & Structural) brick masonry reached a U-value that was 26% below the value of the Reference Brick (RB). All DIDW&S brick versions produced reduced U-values when compared to RB. These measurements were made in a calibrated hot box chamber according to ASTM C236 standard [6].

Figure 4 shows that the three versions DIDW&S bricks have U-values below the requirements established by the Chilean Housing Regulations for Santiago and, version 2 (DIDW&S2) even fulfils those of the city of Concepción.

Table 2 Estimated U values of different masonry wall

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5.2. Compression Strength of individual bricks

Figure 5 shows that version 1 of DIDW&S bricks have a high compression strength compared with the RB. This is due to a significant increment of solid area, which gives a higher strength (from 54,4% goes up to 61,8%). All DIDW&S brick versions are above the required Chilean standard NCh 169 Of2001, for Grade 1 bricks [7]. Measurements were made according to NCh 167 Of 2001 standard. (Construction-ceramic bricks tests) [9].

5.3 Shear strength of the brick–mortar interface

Figure 6 shows that all three versions of DIDW&S bricks have a higher bond compared to the RB. Best results are shown by versions 1 & 2. All DIDW&S brick versions fulfil the requirements of the Chilean Standard: NCh 169 for Grade 1 bricks. Measurements were made according to NCh 167 Of 2001. (Construction-ceramic bricks tests) [9].

5.4. Walls’ Compression Strength

Figure 7 shows measurements results observed masonry prism samples exposed to compression. Results obtained for walls built with version 1 & 2 DIDW&S bricks are satisfactory. Values similar to those of the RB were reached. Measurements were made according to NCh 1928 Of 2003 standard. (Reinforced masonry-Requirements for structural design) [10]. Figure 8 shows testing installation.

Figure 4 U-valueExperiment results

Figure 5 Compression strength of individual bricksExperiment results

Note Grade1 brick: With minimum compression strength of 15 MPa. MqP: An industrial brick with a perforation percentage below 50%.

Figure 6 Shear Strength of the brick–mortar interfaceExperiment results Figure 7 Prisms compression strength

Experiment results

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5.5 Strength to diagonal compression of walls

Figure 9 shows that all three versions of DIDW&S bricks have a considerable higher level of shear strength compared with the RB testing samples. Average diagonal compression strength was 35% higher. Measurements were made according to NCh 2123 Of 2003 standard. (Confined masonry- Requirements for structural design) [11]. Figure 10 shows the testing equipment utilized in this standard.

Prismatic resistance to compression strength and prismatic resistance to diagonal compression strength are fundamental tests to predict masonry wall performance under gravitational loads and/or seismic loads.

According to results obtained by Lüders, Hidalgo y Diez [12,13], tests of lateral cyclical loads on bricks of RB type showed that maximum shear strength resistance is 34% lower than the one obtained by static load tests.

Extrapolating this result to the DIDW&S brick masonry (without steel bars in both directions), maximum shear strength resistance under cyclical load would be around 0,61MPa.

5.6 Strength to lateral impact

Problems were observed when the units were exposed to lateral load during the storing process i.e. part of the bottom bricks were fractured while piling. This made necessary the study lateral mechanical properties; this is to say, under the action of perpendicular loads to the wall surface. Impact test were carried out and the bricks were exposed to uniform lateral load. Impact tests were directed to the centre and edges of the bricks. A 529 gr steel ball was dropped from different heights until fractures appeared.

Figure 9 Strength to prisms diagonal compressionExperiment results

Figure 8 Prism compression strength installation

Figure 10 Strength to diagonal compression of wall testing equipment

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Figure 11 shows lateral load impact experiment results.

When impact was applied to the edges, results of DIDW&S three versions were similar to those of the RB. Nevertheless, version 1 central area showed an important decrease to the impact strength. For this reason, the central area was reinforced, and this generated versions 2 & 3 of the DIDW&S bricks. Transversal inner dividing walls were introduced; these partially help to improve the impact strength, as shown by results from versions 2 & 3. In spite of this, the strength level at the centre did not reach the strength of the RB. A considerable improvement in performance would be expected if the lateral faces work as a slab, compared to performances where the lateral face works as a beam as in the case of lab measurements.

5.7 Strength to transversal load

A second measurement with the DIDW&S brick used a static and a uniform load over a lateral face, simulating a normal load over the wall surface (see following figure). Results are shown in Figure 12.

Figure 12 shows that all three versions of the DIDW&S brick type have reduced strength to lateral load when compared with the reference brick (RB). Results obtained are 50% below those of the RB. Incorporating transversal inner brick dividing walls did not make a significant improvement with respect to lateral load strength. This brought about structural performance

problems of the wall surface when exposed to normal loads. However, it is believed that a 2MPa strength to lateral load is sufficient to adequately resist normal loads on wall surfaces, which generally acts as a building structure. Moreover, strength to lateral load should considerably improve if external walls of bricks work as a slab while locked up by the mortar.

5.8 Perforation percentage of analyzed units

Figure 13 shows perforation % changes of all brick versions. All developed versions showed a lower perforation percentage compared with the RB. The increase in the amount of clay used is a disadvantage due to rises in direct costs of production.

Figure 11 Strength to lateral impactExperimental results

Figure 12 Strength to lateral loadExperiment results

Figure 13 Brick perforation percentage

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6. Conclusions

Experimental and numerical methods have been used to improve the thermal performance of ceramic bricks normally used in Chile. This thermal improvement was made considering structural requirements and geometric restrictions imposed by Chilean standards. Manufacturing feasibility of the new bricks was also taken into account. To prevent significant increases in cost of masonry, thickness of new bricks is 14 cm, as actual bricks manufactured in the country.

Masonry walls with new bricks of identical external dimensions showed a lower thermal transmittance (U value) than a reference wall constructed with a ceramic brick normally used in the country. Laboratory measurements showed that the new masonry reached a U value between 1,64 W/m2K to 1,80 W/m2K, significantly lower than 2,22 W/m2K of the reference masonry.

The U value decrease was achieved by increasing the trajectory of thermal conduction with diagonal inner dividing walls within the bricks. This diagonal trajectory creates small cavities in bricks, where

convection heat-transfer is practically negligible. In other words, geometry of alveolus and dividing walls of bricks generate an important impact in thermal performance of brick masonry.

Structural results - even if they show a reduction of some mechanical properties compared with the reference brick masonry- widely fulfil the present constructions standards of masonry in Chile.

Results show that all three new developed bricks fulfil the Chilean 2007 Thermal Regulations for Santiago and Valparaíso. In one case (version 2 of DIDW&S), U value allows fulfilment of requirements of not only Santiago and Valparaiso, but also Concepción. These cities are the most important urban centres of Chile.

It is important to mention that diagonal compression resistance of DIDW&S brick masonry – a fundamental property for seismic design - is higher than the RB manufactured in Chile. Therefore, bricks developed within this research are expected to show an appropriate performance under horizontal cyclical events. Nevertheless, dynamic tests are recommended to verify such assessment.

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[] Bustamante, W. - Bobadilla, A. - Navarrete, B.Vidal, S. - Saelzer, G.

References

1. Instituto de la Construcción. Manual de Aplicación de la Reglamentación Térmica. Instituto de la Construcción. Santiago de Chile. 2006.

2. B. Lancarrierre, B. Lartigue; F. Monchoux. Numerical study of heat transfer in a wall of vertically perforated bricks: influence of assembly method. Energy and Building 35 (2003) 229-237.

3. J.P. Oliva. L’isolation écologique. Conception, matériaux, mise en œuvre. Terre vivante. Mens, France. 2001

4. K. Ghazi Waliki, Ch Tanner. U-value of a dried wall made of perforated porous clay bricks. Hot box measurements versus numerical analysis. Energy and Building 35 (2003) 675-680.

5. M. Sait Söylemez. On the effective thermal conductivity of building bricks. Building and Environment 34 (1999) 1-5.

6. American Society for Testing Materials. ASTM C 236. Standard Test Method for Steady-State Thermal Performance of Building Assemblies by Means of a Guarded Hot Box.

7. Instituto Nacional de Normalización. NCh 169.Of2001 Standard. Building Construction - Ceramic Bricks - Classification and requirements.

8. Instituto Nacional de Normalización. NCh 853.Of1991 Standard. Thermal conditioning - Thermal envelope of buildings - Thermal resistance and transmittance calculation.

9. Instituto Nacional de Normalización. NCh 167.Of2001 Standard. Construction. Ceramic Bricks - Test.

10. Instituto Nacional de Normalización. NCh 1928.Of2003 Standard. Reinforced Masonry – Requirements for Structural Design.

11. Instituto Nacional de Normalización. NCh 2123.Of2003 Standard. Confined Masonry – Requirements for Structural Design.

12. Hidalgo P.; Jordán R.; Lüders C. Comportamiento sísmico de edificios de albañilería armada diseñados con las normas chilenas. Departamento de Ingeniería Estructural DIE-Nº 85-1. Escuela de Ingeniería, Pontificia Universidad Católica de Chile. Enero 1985. Santiago, Chile.

13. Lüders C.; Hidalgo P. Modos de falla en muros de albañilería armada sometidas a cargas horizontales cíclicas. 3a Conferencia Latinoamericana de Ingeniería Sismorresistente. Septiembre 1984. Guayaquil, Ecuador.

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36 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Assessment and Comparison

of the Quality of the Royal

Building System with

Machine-made Confined

Masonry Brick Used in

the Construction of Social

Housing in the

Community of Colina

Evaluación y Comparación de la Calidad de la Materialidad del Sistema Royal Building Versus Albañilería Confinada de Ladrillos Hechos a Máquina Utilizados en la Construcción de Viviendas Sociales en la Comuna de Colina

Autores

ANDRADE, M. Doctor en Ciencias de la Educación Pontificia Universidad Católica de ChileFacultad de Ingeniería – Escuela de Construcción Civil

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

17/04/2009

20/05/2009

CALLEALTA, F. Magíster (C)Pontificia Universidad Católica de ChileFacultad de Ingeniería – Escuela de Construcción Civil

email: [email protected]

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páginas: 36 - 45 [ 37 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Andrade, M. - Callealta, F.]

Este estudio pretende entregar infor-mación sobre una alternativa reciente-mente utilizada por el SERVIU en sus proyectos habitacionales. Se trata del Royal Building System, el cual se basa en una estructura de paneles conectores de PVC rígido que, rellenos de hormigón armado, satisface las necesidades por-tantes y de aislación que el diseño y las necesidades requiera (1).Las particularidades y atributos de este sistema de construcción son presentados

This study aims to deliver information about an alternative material recently used by SERVIU in their housing projects. This material is called the Royal Building System, which is based on a structure of rigid PVC panel connectors, filled with reinforced concrete, meeting the important needs and insulation that the design requires (1).The special attributes of this system of construction are presented via the

a través de la evaluación y comparación paralela con la albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina, considerado como un método tradicional y ya utili-zado. Para ello se evalúan dos proyectos habitacionales realizados por el SERVIU en la comuna de Colina construidos con estas dos materialidades, mediante re-copilación de datos técnicos existentes, aplicación de encuestas de percepción a usuarios y revisión de antecedentes prác-ticos en base a opinión de expertos.

parallel assessment and comparison with machine-made confined masonry brick, as a traditional and used method. Under evaluation are two housing projects undertaken by SERVIU in the community Colina, which are built with these two materials. They are evaluated through the use of existing technical data, application of user perception surveys and reviews of studies based on expert opinion.

Abstract

Key words: Royal Building System, confined masonry brick, social housing, users Perception.

Palabras clave: Royal Building System, albañilería confinada de ladrillos, vivienda social, percepción de usuarios.

Resumen

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1. Introducción

1.1 Antecedentes

El Programa del Ministerio Nacional de Vivienda y Urbanismo (MINVU) entrega apoyo a familias de bajos recursos a través de subsidios estatales que permiten mejorar la calidad de vida. Familias que, en lo general, presentan problemas de bajos ingre-sos, hacinamiento, allegamiento, gran cantidad de niños por familia y pocas posibilidades de acceso para elevar su calidad de vida en lo que respecta al área habitacional. Por tal razón, es que el Estado ha puesto como prioridad atender este problema, otorgando apoyo y facilidades para la obtención de la “vivienda propia”, como también la accesibilidad para subsidios para la ampliación y reparación de viviendas sociales.

Con el mismo propósito, un Techo para Chile es una fundación sin fines de lucro que, a través de jóvenes universitarios, trabaja con las familias de barriadas en su proceso de erradicación hacia un nuevo barrio que cuente con una comunidad sustentable y una vivienda definitiva de calidad. Participa formalmente como EGIS (Entidad de Gestión Inmobiliaria Social) y PSAT (Prestadores de Servicio de Asistencia Técnica), encargándose de gestionar proyectos de viviendas sociales definitivas, y ampliaciones. Una de sus prin-cipales finalidades es la de mejorar el estándar y la calidad de vida de los beneficiarios, definiendo una nueva generación de viviendas sociales basadas en un enfoque de Integración Social y Comunidades Sustentables (2). Dentro de este objetivo, cobra real importancia el bienestar habitacional y de manera más específica la calidad de la construcción y mate-rialidad de las viviendas.

En su búsqueda de desarrollar el empleo de nuevas alternativas de materialidades en sus proyectos, que cumplan con la normativa vigente, que otorguen un mejor confort habitacional, y a su vez que estén al alcance de los fondos que se le asignan por concepto de construcción de viviendas sociales definitivas y ampliaciones, es que la fundación incentiva investi-gaciones que permitan una mayor rigurosidad en la elección de los tipos de materiales a utilizar. En este contexto, el presente estudio pretende entregar in-formación sobre una alternativa recientemente usada por el SERVIU en sus proyectos habitacionales. Este material es el denominado Royal Building System, un

sistema relativamente nuevo comparado con otros métodos de construcción. Su origen es Canadá, donde en el año 1994 fue patentado por la empresa Royal Building Technologies Inc.

Por sus cualidades de prefabricación, que mejoran los tiempos de construcción, este sistema se ha expandi-do en el mundo con rapidez, siendo distribuido, hoy, a más de veinticinco países en el mundo. En Chile, el producto ha sido utilizado ocasionalmente desde el año 2003, en la construcción de viviendas sociales a través del Programa Fondo Solidario. Las casas son armadas con muros de paneles y conectores de PVC, con ensambles machihembrados y rellenos de hor-migón. Los paneles utilizados en la construcción son traídos desde Argentina, donde se ubica la planta industrial de Royal Group Technologies del Sur S.A.

A continuación, se exponen las características y atributos de este sistema de construcción a través de una evaluación y comparación con la albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina, considera-do como un método tradicional.

1.2 Objetivo

Evaluar y comparar dos materialidades –Royal Buil-ding System y albañilería confinada de ladrillos he-chos a máquina– utilizadas en la construcción de viviendas sociales realizadas por el SERVIU en la comuna de Colina, para entregar argumentos a la fundación un Techo para Chile, que le permitan considerar la utilización de estos materiales en la construcción de futuras viviendas definitivas y am-pliaciones en el desarrollo de sus planes sociales.

2. Desarrollo

2.1 Encuesta de percepción

La elaboración de esta investigación está enfocada a realizar un tipo de estudio cuantitativo y cualitati-vo de viviendas sociales, de manera de evaluar dos proyectos habitacionales realizados por el SERVIU en la comuna de Colina construidos con las dos materialidades en evaluación.

La población a investigar está formada por viviendas sociales básicas correspondientes a los proyectos:

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Figura 1Muestra del Conjunto

Habitacional Los Canadienses

a) Conjunto Habitacional Los Canadienses, ejecutado el año 2004 para la evaluación del sistema Royal Building.

Tabla 1 Conjunto Habitacional Los Canadienses(1a Etapa)

Año Proyecto Nº Viviendas m2

2004 Los Canadienses 182 42

b) Conjunto Habitacional Centenario II, ejecutado el año 2000 para la evaluación de la materialidad “Albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina”.

Tabla 2 Conjunto Habitacional Centenario II(Viviendas Tipo B)

Año Proyecto Nº Viviendas m2

2004 Centenario II 403 42,21

Figura 2Muestra del Conjunto

Habitacional Centenario II (Viviendas Tipo B)

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Posteriormente, se presenta la muestra optada, que consiste en la elección de 100 viviendas sociales, eje-cutadas con paneles de hormigón armado con reves-timiento de PVC y 100 viviendas sociales ejecutadas con la materialidad albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina en la comuna de Colina.

Para evaluar cada uno de los materiales se con-feccionó una encuesta con el objetivo de medir la percepción que poseen los habitantes de cada una de las poblaciones en estudio. Esta es dirigida a las jefas y/o jefes de hogar, y consiste en un conjunto de ítemes relativos a las medidas habitacionales y/o factores de Bienestar Habitacional que se encuentran definidos en la “Guía de Diseño para un Hábitat Residencial Sustentable” elaborado por la Fundación Chile, como resultado del proyecto de investigación FONDEF/CONICYT Nº D00I1039 (3).

Esta encuesta consta de ítemes que evalúan la per-cepción de los usuarios con respecto a la materiali-dad de sus viviendas, en factores como la aislación térmica, aislación acústica, iluminación natural, re-sistencia al fuego, a los sismos y a la lluvia. Las pre-guntas se responden, según un escalamiento de tipo Likert, donde el encuestado manifiesta su reacción eligiendo uno de los cinco puntos o categorías de la escala. Además, se presenta un ítem en el cual las personas pueden proponer mejoras en la construc-ción de su vivienda.

2.2 Resultados de la encuesta

A continuación se muestran los resultados de fre-cuencia de las encuestas aplicadas en ambas po-blaciones.

Figura 3Resultados de encuesta de percepción a

habitantes del Conjunto HabitacionalLos Canadienses

Figura 4Resultados de encuesta de percepción a

habitantes del Conjunto Habitacional Los Canadienses

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2.3 Recopilación de datos técnicos existentes y revisión de antecedentes prácticos en base a la opinión de expertos

Se realiza un análisis descriptivo de los parámetros comunes que permitan definir las cualidades, ven-tajas y desventajas de cada uno de los materiales. Esto es desarrollado a partir de la recopilación de datos técnicos existentes, y de la revisión de ante-

cedentes prácticos en base a opinión de expertos, por medio de una entrevista realizada a personas involucradas en la construcción de las viviendas sociales en cada uno de los conjuntos habitacio-nales descritos.

A continuación se expone una comparación parale-la de ambos materiales de acuerdo a una variable definida.

Figura 5Resultados de encuesta de percepción a habitantes del Conjunto Habitacional

Centenario II

Figura 6Resultados de encuesta de percepción a habitantes del Conjunto Habitacional

Centenario II

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Concepto Albañilería de Ladrillos Royal Building System

Amplitud de LucesSe obtienen las mismas luces en mayor tiempo de ejecución.

Se obtienen mayores luces, en menor tiempo.

Diseño EstructuralSistema constructivo flexible, se puede innovar con cierta facilidad.

Flexibilidad proyectual, por su gran variedad de pie-zas y por la combinación con otros materiales).

Resistencia al SismoDepende de la solidez o trabazón estructural de acuerdo a la dosificación

Su configuración en conjunto con el relleno de hormigón armado le otorga resistencia frente a sismos y temporales.

ProcedimientoConstructivo

- Escarpe del terreno, excavaciones, rellenos, ni-veles, trazado, fundaciones e incorporación de estructuras de fierro, similares al RBS.- Fundación corrida o aislada.- Alzamiento y construcción de muros se realiza por hiladas.con una altura máxima de avance por jornada de trabajo de 1,2 m.

- Escarpe del terreno, excavaciones, rellenos, ni-veles, trazado, fundaciones e incorporación de estructuras de fierro, similares a la albañilería.- Solo fundación corrida.- Alzamiento de muros mediante ensamble de paneles y posterior llenado con hormigón.

Control de ObraSe necesita un control más minucioso en obra, ya que depende mucho de la destreza de la mano de obra que se tenga.

El control de la obra es importante en el ensamblaje de las piezas de PVC, donde se necesita mano de obra especializada.

Alturas RequeridasPosee límites de edificación en cuanto a la cantidad de pisos y altura de ellos.

No posee límites en cuanto a la cantidad de pi-sos y altura más que solo los propios del cálculo estructural.

Apariencia o EstéticaSe tiene el problema de eflorescencia, el cual se puede eliminar con un tratamiento de hidrolavado adecuado.

No se requieren terminaciones (pintura). Se lava con agua y jabón. No requiere pintura.

Aislación TérmicaPosee una Transmitancia Térmica de 2,09 W/m2 °C y Resistencia Térmica de 0,48 m2K/W.

Posee una Transmitancia Térmica de 1,22 W/m2 °C y Resistencia Térmica de 0,82 m2K/W.

Aislación AcústicaA la Frecuencia de 500 Hertz, se tiene un Índice de Reducción Acústica de 44,3 dB

A la Frecuencia de 500 Hertz, se tiene un Índice de Reducción Acústica de 40,01dB

Resistencia a losAgentes Externos

Depende de la calidad del ladrillo, del mortero y de la construcción de la albañilería. Por ejemplo, va a ser más impermeable mientras los ladrillos hayan sido bien cocidos. Por otra parte, un fraguado adecuado del mortero evitará fisuras, logrando la impermeabilidad óptima en la mezcla.

Alta, no necesita ningún elemento para su conser-vación, permanece inalterable frente a la acción de los ambientes agresivos presentes en zonas urbanas, industriales o salinas.

Resistencia a laCompresión

Será otorgado por los requerimientos estructurales del proyecto, mínimo 150 (kg/cm2).

Será otorgado por los requerimientos estructurales del proyecto, mínimo 150 (kg/cm2).

Resistencia al FuegoF-150, permite ser catalogado según norma como muro cortafuego.

El muro Royal de 100 mm. relleno con hormigón: F-90 (94 mín), con presencia de llama permanen-te. (NCh 935/1 Of. 97 con certificación de IDIEM Nº 369922). Este material es ignífugo ya que impide la propagación del fuego siendo autoextinguible (frente a la ausencia de la llama que produce el fuego, se extingue y no se propaga).

Conexiones y Uniones Cadenas y pilares Embutido machihembrado.

Limpieza del Lugar

Una gran cantidad de sobras de ladrillos rotos, moldajes, fierros, etc. Durante el proceso cons-tructivo se consideran pérdidas de hasta un 10% en mortero.

La limpieza de la obra se logra debido a que las piezas vienen moduladas y numeradas, por lo que la existencia de despuntes se reduce al mínimo lo cual se traduce en una menor cantidad de des-perdicios dentro del lugar de construcción del proyecto. Obras sumamente limpias con pérdidas no superiores al 3% de hormigón.

Tabla 3 Comparación en base a datos técnicos y opinión de expertos

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páginas: 36 - 45 [ 43 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Andrade, M. - Callealta, F.]

Desgaste Físico de la Mano de Obra

Mayor desgaste físico por ser mayores los pesos a trabajar por los obreros.

Menor desgaste físico para los trabajadores, debido a la liviandad del material.

Velocidad de Cons-trucción

Con respecto a los paneles, se tiene una menor velocidad de construcción, ya que se realiza por hiladas, con una altura máxima de avance por jornada de trabajo de 1,2 m.

Con respecto a la albañilería, se tiene una mayor velocidad de ejecución. Al ser un material liviano, esto permite que el tiempo de montaje sea consi-derablemente menor, debido a su ligero peso y a su método de ensamblaje (machihembrados), con lo que se logra disminuir los tiempos de ejecución.

Rendimiento 9 m2/ día. 40 m2/ día.

Cantidad de Mano de Obra

Se necesita una mayor cantidad de mano de obra.

Se necesita una menor cantidad de mano de obra. Pero más especializada en comparación con la albañilería.

Cavidades para Siste-ma de Instalaciones

Para hacer posible las instalaciones es necesario romper el material una vez instalado.

No es necesario romper los paneles una vez ins-talados, debido a que son paneles huecos donde se hacen las conexiones antes del llenado de los paneles.

MantenciónPara mejorar la permeabilidad, es recomendable utilizar una pintura hidrorrepelente en un período no mayor a 3 años.

No requiere mantención, ni pintura. La limpieza de muros RBS se realiza con un paño, una franela húmeda o con un cepillo de cerda suave y agua. En caso de ser necesario, usar detergente comercial y enjuagar para quitar machas de lodo, tierra o polvo, evitando la fricción para prevenir el rayado de los muros, limpiando de arriba hacia abajo en un solo sentido. La pintura en aerosol, ya sea esmalte o laca, se removerá con suavizante de ropa para abrillantar la zona.

3. Conclusiones y recomendaciones

En general, se aprecia que al analizar la percepción de los residentes con respecto a las preguntas refe-ridas al factor térmico, que la proporción mayoritaria de personas encuestadas califican la materialidad albañilería de ladrillos como un buen aislante térmi-co. Esto en referencia tanto en el invierno como en el verano, pero con un porcentaje mayor en verano que en invierno.

En el mismo factor, el Royal Building System es califi-cado por la mayoría de las personas encuestadas como un buen aislante térmico durante el verano, mientras que en invierno lo evalúan como deficiente.

Es indudable que la variable factor térmico puede mejorar; en este contexto, las recomendaciones que proponen los usuarios para ello, es realizar mejores terminaciones; esto referido a la colocación de revestimiento en los muros perimetrales (estuco, pintura, etc.), y a una correcta y adecuada instalación del aislante térmico, en la estructura de techumbre, para obtener una mejora en la aislación térmica de

su vivienda, en el caso del conjunto habitacional Centenario II.

Por otra parte, en el conjunto habitacional Los Ca-nadienses, las recomendaciones que plantean los en-cuestados es que se construya tanto el primer como el segundo piso de material sólido. Al mismo tiempo, se propone la colocación de ventanas de aluminio en vez de las existentes (ventanas de PVC), ya que estas últimas son de mala calidad, y así se obtendría una mejora en la aislación térmica de su vivienda.

En ambos conjuntos habitacionales, la percepción de los usuarios con respecto a la iluminación natural que poseen en su vivienda es favorable. Por un lado, los usuarios pertenecientes al conjunto habitacional Centenario II, plantean la opción de instalar ventanas de mayor tamaño, o el incluir una mayor cantidad de estas, para permitir una mejor iluminación natural dentro de la vivienda. Cabe señalar que algunas de las familias optan por colocar techo-cobertizo en el antejardín y patios de sus viviendas, intervención que produce una disminución importante en la lumino-sidad natural en el primer piso.

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páginas: 36 - 45 Andrade, M. - Callealta, F.]

Por otro lado, los residentes del conjunto habitacio-nal Los Canadienses no presentan reclamos ni mayor interés con respecto a este factor. Sin embargo, en terreno se observa que el Royal Building System es un material visualmente claro (color beige), lo que permite una luminiscencia óptima en el interior de los recintos.

En ambos casos, la percepción que los residentes poseen con respecto a la calidad de la aislación acústica de su vivienda es mala.

Los usuarios que habitan en las viviendas de albañi-lería de ladrillos recomiendan que las casas sean di-señadas y construidas en forma aislada para permitir una mayor privacidad y aislación acústica, u optar por incluir una terminación adecuada consistente en la instalación de un revestimiento interior.

En el caso de las viviendas construidas con Royal Building System, al no estar terminado el segundo piso y al ser de material ligero (OSB), la menor resis-tencia acústica de este influye inconscientemente en la percepción que la gente tiene sobre este factor en el primer piso. Asimismo, una de las recomendacio-nes que sugieren los usuarios es que se construyan ambos pisos de material sólido (RBS).

La mayoría de los habitantes del conjunto habita-cional Centenario II, consideran que la seguridad de su vivienda frente al fuego es buena (51%), en oposición al 46% de los moradores del conjunto habitacional Los Canadienses, que la califican como mala.

En este último caso, la percepción de los habitantes se contrapone a los datos técnicos de resistencia al fuego del Royal Building System, que es catalogado como un material F-90 e ignífugo. Esta respuesta es influida en los usuarios por una serie de incendios ocurridos en esta población, producto de instala-ciones eléctricas incorrectas, en los que el material tuvo un comportamiento de resistencia adecuado

y autoextinguible frente al fuego. En relación a lo anterior, los usuarios reclaman por la inexistencia de un muro cortafuego entre viviendas.

La percepción de los habitantes con respecto a la seguridad de su vivienda de albañilería confinada de ladrillos frente a un sismo es favorable (60%).

En las dos poblaciones, la generalidad de las perso-nas está de acuerdo que se sienten seguras frente a un sismo –específicamente en el primer piso–.

La categoría predominante en la percepción que tienen los usuarios sobre el nivel de seguridad de sus viviendas frente a la lluvia es buena, ya que el 79% de los personas la califica entre buena y muy buena, en el caso de la albañilería confinada de ladrillos, y el 77% de las personas la evalúan entre buena y muy buena en el caso del Royal Building System.

Una de las recomendaciones que sugieren los usua-rios de la población Centenario II es que las canaletas de lluvias existentes fueran bien instaladas, a diferen-cia de las personas de la población Los Canadienses, que proponen la instalación de canaletas por la inexistencia de estas.

En ambas poblaciones más del 60% de las personas evalúan que el nivel de satisfacción con respecto a su vivienda es favorable, calificándola con una nota promedio de 5,7 (Escala de 1 a 7) para el caso de albañilería confinada de ladrillos, y con un promedio de 5,3 para el caso del Royal Building System.

De acuerdo a la información recopilada se puede concluir que el Royal Building es un sistema viable –con respecto a la albañilería confinada de ladrillos–, en la construcción de viviendas sociales, por sus ca-racterísticas de ser liviano y rápido en el proceso de montaje, lo que hace bajar considerablemente los tiempos de obra. También por permitir flexibilidad en el diseño de los proyectos por la diversidad de piezas y por la combinación con otros materiales.

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páginas: 36 - 45 [ 45 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Andrade, M. - Callealta, F.]

Referencias

1. Ramírez, C. (2007) Sistema Constructivo, en base a materiales compuestos para muros y conectores. Valdivia, Chile: [s.n].

2. Fundación un Techo para Chile. Memoria 2006. Santiago: Un Techo para Chile. 2006 [Fecha de consulta: 18 de diciembre del 2008] Disponible en: <www.untechoparachile.cl>

3. González, M. (2008) Bienestar habitacional y eficiencia energética de viviendas sociales industrializadas estructuradas con madera de pino radiata. Santiago, Chile: [s.n].

4. Aguilera, J. (2004). Método constructivo canadiense Royal Building. Santiago, Chile: [s.n].

5. Giadalah, J. (2000) Características físicas básicas de los sistemas estructurales utilizados en viviendas sociales en Chile. Santiago, Chile: [s.n].

6. Guzmán, F. (2002) Estudio del comportamiento sísmico de muros de albañilería mixta en viviendas sociales de uno y dos pisos: propuesta experimental. Santiago, Chile: [s.n].

7. Ordóñez, F. (2004). Recomendaciones para el diseño y ejecución de muros de albañilería de ladrillos en Chile, considerando la exposición de estos a fenómenos de humedad. Santiago, Chile: [s.n].

8. Ortiz, H. (2006) Análisis comparativo entre materiales innovadores y materiales utilizados en la ejecución de viviendas sociales en la Décima Región, basándose en un estudio comparativo de costo-calidad. Valdivia, Chile: [s.n].

9. Instituto Nacional de Normalización (1997). Albañilería Confinada - Requisitos para el diseño y cálculo. NCh 2123 Of. 1997. Santiago, Chile: INN.

10. Instituto Nacional de Normalización (2001). Construcción - Ladrillos Cerámicos – Ensayos. NCh 167 Of. 2001. Santiago, Chile: INN.

11. Instituto Nacional de Normalización (2001). Construcción - Ladrillos Cerámicos – Clasificación y Requisitos. NCh 169 Of. 2001. Santiago, Chile: INN.

12. Instituto Nacional de Normalización (2001). Construcción - Ladrillos Cerámicos – Definiciones. NCh 791 Of. 2001. Santiago, Chile: INN.

13. Instituto Nacional de Normalización (1985). Hormigón – Requisitos Generales. NCh 170 Of. 1985. Santiago, Chile: INN.

14. Instituto Nacional de Normalización (1957). Hormigón Armado – I Parte. NCh 429. E Of. 1957. Santiago, Chile: INN.

15. Instituto Nacional de Normalización (1961). Hormigón Armado – II Parte. NCh 430. E Of. 1961. Santiago, Chile: INN.

16. Instituto Nacional de Normalización (2001). Morteros – Parte 1: Requisitos Generales. NCh 2256/1.Of. 2001. Santiago, Chile: INN.

17. Instituto Nacional de Normalización (1996). Diseño estructural de edificios. Cargas permanentes y sobrecargas de uso. NCh 433 .Of. 96. Santiago, Chile: INN.

18. Instituto Nacional de Normalización (1986). Diseño estructural de edificios. Cargas permanentes y sobrecargas de uso. NCh 1537.Of. 86. Santiago, Chile: INN.

19. Instituto Nacional de Normalización (1970). Barras con resalte en obras de Hormigón Armado. NCh 211 Of. 70. Santiago, Chile: INN.

20. Instituto Nacional de Normalización (1971). Cálculo de la acción del viento sobre las construcciones. NCh 432 Of. 71. Santiago, Chile: INN.

21. Instituto Nacional de Normalización (1977). Acero: alambre liso o con entalladuras, de grado AT-56-50H, para uso en hormigón armado. NCh 1173 Of. 77. Santiago, Chile: INN.

Bibliografía consultada

1. Aguirre, C. y Andrade, M. (2005). Análisis Descriptivo sobre la Realidad de los Trabajadores de la Construcción: Desafío Social para la Empresa. Revista de la Construcción, Vol. 4, N° 2, pp. 65-75.

2. Aguirre, C.; Andrade, M. y Castro, A. (2005). Desarrollo de un instrumento de variables que podrían influir en la satisfacción laboral de trabajadores de la construcción en Santiago de Chile. Revista de la Construcción, Vol. 4, N° 1, pp. 81-90.

Page 47: revistadelaconstrucción · versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de Colina Andrade, M. -

46 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Knowledge Management

and the Construction

Industry

La Gestión del Conocimiento y la Industria de la Construcción

Autores

FERRADA, X. - SERPELL, A. Pontificia Universidad Católica de ChileDepartamento de Ingeniería y Gestión de la Construcción

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

04/06/2009

09/07/2009

Page 48: revistadelaconstrucción · versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de Colina Andrade, M. -

páginas: 46 - 58 [ 47 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Ferrada, X. - Serpell, A.]

Cada día las empresas constructoras ge-neran nuevo conocimiento acerca de sus productos, sus clientes y sus procesos, pero en general este conocimiento se pierde ya que no existen los mecanismos adecuados para capturarlo, almacenarlo y compartirlo. Frente a esta realidad, la gestión del conocimiento aparece como un enfoque que le entrega a estas organizaciones un proceso ordenado y sistemático para administrar su conoci-miento y experiencia. Para la industria de la construcción, altamente intensiva en conocimiento, esta puede ser una herramienta muy efectiva para aumen-tar la productividad y el desempeño en

Every day, companies generate new knowledge about their products, their customers and their processes, but in general this knowledge is lost because there are no appropriate mechanisms to capture, store and share this knowledge. Because of that, knowledge management appears as an approach that gives to these organizations a systematic and structured process for managing their knowledge and experience. For the construction industry, highly intensive in knowledge, this approach can be a very effective tool for increasing productivity and performance in their

sus proyectos. Así, el adecuado manejo de este recurso se vuelve vital, especial-mente en el entorno económico actual marcado por una alta competitividad. Pero, a pesar de que esta disciplina lleva varios años siendo aplicada en diver-sas partes del mundo, aún no ha sido ampliamente difundida en Chile. Para ayudar a difundir los principales concep-tos de este enfoque y sus implicancias para la industria de la construcción, este artículo presenta un resumen del estado del arte, el cual incluye una revisión de los aspectos teóricos de la disciplina y su relación e impacto con la industria de la construcción.

projects. Thus, the proper management of this resource becomes vital, especially in the current environment characterized by high competitiveness. This discipline has been implemented in various parts of the world for several years, but has not yet been widely disseminated in Chile. To help disseminate the main concepts of this approach and its implications for the construction industry, this article presents a summary of the state of the art, which includes a review of the theoretical aspects of the discipline and its relationship and impact in the construction industry.

Abstract

Key words: knowledge management, information, knowledge.

Palabras clave: gestión del conocimiento, información, conocimiento.

Resumen

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1. Introducción

El conocimiento es un tema que se puede analizar desde diferentes perspectivas, tales como la sicolo-gía, la filosofía, la economía o la biología. En cada uno de estos ámbitos es posible encontrar estudios que han analizado distintos aspectos de este con-cepto, ya que el interés por comprender mejor cómo se genera y se aplica el conocimiento ha sido una constante en el desarrollo de la civilización humana (León, 2004), tal como se aprecia en los trabajos de Platón, Descartes y Kant (Spiegler, 1999). A pesar de lo anterior, no fue hasta mediados de la década de los 80 que se comenzó a apreciar de manera creciente el importante rol del conocimiento en el entorno competitivo (Maqsood, 2006), de la mano del surgimiento de las organizaciones basadas en el conocimiento (Holsapple y Joshi, 2002). Este nuevo enfoque reconoce al conocimiento como uno de los activos más importantes de la organización, alejándo-se de esta forma de la visión económica tradicional, que reconocía al conocimiento como algo externo a la empresa y sin conexión con el proceso econó-mico (Wong y Aspinwall, 2006). Todo este cambio provocó que hacia finales de la década del noventa se produjera un gran aumento del número de pu-blicaciones, conferencias y consultorías en temas asociados a la gestión del conocimiento (Anumba et al., 2005) (Jarkea, 2002), gracias al desarrollo de un enfoque estructurado y formal para administrar este activo (Wong y Aspinwall, 2006). Gran parte de las filosofías de gestión del conocimiento que actualmente se aplican tienen sus raíces en diversas iniciativas desarrolladas entre finales de la década de los ochenta y comienzos de la década del noven-ta bajo el nombre de ingeniería del conocimiento, inteligencia artificial y sistemas expertos (Maqsood, 2006); lo que diferencia a estas iniciativas del desa-rrollo actual en esta área es el gran énfasis que se ha puesto en el conocimiento en sí, sin lo cual este enfoque no sería más que un conjunto de conceptos de gestión reciclados (Spiegler, 1999).

Así, dado el entorno económico actual, caracteri-zado por la competencia a nivel global, el rápido desarrollo de las tecnologías y las altas exigencias de los clientes, las empresas han comprendido que las prácticas que las hicieron exitosas en el pasado ya no bastarán para lograr éxitos en el futuro (Davenport y Prusak, 2001), por lo que la habilidad para gestionar el conocimiento se ha transformado en una tarea crucial (Dalkir, 2005), especialmente si pensamos

que hoy el conocimiento es considerado como el recurso estratégico más importante de una firma (Carrillo et al., 2004) y como una fuente de ventajas competitivas (Robinson et al., 2001).

La industria de la construcción no ha estado ajena a esta realidad, donde la competencia en los mercados se ha hecho mucho más intensa, con clientes más conocedores y exigentes, que definen estándares más altos de calidad, seguridad y cuidado ambien-tal (Laufer, 2008). Dadas algunas características particulares de la industria de la construcción, tales como los problemas de comunicación y de transfe-rencia de conocimiento entre proyectos, las tasas de trabajo rehecho por la continua repetición de errores y la falta de aprendizaje organizacional, se ha considerado que la gestión del conocimiento es un enfoque que podría entregar buenos resultados al ser implementada en empresas constructoras, ya que ayudaría a lidiar con los problemas antes menciona-dos, fomentando así aumentos en la productividad y calidad de los proyectos.

Es por este motivo que cada vez son más las empre-sas constructoras que han adoptado este sistema de gestión, de hecho, estudios en el Reino Unido señalan que de las 170 empresas constructoras ana-lizadas, el 40% ya tiene una estrategia de gestión del conocimiento y el 41% planeaba desarrollarla en el corto plazo (Al-Ghassani et al., 2006). Hoy, este enfoque está haciendo su ingreso en Chile, por lo que se hace necesario que los conceptos asociados a la gestión del conocimiento sean ampliamente difundidos para fomentar su desarrollo en el país. Para aportar al cumplimiento de este objetivo, este artículo presenta una revisión de los principales temas asociados a la gestión del conocimiento y su relación con la industria de la construcción, fruto del desarrollo de una tesis de doctorado en el tema, ya que se considera esencial el diseminar estos con-ceptos en la industria de forma que los profesionales y ejecutivos de cada empresa puedan comprender mejor qué es este nuevo enfoque y así reconozcan y valoren los beneficios que les puede acarrear su implementación.

2. Aspectos Teóricos

Para entrar en esta era del conocimiento, es nece-sario responder primero algunas preguntas que nos permitan comprender mejor el lenguaje usado en

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esta disciplina, por ejemplo, ¿A qué llamamos cono-cimiento?, ¿Qué relación tiene el conocimiento con la información y los datos?, o ¿Qué es la gestión del conocimiento?, entre otras. A continuación tratare-mos de dar respuesta a estas interrogantes y presen-tar un marco general para entender este enfoque y sus principales características y componentes.

2.1 Definiciones y conceptos

Es común ver que las personas confunden los tér-minos datos, información y conocimiento, usándo-los indistintamente como sinónimos. Dentro de la gestión del conocimiento estos términos, aunque relacionados, tienen significados distintos, por lo que diversos autores han realizado esfuerzos para hacer notar esa diferencia (Spiegler, 1999). Por ejemplo, para Alavi y Leidner (2001) los datos son hechos y números sin procesar. Davenport y Prusak (2001), por su parte, los identifican como el conjunto de hechos discretos y objetivos sobre acontecimientos. En ambos casos se puede observar que por sí solos los datos no aportan mayor valor a la organización, sino que corresponden a simples registros. La trans-formación que ocurre en estos datos para llegar a ser información se produce cuando estos son puestos en un cierto contexto, tal como señala Prabha (2007), o bien, son procesados para ser útiles a las personas (Hicks et al., 2006; Laudon y Laudon, 2004).

El conocimiento, por su parte, es información que se encuentra en la mente de un individuo, relacionada con hechos, procedimientos, conceptos, juicios e ideas (Alavi y Leidner, 2001), siendo “una mezcla fluida de experiencia estructurada, valores, informa-ción contextual e internalización experta que propor-ciona un marco para la evaluación e incorporación de nuevas experiencias e información” (Davenport y Pruzak, 2001). Nonaka y Takeuchi (1999) señalan, además, que el conocimiento se encuentra fuerte-mente ligado a las creencias y compromisos de una persona, relacionándose directamente con la acción humana y la agregación de valor en la empresa (Paiva et al., 2007) (Vail, 1999). Así, la información se vuel-ve conocimiento individual cuando es aceptada y conservada por una persona como una comprensión adecuada de lo que es verdadero y una interpretación válida de la realidad (Wu et al., 2004). Además, el conocimiento está fuertemente ligado al contexto en que fue generado, a los valores y la cultura del individuo y a su grado de dominio sobre el tema en

cuestión. Este conocimiento se puede volver a trans-formar en información una vez que ha podido ser articulado y presentado en forma de textos, gráficos u otros símbolos (Alavi y Leidner, 2001).

Una de las clasificaciones más reconocidas sobre co-nocimiento es la desarrollada por Nonaka y Takeuchi (1999), quienes, retomando el trabajo realizado por Michael Polanyi en la década del sesenta, señalan que el conocimiento puede ser de dos tipos: tácito y explícito. El conocimiento tácito es difícil de expresar formalmente; una persona puede no estar consciente de que posee un cierto conocimiento, o bien, puede no ser capaz de presentarlo en forma explícita (León, 2004). Por este motivo es difícil de comunicar. Se encuentra almacenado en la mente de las personas y se adquiere a través de la experiencia (Carrillo y Chinowsky, 2006), evolucionando mediante la interacción con otras personas (Choi y Lee, 2003). Este tipo de conocimiento incluye elementos de tipo cognoscitivo y técnicos. Los elementos cognoscitivos se centran en los modelos mentales (mecanismos a través de los cuales un ser humano intenta explicar cómo funciona el mundo real), mientras que los elementos técnicos contienen know-how, oficios y habilidades concretas (Nonaka y Takeuchi, 1999).

El conocimiento explícito es formal, sistemático y fácilmente comunicado y compartido (Fernández, 2005), y puede ser documentado y almacenado físicamente en formato electrónico o en papel (Ca-rrillo y Chinowsky, 2006). Es de carácter flexible y puede ser reorganizado para adecuarse a propósitos específicos (Best, 1989 citado por Maqsood, 2006). Así, difundir el conocimiento tácito es más difícil que compartir el conocimiento explícito, ya que al ser personal y difícil de formalizarse, el conocimiento tácito genera dificultades al tratar de transmitirlo. En este ámbito, los problemas que tienden a presentar-se en un contexto organizacional se asocian con la percepción de las personas, su lenguaje, el tiempo disponible para transmitir el conocimiento, el valor que cada persona le da al conocimiento y la distancia (Fong y Chu, 2006). Es por esto que las empresas intentan transformar el conocimiento tácito en ex-plícito, para que así sea más fácil de transferir (Hsu y Shen, 2005).

Una clasificación diferente es la que presentan Alavi y Leidner (2001), quienes identificaron, además del conocimiento tácito y explícito, otros ocho tipos de conocimiento, tales como el conocimiento social,

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individual, declarativo, procedural, causal, condi-cional, relacional y pragmático, los que se presentan en la Tabla 1. Además de las dos clasificaciones anteriores, Drew propuso otra forma de organizar el conocimiento, estructurándolo desde el punto de vista del negocio, lo que permite identificar los riesgos causados por deficiencias en el manejo del conocimiento de la empresa. Esta clasificación inclu-ye (Perrot, 2007) (Maqsood, 2006):

• Lo que sabemos que sabemos (compartir co-nocimiento, acceso e inventario)

• Lo que sabemos que no sabemos (búsqueda y creación de conocimiento)

• Lo que no sabemos que sabemos (conocimien-to tácito u oculto)

• Lo que no sabemos que no sabemos (descu-brimiento de riesgos claves, exposiciones y oportunidades)

2.2 Conversión del conocimiento

Nonaka y Takuchi (1999) señalan que al asumir que el conocimiento se crea a través de la interacción entre el conocimiento tácito y explícito se pueden postular cuatro formas de conversión de este conocimiento: socialización, exteriorización, combinación e interio-rización, tal como se aprecia en la Figura 1.

La socialización es el proceso de compartir el co-nocimiento tácito entre individuos (Sun y Howard, 2004). Cuando las personas socializan su conoci-

miento tácito comparten historias sobre contextos y experiencias y así expanden su repertorio acerca de cómo usar ese conocimiento (Maqsood, 2006). Dado que la clave para obtener conocimiento tácito es la experiencia (Nonaka y Takuchi, 1999), este proceso depende de que esta experiencia se comparta y en-tregue como resultado la adquisición de habilidades y modelos mentales comunes (Sun y Howard, 2004). El proceso de hacer explícito el conocimiento tácito es la exteriorización, a través del cual se enuncia el conocimiento tácito en forma de conceptos explí-citos, a través de metáforas, analogías, hipótesis o modelos (Nonaka y Takuchi, 1999). Este proceso tiene dos aspectos que es necesario considerar. El primero es la articulación del propio conocimiento tácito y el segundo es la obtención y traducción del conocimiento tácito de otros a una forma fácilmente comprendida por todos, es decir, explicitar el cono-cimiento (Sun y Howard, 2004).

Figura 1 Formas de conversión del conocimiento

Tipo de conocimiento Definición

Tácito Conocimiento basado en acciones, experiencia y en relación a un contexto específico

Explícito Conocimiento articulado, generalizado

Individual Creado por un individuo e inherente a él

Social Creado por las acciones de un grupo colectivo e inherente a ese grupo

Declarativo Know-about

Procedural Saber cómo

Causal Saber por qué

Condicional Saber cuándo

Relacional Know-with

Pragmático Conocimiento útil para una organización

Tabla 1 Taxonomías de conocimiento (Adaptado de Alavi y Leidner, 2001)

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La interacción que ocurre entre diferentes formas de conocimiento explícito se lleva a cabo a través de la combinación. Este proceso incluye la obtención, integración, transferencia, difusión y edición del conocimiento (Anumba et al., 2005). Las personas intercambian y combinan conocimiento a través de distintos medios, tales como documentos, reuniones, conversaciones telefónicas u otros elementos de tipo tecnológico (Nonaka y Takuchi, 1999). En esta área las tecnologías de información pueden ser de gran ayuda, ya que permiten que el conocimiento sea transmitido a través de e-mails, bases de datos u otros sistemas (Sun y Howard, 2004). Finalmente, la interiorización es un proceso que convierte co-nocimiento explícito en tácito, encontrándose muy relacionado con el “aprender haciendo” (Nonaka y Takuchi, 1999). Para incorporar el conocimiento explícito son útiles los entrenamientos prácticos y ejercicios (Sun y Howard, 2004).

2.3 Gestión del Conocimiento

Desde el punto de vista organizacional, lo que inte-resa es poder administrar el conocimiento y obtener beneficios reales que apoyen el desarrollo estraté-gico. Para esto es necesario contar con un sistema estructurado de gestión del conocimiento, ya que el conocimiento que no es efectivamente utilizado se transforma en un recurso desperdiciado (Train y Egbu, 2006). Entonces, ¿qué se entiende por gestión del conocimiento? Existen diferentes definiciones de este concepto. Para Webb (1998), citado por Carrillo et al. (2000), la gestión del conocimiento se puede definir como la identificación, optimización y administración diligente de los activos intelectuales para crear valor, aumentar la productividad y ganar y mantener una ventaja competitiva. Hsu y Shen (2005) describen a la gestión del conocimiento como un enfoque organizado y sistemático para mejorar la habilidad de la organización para movilizar el cono-cimiento que permita mejorar la toma de decisiones, tomar medidas y entregar resultados que apoyen la estrategia del negocio. Alavi y Leidner (2001) plan-tean una definición más concisa, señalando que la gestión del conocimiento se refiere a identificar y ni-velar el conocimiento colectivo en una organización para ayudar a la empresa a competir. Si tratamos de resumir todas las definiciones anteriores podríamos decir que la gestión del conocimiento es la forma en que las organizaciones crean, capturan y utilizan el conocimiento para alcanzar los objetivos organiza-

cionales (Sommerille y Craig, 2006), con lo que se reconoce al conocimiento como un activo valioso que debe ser gestionado para proveer a la organi-zación de estrategias para retenerlo y así mejorar su desempeño (Al-Ghassani et al., 2006).

De esta forma, el propósito de la gestión del cono-cimiento en una organización es “asegurar el creci-miento y continuidad de su desempeño a través de la protección del conocimiento crítico en todos los niveles, aplicando el conocimiento existente en cir-cunstancias pertinentes, combinando el conocimien-to de formas sinérgicas, adquiriendo continuamente el conocimiento relevante, y desarrollando nuevo conocimiento mediante el aprendizaje continuo que se construye con la experiencia interna y el conoci-miento externo” (Bourdreau y Couillard, 1999).

3. La Industria de la Construcción y el Conocimiento

La industria de la construcción enfoca su trabajo principalmente en la producción de un producto final único, el que se desarrolla bajo el formato de proyectos temporales (Halpin, 2006), con un nivel de fragmentación mucho mayor al de otros sectores industriales (Pathirage, 2006), lo que se debe al alto número de stakeholders y fases involucradas en cada proyecto de construcción (Nitithamyong y Skibniews-ki, 2004). Esta situación lleva a la industria a tener una eficiencia menor a la esperada en el desarrollo de sus proyectos (Kamara et al., 2002b), así como problemas con el procesamiento de la información y la comunicación (Nitithamyong y Skibniewski, 2004). Además, la industria se caracteriza por ser altamen-te competitiva y con bajos márgenes de ganancia (Carrillo y Chinowsky, 2006), demandándose cada vez resultados más rápidos, con un proceso de toma de decisiones mucho más veloz que en el pasado (Anumba et al., 2005).

Por otra parte, la industria de la construcción es una industria intensiva en conocimiento (Egbu et al., 2004) (Carrillo et al., 2004), ya que el desarrollo de las actividades de construcción requiere de una alta componente de conocimiento experto y know-how para resolver problemas (Anumba et al., 2005). Dada esta realidad, la implementación de la gestión del conocimiento se ve particularmente interesante para la industria de la construcción (Carrillo y Chinowsky, 2006), ya que podría ayudar a las empresas del sector

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a enfrentar de mejor forma las dificultades propias del tipo de trabajo que se realiza (distancia geográfi-ca, alta rotación del personal, deficiencias en el flujo de información entre oficina central y los proyectos, etc.), sin contar con que las ayudaría a innovar y a mejorar el desempeño de la empresa (Kamara et al., 2002a) (Egbu et al., 2004).

Por qué una empresa finalmente decide implementar un sistema estructurado de gestión del conocimiento se puede deber a variadas causas y factores. Carrillo et al. (2004) señalan como principales impulsores de la gestión del conocimiento en la industria de la construcción a la necesidad de compartir el conoci-miento tácito, diseminar las mejores prácticas, alentar el mejoramiento continuo, reducir el trabajo rehecho y responder rápidamente a los clientes. Por su parte, Kamara et al. (2002a) identifican como impulsores a la necesidad de innovar, mejorar el desempeño orga-nizacional y aumentar la satisfacción de los clientes, mientras que Egbu et al. (2004) mencionan como principales gatilladores a la necesidad de resolver pro-blemas, manejar el cambio e innovar. Como podemos ver, las razones para que una empresa constructora comience con un proceso de implementación de la gestión del conocimiento son variadas y van a depen-der del contexto en que la empresa se desenvuelva y de sus prioridades. Sin embargo, el interés por in-novar y por mejorar el desempeño de la empresa se encuentran entre las razones más importantes al ser mencionadas frecuentemente.

Lo importante es que al momento de decidirse a im-plementar un sistema de este tipo se tenga claridad sobre los beneficios que trae la adopción de procedi-mientos formales de gestión del conocimiento, entre los que se mencionan (Egbu et al., 2004): Aumentar la eficiencia en la implementación de un proyecto ya que se es más hábil para encontrar soluciones a los problemas cuando estos se presentan; reducir el despilfarro de costos al disminuir el tiempo y dinero requerido para encontrar soluciones a problemas ya resueltos en otros proyectos; aumentar la innovación ya que al gestionar el conocimiento es más proba-ble generar nuevas e innovadoras formas de hacer el trabajo; generar una ventaja competitiva ya que mientras mejor se gestione el conocimiento más fácil será descubrir la particularidad que nos separa de nuestros competidores; y alcanzar un mayor éxito en los negocios, ya que al manejar el conocimiento adecuadamente es más probable tener éxito ganan-do nuevos negocios y manteniendo otros.

La mayor parte del conocimiento de una empresa constructora se obtiene a través de los proyectos que esta realiza. En cada uno de estos proyectos ocurren situaciones que generan nuevo conocimiento, por lo que es deseable que las lecciones aprendidas en estos proyectos se puedan capturar para ser usadas nuevamente (Maqsood, 2006). En general, el conoci-miento que se genera al interior de cada proyecto es almacenado en reportes que finalmente muy pocos leen, o se pierde porque las personas involucradas se mueven a un nuevo proyecto, dejan la empresa o se retiran (Kivrak et al. 2008) (Anumba et al., 2005), llevándose con ellos no solo el conocimiento tácito, sino también una potencial fuente de ventajas competitivas.

Schindler y Eppler (2003) lograron identificar algunas razones sobre por qué no se capturan y documentan adecuadamente las lecciones aprendidas en proyec-tos, entre las que destacan:

• Alta presión por terminar el proyecto en la fecha estipulada

• Falta de voluntad para aprender de los errores de las personas implicadas

• Falta de comunicación de las experiencias por las propias personas que las desarrollaron, debido a modestia (al tratar con experiencias positivas) o temor a sanciones (en caso de errores).

• La captura de experiencias no está incluida entre los procesos propios del proyecto

• Los miembros del equipo no ven un beneficio personal en la codificación de experiencias

• Dificultades para coordinar sesiones informa-tivas de cierre del proyecto, ya que quienes participaron en este proyecto ya han sido asig-nados a uno nuevo.

Esto genera problemas al interior de las empresas ya que solo a través de un análisis retrospectivo se pueden medir realmente las consecuencias de las acciones desarrolladas en un proyecto (Anumba et al., 2005). Así, al no contar con métodos para almacenar, distribuir y compartir la información y el conocimiento generado por cada equipo de proyec-to, se pierde un recurso vital, lo que se transforma en una importante debilidad que finalmente afecta al negocio (Wu et al., 2004).

Otra característica de la industria de la construcción es que la mayoría de sus procesos usan formas tradicio-nales de comunicación, como reuniones e intercam-

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bio de documentos en papel, en la forma de planos técnicos, especificaciones e instrucciones de terreno (Stewart, 2007). La gran cantidad de documentos en papel que se manejan en la industria generan en muchas ocasiones duplicación de datos, necesidades de transcripción de la información a formato elec-trónico y pérdida de información (Maqsood, 2006). Sobre este punto, Sommerville y Craig (2006) señalan que la gestión de la documentación necesita alejarse del formato en papel para acercarse a un proceso de gestión de la documentación en formato electrónico, lo que se puede lograr a través de la implementación de la gestión del conocimiento.

3.1 Implementación de la gestión del conocimiento

La implementación de la gestión del conocimiento se ha realizado mayormente a través de dos estrategias. La primera está centrada en el uso de tecnologías de información que facilitan la captura, accesibilidad y reutilización de información y conocimiento. La segunda estrategia está centrada en la gestión del recurso humano y se enfoca en el establecimiento de medios para motivar y facilitar el desarrollo de traba-jadores del conocimiento que usen su conocimiento para alcanzar las metas organizacionales (Carrillo y Chinowsky, 2006).

Gran parte de los sistemas de gestión del conoci-miento se han concentrado en usar una estrategia de codificación de la información, con un gran énfasis en el uso de las tecnologías de información (Pathirage et al., 2006), lo que permite trabajar sobre el conoci-miento explícito. Ahora bien, es importante notar que la gestión del conocimiento no puede ser resuelta solo a través del uso de tecnologías de información, ya que estas ignoran el conocimiento tácito que se comparte (Carrillo y Chinowsky, 2006), por lo que es importante comprender que la tecnología es una herramienta de soporte que le permite a la organización desarrollar

sistemas a través de los cuales se puede manejar el conocimiento más efectivamente (Train y Egbu, 2006). De hecho, las tecnologías de información ayudan a mejorar la creación, búsqueda y difusión del conoci-miento al aumentar la velocidad de transmisión de este y su respuesta (Sher y Lee, 2004), permitiendo además almacenar y compartir el conocimiento orga-nizacional (Wakefield, 2005).

De hecho, al pensar en las herramientas con que las empresas cuentan para implementar la gestión del conocimiento, las personas tienden a creer que todas están relacionadas con las tecnologías de informa-ción (TI). Ebgu et al. (2003), en un estudio acerca de la gestión del conocimiento en el Reino Unido, seña-lan que las herramientas de gestión del conocimiento no están necesariamente basadas en TI, y distinguen dentro de estas herramientas a las técnicas y las tec-nologías de gestión del conocimiento. Las técnicas de gestión del conocimiento no dependen de las TI, se enfocan en el conocimiento tácito, son fáciles de implementar y de mantener, son alcanzables para la mayoría de las empresas, requieren un mayor invo-lucramiento de las personas y estrategias claras de aprendizaje. Por su parte, las tecnologías de gestión del conocimiento dependen fuertemente de las TI, son difíciles de mantener, se enfocan mayormente en el conocimiento explícito y requieren de un signi-ficativo compromiso económico (Egbu et al., 2003; Maqsood et al., 2006). Ejemplos de herramientas de gestión del conocimiento se muestran en la Tabla 2. Las herramientas que finalmente una empresa decida adoptar deben estar relacionadas con los objetivos y metas de su estrategia de gestión del conocimiento, la naturaleza del conocimiento que se desea mantener y las capacidades particulares de cada técnica y tecnología.

Otro punto importante a tener en cuenta al imple-mentar la gestión del conocimiento en empresas constructoras son las barreras a la implementación que pueden generarse. Entre estas barreras es posible

Técnicas de Gestión del Conocimiento Tecnologías de Gestión del Conocimiento

Tormenta de ideas, comunidades de práctica, interacción persona a persona, revisiones postproyectos, reclutamien-to, tutores, capacitación y entrenamiento

Data y text mining, groupware, extranet, intranet, bases de conocimiento, taxonomías, ontologías

Tabla 2 Técnicas y tecnologías de Gestión del Conocimiento

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identificar como las más relevantes a la cultura de la organización, la falta de procedimientos estándar de trabajo, las restricciones de tiempo para completar los proyectos, la resistencia de los trabajadores a compar-tir el conocimiento (que está muy asociado a la cultura de la organización), la falta de apoyo de la dirección de la empresa y problemas para acceder al conoci-miento (Carrillo et al., 2004), (Carrillo y Chinowsky 2006), (Robinson et al., 2001). En el caso chileno, las principales barreras para implementar un sistema de gestión del conocimiento son la falta de tiempo, el poco apoyo de la gerencia, la escasa participación de los profesionales, y la falta de instancias apropiadas para compartir las distintas experiencias adquiridas (Massmann et al., 2008), resultados que coinciden en gran medida con los de investigaciones realizadas en otras partes del mundo. Es importante que al im-plementar un sistema de gestión del conocimiento se tenga conciencia de la existencia de estas barreras, para que así se definan formas de enfrentarlas desde los inicios del proceso de implementación.

Para comprender mejor cómo se está aplicando la gestión del conocimiento en empresas construc-toras y generar nuevos esquemas y herramientas que apoyen su desarrollo en la industria, en países como Estados Unidos, Reino Unido y Australia se han realizado diferentes investigaciones en el tema. Al revisar la literatura sobresalen algunos de estos estudios, tales como:

• Kamara et al. (2002a), quienes revisaron dife-rentes iniciativas de gestión del conocimiento en Inglaterra con el objeto de comprender has-ta qué grado ha sido implementada la gestión del conocimiento en el sector de arquitectura, ingeniería y construcción (AEC).

• Kamara et al. (2002b), quienes proponen una metodología para desarrollar estrategias de Gestión del Conocimiento dentro del proyecto de investigación CLEVER (Cross-sectional lear-ning in the Virtual Enterprise)

• Carrillo et al. (2004), quienes examinaron la importancia de la gestión del conocimiento para las empresas de construcción del Reino Unido, identificando además las principales barreras para su implementación exitosa.

• Carrillo y Chinowsky (2006), quienes estudia-ron las prácticas de gestión del conocimiento en empresas de diseño y construcción en Es-tados Unidos.

• Egbu et al. (2003), quienes llevaron a cabo un reporte para estudiar los desafíos asociados

con la gestión de los recursos de conocimiento y sus capacidades en la industria de la cons-trucción.

• Egbu et al. (2004), quienes desarrollaron una guía para introducir a un profesional de la industria de la construcción a la gestión del conocimiento.

Otras áreas de investigación se han centrado en el desarrollo de ontologías y sistemas de clasificación. En esta área son reconocidos, por ejemplo, el pro-yecto e-Cognos (COnsistent knowledGe manage-ment across prOjects and between enterpriSes in the construction domain), el cual busca desarrollar una ontología para la gestión del conocimiento en la industria de la construcción; y la clasificación Omniclass, desarrollado en Canadá por el Instituto de Especificaciones de Construcción (Construction Specifications Institute). Otros trabajos en esta área temática son las de El-Diraby et al. (2005), El-Diraby y Kashif (2005), El-Diraby y Zhang (2006) y Rezgui (2006).

El aprendizaje también ha sido objeto de algunos estudios, como los de Fu et al. (2006), Chinowsky y Carrillo (2007) y Chinowsky et al. (2007). Otros estudios se han orientado al desarrollo de sistemas que permitan almacenar y compartir conocimientos, como en el caso de Tserng y Lin (2004), o bien se han centrado en el desarrollo de mapas de conocimiento, tales como los trabajos de Lin et al. (2006) y Yang (2007). Otras líneas de investigación se han orienta-do a comprender el impacto de la tecnología en la captura de datos en terreno (Akinci et al., 2006); en la gestión de la documentación (Caldas et al., 2005) (Forcada et al., 2007); y en el desarrollo de metodolo-gías para la captura y reutilización del conocimiento generado en los proyectos (Tan et al., 2007; Kivrak et al., 2008), entre otras. Claramente esta es solo una breve mención de los diversos esfuerzos que se realizan en este ámbito en la actualidad, ya que día a día aparecen nuevas investigaciones y aplicaciones que buscan desarrollar más profundamente este enfoque.

Cuando una empresa logra implementar exitosa-mente la gestión del conocimiento, establece un medio para que la experiencia y el conocimiento sean compartidos y utilizados apropiadamente. Con esto, se puede esperar que los problemas iguales o similares que surgen en los proyectos de construc-ción, no deban ser resueltos repetidamente (Tserng

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y Lin, 2004). Ello permitiría mejorar el desempeño de la empresa y sus obras, reducir los costos y la probabilidad de enfrentar nuevamente los mismos problemas (Lin et al., 2006). Así, la habilidad para gestionar el conocimiento generado en los proyectos no solo puede ayudar a prevenir la “reinvención de la rueda” y la repetición de los mismos errores, sino que además sirve como una base para la innovación, para reducir la duración y el costo de un proyecto, mejorar la calidad, y dar una fuente relevante de ven-tajas competitivas para las empresas de construcción (Tan et al., 2007; Kivrak et al., 2008).

Conclusiones

El conocimiento es un tema que se ha estudiado a lo largo de la historia humana, pero que ha alcanzado especial connotación en los últimos años, a través de la llamada gestión del conocimiento organizacional. Bajo este enfoque, las empresas han comprendido que el conocimiento es un recurso y un activo vi-tal para su desempeño, y han generado distintas maneras de capturarlo, almacenarlo, transmitirlo y reutizarlo. Claramente, el concepto de reutilizar co-nocimiento no es nuevo, y la mayoría de las empresas de alguna forma ya lo estaban haciendo. Lo que hizo de este enfoque algo distinto fue que permitió darle una estructura clara a una actividad que se hacía de forma muy intuitiva, dándole además un mayor énfasis al conocimiento en sí mismo, jerarquizándolo por sobre la información y los datos.

En el contexto económico actual, si una empresa desea mantenerse en un cierto nivel competitivo no puede permitirse el desperdiciar recursos en rehacer trabajo o resolver problemas que ya se presentaron en proyectos anteriores, pero que nadie registró debidamente, ya que esto puede significar que su competencia se apropie de sus clientes al entregarles un servicio más rápido o de mejor calidad. Además, uno de los grandes problemas que tienen las empre-sas constructoras en la actualidad es que gran parte de su conocimiento reside en los profesionales y

técnicos que laboran en cada uno de sus proyectos. La alta rotación de personal hace que las buenas prácticas y aprendizajes se pierdan, ya que no hay una clara cultura que valore su captura y manejo. Para hacer frente a este tipo de situaciones, en di-versas empresas constructoras se han comenzado a implementar sistemas de gestión del conocimiento para hacer un adecuado uso de la experiencia ad-quirida en cada proyecto, especialmente en Europa y Norteamérica. Así, bajo esta realidad, la gestión del conocimiento bien aplicada permitiría a una empresa transmitir conocimiento entre los distintos proyectos que desarrolla, de forma de ir generando sinergia al interior de la organización, aprendiendo de los errores y aciertos de los demás, sin contar con los beneficios que esto podría traer a nivel de productividad y desempeño.

El camino no es fácil, ya que es necesario enfrentar diferentes barreras de tipo cultural y social propias de la industria, tales como el poco tiempo disponible por parte de los profesionales o el miedo a compartir el conocimiento, pero a pesar de esto, los beneficios de implementar correctamente este sistema de ges-tión superan las dificultades. En el caso particular de Chile, el interés por incorporar estos conceptos a la empresa está recién comenzando, por lo que aún hay un largo camino por recorrer, a diferencia de lo que ocurre en otros países en donde un alto porcentaje de empresas ya cuenta con sistemas estructurados que les han dado variados beneficios. El esfuerzo en este ámbito no queda solo en manos de las empresas, sino que también es necesario fomentar investigaciones en el ámbito académico que busquen soluciones que se adapten a la cultura nacional y que permitan cuantificar los beneficios reales obtenidos. Es por esto que este artículo intentó presentar una visión global de lo que es la gestión del conocimiento y su relación con la industria de la construcción, fruto de una investigación de docto-rado en el tema, para así aportar en la diseminación de estos conceptos en la industria y fomentar su desarrollo e implementación, dada la importancia que tiene para la industria.

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[56 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 46 - 58 Ferrada, X. - Serpell, A.]

Referencias

1. Akinci, B.; Kiziltas, S.; Ergen, E.; Karaesmen, I.; y Keceli, F. (2006). Modeling ad Analyzing the Impact of Technology on Data Capture and Transfer Processes at Construction Sites: A Case Study. Journal of Construction Engineering and Management, Vol.132, N°11, pp. 1148-1157.

2. Alavi, M.; y Leidner, D. (2001). Knowledge Management and Knowledge Management Systems: Conceptual Foundations and Research Issues. MIS Quarterly, Vol. 25, N°1, pp. 107-136.

3. Al-Ghassani, A.; Kamara, J.; Anumba, C.; y Carrillo, P. (2006). Prototype System for Knowledge Problem Definition. Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 132, N°5, pp. 516-524.

4. Anumba, J. C., Egbu, C. y Carrillo, P. (2005). Knowledge Management in Construction. United Kingdom: Blackwell Publishing Ltd.

5. Bourdreau, A.; y Couillard, G. (1999). System integration and knowledge management. Information System Management, Vol. 16, N°4, pp. 1-9.

6. Caldas, C., Soibelman, L.; y Gasser, L. (2005). Methodology for the integration of project documents in model-based information systems. Journal of Computing in Civil Engineering, Vol. 19, N°1, pp. 25-33.

7. Carrillo, P., Anumba, C. y Kamara, J. (2000). Knowledge Management Strategy for Construction: Key I.T. and contextual issues. Reykjavik, Iceland.

8. Carrillo, P., Robinson, H., Al-Ghassani, A. y Anumba, C. (2004). Knowledge Management in UK Construction: Strategies, Resources and Barriers. Project Management Journal, Vol. 35, N°1, pp. 46-56.

9. Carrillo, P. y Chinowsky, P. (2006). Exploiting knowledge management: The engineering and construction perspective. Journal of Management in Engineering, Vol. 22, N°1, pp. 2-10.

10. Chinowsky, P.; y Carrillo, P. (2007). Knowledge Management to Learning Organization Connection. Journal of Management in Engineering, Vol. 23, N°3, pp. 122-130.

11. Chinowsky, P; Moleenar, K.; y Ralph, A. (2007). Learning Organizations in Construction. Journal of Management in Engineering, Vol. 23, N°1, pp. 27-34.

12. Choi, B.; y Lee, H. (2003). An empirical investigation of KM styles and their effect on corporate performance. Information & Management, Vol. 40, pp. 403-417.

13. Dalkir, K. (2005). Knowledge Management in Theory and Practice. Reino Unido: Elsevier Inc.

14. Davenport, T.; y Prusak, L. (2001). Conocimiento en acción: Cómo las organizaciones manejan lo que saben. Buenos Aires: Prentice Hall.

15. El-Diraby, T.; y Kashif, K. (2005). Distributed Ontology Architecture for Knowledge Management in Highway Construction. Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 131, N°5, pp. 591-603.

16. El-Diraby, T., Lima, C.; y Feis, B. (2005). Domain Taxonomy for Construction Concepts: Toward a formal ontology for construction knowledge. Journal of Computing in Civil Engineering, Vol. 19, N°4, pp. 394-406.

17. El-Diraby, T.; y Zhang, J. (2006). A semantic framework to support corporate memory management in building construction. Automation in Construction, Vol. 15, pp. 504-521.

18. Egbu, C., Kurul, E., Quintas, P., Hutichinson, V., Aumba, C. and Ruikar, K. (2003). Knowledge Producion, Resource & Capabilites in the Construction Industry. Partners in Innovation Project (CI 39/3/709) supported by the Department of Trade and Industry, UK.

19. Egbu, C., Hayles, C, Anumba, A., Ruikar, K y Quintas, P. (2004). Getting Started in Knowledge management: Concise Guidance for Construction Consultants and Contractors. Partners in Innovation Project (CI 39/3/709) supported by the Department of Trade and Industry, UK.

20. Fernández, J. (2005). Gestión por competencias: Un modelo estratégico para la dirección de recursos humanos. Madrid: Prentice Hall.

21. Forcada, N., Casals, M., Roca, X. y Gangolells, M. (2007). Adoption of web databases for document management in SMEs of the construction sector in Spain. Automation in Construction, Vol. 16, pp. 411-424.

Page 58: revistadelaconstrucción · versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de Colina Andrade, M. -

páginas: 46 - 58 [ 57 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Ferrada, X. - Serpell, A.]

22. Fong, P.; y Chu, L. (2006). Exploratory study of knowledge sharing in contracting companies: a sociotechnical perspective. Journal of Construction Engineering and Management, Vol. 132, N° 9, pp. 928-938.

23. Fu, W., Lo, H. y Drew, D. (2006). Collective learning, collective knowledge and learning networks in construction. Construction Management and Economics, Vol. 24, pp. 1019-1028.

24. Halpin, D. (2006). Construction management. Hoboken: John Wiley.

25. Hicks, R.; Dattero, R.; y Galup, S. (2006). The five-tier knowledge management hierarchy. Journal of Knowledge Management, Vol. 10, N° 1, pp. 19-31.

26. Holsapple, C.; y Joshi, K. (2002). Knowledge Management: A Threefold Framework. The Information Society, Vol. 18, pp. 47-64.

27. Hsu, S.; y Shen, H. (2005). Knowledge Management and its relationship with TQM. Total Quality Management, Vol. 16, N° 3, pp. 351-361.

28. Jarkea, M. (2002). Experience-based knowledge management: a cooperative information systems perspective. Control Engineering Practice, Vol. 10, N° 5, pp. 561-569.

29. Kamara, J., Augenbroe, G., Anumba, C. y Carrillo, M. (2002a). Knowledge management in the architecture, engineering and construction industry. Construction Innovation, Vol. 2, pp. 53-67.

30. Kamara, J.; Anumba, C.; y Carrillo, P. (2002b). A CLEVER approach to selecting a knowledge management strategy. International Journal of Project Management, Vol. 20, pp. 205–211.

31. Kivrak, S.; Arslan, G.; Dikmen, I.; y Birgonul, T. (2008). Capturing Knowledge in Construction Projects: Knowledge platform for Contractors. Journal of Management in Engineering, Vol. 24, N° 2, pp.87-95.

32. Laudon, K.; y Laudon, J. (2004). Sistemas de Información Gerencial. México: Pearson Education.

33. Laufer, A.; Shapira, A.; y Telem, D. (2008). Communicating in Dynamic Conditions: How Do On-

Site Construction Project Managers Do It?. Journal of Management in Engineering, Vol. 24, N° 2, pp. 75-86.

34. León, J. (2004). Adquisición de conocimiento y comprensión: Origen, evolución y método. Madrid: Editorial Biblioteca Nueva.

35. Lin, Y., Wang, L.; y Tserng, H. (2006). Enhancing knowledge exchange through web map-based knowledge management system in construction: Lessons learned in Taiwan. Automation in Construction, Vol. 15, pp. 693-705.

36. Maqsood, T. (2006). The Role of Knowledge Management in Supporting Innovation and Learning in Construction. Tesis para optar al grado de Doctor en Filosofía, School of Business Information Technology, RMIT University.

37. Massmann, C.; Serpell, A.; y Ferrada, X. (2008). Gestión del Conocimiento: análisis de su desarrollo en empresas constructoras chilenas. II Encuentro Latinoamericano de Gestión y Economía de la Construcción, enero, Santiago, Chile.

38. Nitithamyong, P.; y Skibniewski, M. (2004). Web-based construction project management systems: how to make them successful? Automation in Construction, Vol. 13, pp. 491-506.

39. Nonaka, I.; y Takeuchi, H. (1999). La Organización Creadora de Conocimiento: cómo las compañías japonesas crean la dinámica de la innovación. México: Oxford University Press.

40. Paiva, E.; Roth, A.; y Fensterseifer, J. (2007). Organizational knowledge and the manufacturing strategy process: A resource-based view analysis. Journal of Operations Management, Vol. 26, N° 1, pp. 115-132.

41. Pathirage, C.; Amaratunga, D.; y Haigh, R. (2006). Developing a business case to manage tacit knowledge within construction organizations. Proceedings del Congreso “Construction in the XXI century: Local and global challenges”, Roma.

42. Perrot, B. (2007). A strategic risk approach to knowledge management. Business Horizons, Vol. 50, pp. 523-533.

Page 59: revistadelaconstrucción · versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de Colina Andrade, M. -

[58 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 46 - 58 Ferrada, X. - Serpell, A.]

43. Prabha, S. (2007). What are we managing- knowledge or information?. VINE: The journal of information and knowledge management systems, Vol. 37, N° 2.

44. Rezgui, Y. (2006). Ontology-centered knowledge management using information retrieval techniques. Journal of Computing in Civil Engineering, Vol. 20, N° 4, pp. 261-270.

45. Robinson, H.; Carrillo, P.; Anumba, C.; y Al-Ghassani, M. (2001). Perceptions and barriers in implementing knowledge management strategies in large construction organizations. COBRA Conference Papers, RICS Foundation, Glasgow.

46. Sher, P.; y Lee, V. (2004). Information technology as a facilitator for enhancing dynamic capabilities through knowledge management. Information & Management, Vol. 41, pp. 933-945.

47. Schindler, M.; y Eppler, M. (2003). Harvesting project knowledge: a review of project learning methods and success factors. International Journal of Project Management, Vol. 21, pp. 219–228

48. Sommerville, J.; y Craig, N. (2006). Implementing IT in Construction, Gran Bretaña: Taylor and Francis.

49. Spiegler, I. (2000). KM : A New Idea or a Recycled Concept?. Communications of the Association for Information Systems, Vol. 3, Article 14.

50. Stewart, R. (2007). IT enhanced project information management in construction: Pathways to improved performance and strategic competitiveness. Automation in Construction, Vol. 16, pp. 511-517.

51. Sun, M.; Howard, R. (2004) Understanding IT in construction, Reino Unido: Sponpress.

52. Tan, H., Carrillo, P., Anumba, C., Bouchlaghem, N., Kamara, J. y Udeaja, C. (2007). Development of a Methodology for Live Capture and Reuse of Project Knowledge in Construction. Journal of Management in Engineering, Vol. 23, N° 1, pp. 18-26.

53. Train, A.; y Egbu, C. (2006). Maximizing the impact of knowledge for innovation in gaining competitive advantage. Proceedings of the Annual Research Conference of the Royal Institution of Chartered Surveyors, 7-8 de septiembre, Londres.

54. Tserng, H.; y Lin, Y. (2004). Developing an activity-based knowledge management system for contractors. Automation in Construction, Vol. 13, pp. 781-802.

55. Vail, E. (1999). Knowledge mapping: Gettting Started with Knowledge Management. Information Systems Management, Vol. 16, N° 4, pp.1-8.

56. Wakefield, R. (2005). Identifying knowledge agents in a KM strategy: the use of the structural influence index. Information & Management, Vol. 42, pp. 935-945.

57. Wong, K.; y Aspinwall, E. (2006). Development of a Knowledge management initiative and system: a case study. Experts systems with applications, Vol. 30, pp. 633-641.

58. Wu, S.; Kagioglou, M.; Aouad, G.; Lee, A.; Cooper, R.; y Fleming, A. (2004). A project knowledge management tool for the construction industry. International Journal of IT in Architecture, Engineering and Construction, Vol. 2, N° 2, pp. 79-90.

59. Yang, J. (2007). Developing a knowledge map for construction scheduling using a novel approach. Automation in Construction, Vol. 16, pp. 806-815.

Page 60: revistadelaconstrucción · versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de Colina Andrade, M. -

[ 59 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Strategic Management

Applied to the

Construction Industry

Based on Intellectual

Capital Management

La Gestión Estratégica Aplicada al Sector Construcción: Una Propuesta Basada en Gestión de Capital Intelectual

Autores

ALVARADO, L. Académico Universidad Católica del NorteDoctor en Ingeniería de Proyectos, Ingeniero Civil Industrial

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

12/06/2009

15/07/2009

VARAS, M. Académico Universidad de AntofagastaDoctora en Ingeniería de Proyectos, Ingeniero Comercial

email: [email protected]

SÁNCHEZ, L. Académico Universidad de AntofagastaDoctor en Ingeniería Mecánica, Ingeniero Civil Mecánico

email: [email protected]

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[60 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 59 - 68 Alvarado, L. - Varas, M. - Sánchez, L.]

Dado el presente contexto de alta compe-titividad de mercado al que se enfrentan las organizaciones industriales, resulta de vital importancia contar con modelos efi-cientes y efectivos de estrategias de éxito empresarial, cuya aplicación no debe que-darse tan solo en un mero análisis de la situación, sino que debe lograr formular e implementar dichas estrategias, para que lleven a las empresas a mejorar su posi-ción competitiva en estos mercados. Este proceso debe incluir, por lo tanto: el análi-sis, la formulación y la implementación de estrategias de éxito, que necesariamente

Within the present context of the highly competitive market which confronts industrial organizations, it is vitally important to have efficient and effective strategic models for business success. The application of these models should not only analyse the current situation, but also should be capable of formulating and implementing strategies to improve the company’s competitive position in the market. This process must include, therefore, the analysis, formulation and implementation of successful strategies

deben estar inspiradas en el conocimien-to que crea valor. Es decir, la gestión del capital intelectual de la organización, bajo cuyo foco administrativo se encuentran: los recursos esenciales y las capacidades o competencias esenciales.

El presente paper, considerando un mo-delo de gestión estratégica centrado en la gestión del capital intelectual, describe la metodología de aplicación del modelo, en el ejercicio básico de las empresas del sector construcción: la gestión de proyectos constructivos.

and must be inspired by value creating knowledge. In other words, using the intellectual capital management of the organization, the essential resources and capacities are determined.

The present study, focussing on a strategic management model centred on intellectual capital management, describes the methodology of the model application to the management of construction projects by construction companies.

Abstract

Key words: strategic management, intellectual capital, project management.

Palabras clave: gestión estratégica, capital intelectual, gestión de proyectos.

Resumen

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1. Introducción

En un escenario económico como el actual, en el que las empresas se mueven hacia la globalización, internacionalización y alta competencia –proceso facilitado por la tecnología de la información y las telecomunicaciones– subyace un profundo cambio en los modelos de negocio: la economía mundial avanza hacia un nuevo modelo, basado en el conoci-miento por encima de los demás factores económicos tangibles.

Kogut y Zander (1996) han propuesto que “una empresa debe ser entendida como una comuni-dad especializada en la creación y transferencia de conocimiento en forma rápida y eficiente”. Esta perspectiva argumenta que las organizaciones tie-nen algunas capacidades particulares para crear y compartir el conocimiento que les puede otorgar ventajas competitivas sobre otros. Con esta nueva perspectiva se pasa de un paradigma de “apropiación del valor” a uno de “creación del valor” (Moran y Ghoshal, 1996).

Por otro lado, Grant (1998), Andriessen (2001) y Barney (2002), complementando el desarrollo de la teoría de los recursos y capacidades, hacen hincapié que en tiempos turbulentos y de grandes cambios –tanto en la tecnología como en las necesidades de los clientes y de la industria–, las ventajas com-petitivas sostenibles se deben fundamentalmente a los recursos y a las capacidades, sobre todo a las capacidades o competencias esenciales, que en ter-minología de Andriessen, representan a un conjunto coordinado de activos intangibles que constituyen las raíces de las ventajas competitivas sostenibles de la empresa.

Diversos autores han estudiado temas relacionados con el capital intelectual (Andriessen, 2001; Viedma, 2003; Ulrich et al., 1999), la gestión del conoci-miento (Nonaka, 1995; Wiig, 1997; Bueno, 1998) y la competitividad (Porter, 1980; Hamel y Parlad, 1990; Barney, 2002), tanto desde un punto de vista estratégico como operativo.

No obstante, no se observó ninguna aplicación con-creta de estos temas en el sector de la construcción ni en el aporte de las agrupaciones empresariales en el desarrollo del capital intelectual en las empresas que la componen.

En este contexto surge la siguiente pregunta: ¿cómo tiene que ser el proceso de formulación estratégica en las empresas del sector de la construcción para mejorar su competitividad?

Por lo anterior, este estudio tiene por objetivo des-cribir un modelo de análisis estratégico, dirigido hacia las empresas constructoras, de modo que estas puedan detectar y desarrollar las competencias y las capacidades esenciales, enmarcadas en el proceso de creación de valor en cada uno de los proyectos que ejecuten, de modo que la capitalización de este proceso lleve a la empresa constructora hacia las ventajas competitivas sostenibles.

La idea fundamental de esta nueva forma de gestio-nar las estrategias de éxito es centrar este proceso en la gestión del capital intelectual, el cual involucra la gestión de los productos o servicios, las actividades y finalmente de las competencias y capacidades esenciales en el proceso de creación de riqueza que desarrolla la empresa. De esta forma se busca elimi-nar los criterios subjetivos e intuitivos, racionalizando el proceso de gestión estratégica.

2. Marco teórico

Durante las últimas cuatro décadas, las teorías rela-cionadas a la estrategia empresarial han experimen-tado un profundo y rápido desarrollo, su estudio se ha caracterizado por una diversidad de enfoques, pero sobre todo habría que destacar la influencia de la praxis de la dirección de la empresa

Actualmente, subyace una visión que considera que la gestión estratégica a la hora de justificar la ob-tención de ventajas competitivas sostenibles y lograr una excelencia empresarial tiene su mayor ímpetu en los aspectos internos de la empresa más que en los externos, bajo este contexto se presentan la teoría de los recursos y las capacidades y la gestión del capital intelectual como principales motores de una estrategia empresarial exitosa.

Así, el éxito en las empresas es descrito por diver-sos paradigmas de estrategia empresarial, donde destacan: el “Resource Based View”, desarrollada por Hamel y Prahalad (1990), Grant (1991), Barney (1991, 1997) y otros; y el “Knowledge Based View”, planteada por Grant (1998), Teece (1997) y otros.

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páginas: 59 - 68 Alvarado, L. - Varas, M. - Sánchez, L.]

Estos paradigmas consideran que los recursos y las capacidades de las empresas son la base para conseguir una mejor posición competitiva, donde la gestión de los recursos intangibles que crean valor (gestión del capital intelectual), es el proceso que debe ser considerado como clave para la obtención de las ventajas competitivas sostenibles.

No obstante, los recursos intangibles por sí solos no pueden crear valor (Viedma, 2005), por lo que resulta evidente que la gestión del capital intelectual debe involucrar el desarrollo y detección de las actividades de negocio esenciales para el éxito de las firmas. Este proceso se apoya en el “Activity Based View”, en el que se consideran: el “análisis de la cadena de valor en el proceso de negocio”, el “análisis de las cinco fuerzas competitivas” y el “análisis FODA”, todos ellos propuestos por Michael Porter (1980, 1985).

Entonces, el análisis estratégico acorde a lo mencio-nado anteriormente debe considerar dos tipos de análisis respaldados en diferentes teorías: la teoría estructural y la teoría de los recursos y capacidades de la empresa. Ambas se deben complementar para

Figura 1 Bases de la ventaja competitiva (Fuente: Alvarado, 2005)

obtener un análisis FODA basado en criterios obje-tivos producto de los procesos desarrollados y así evitar su conformación mediante información de carácter meramente intuitivo.

La Teoría Estructural se basa en el modelo Estruc-tura-Conducta-Resultados, en el cual se destaca la relación que existe entre el ejercicio de poder de mercado de las organizaciones y su rentabilidad, donde los aspectos claves para obtener beneficios ex-traordinarios son: las barreras de entrada, el número y tamaño de las empresas presentes en la industria, el nivel de diferenciación de los productos y el tipo de elasticidad de la demanda.

Por otro lado, la Teoría de los recursos y capacida-des fundamenta su atención en la empresa misma, centrándose en el análisis de los recursos valiosos a partir de los cuales se obtienen beneficios extraor-dinarios. Este último enfoque es el más exitoso a la hora de alcanzar Ventajas Competitivas Sostenibles (VCS); sin embargo, se debe complementar con la anterior para obtener una visión completa tanto a nivel externo como a nivel interno (Figura 1).

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3. Metodología

La estrategia empresarial o la gestión estratégica involucran las etapas de: Análisis Estratégico, Formu-lación de Estrategias y la Implantación de Estrategias, como se muestra en la Figura 2.

3.1 Análisis estratégico

Se inicia por la declaración de la visión, misión y va-lores, lo que indicará el camino de mediano y largo plazo que la empresa quiere seguir y cómo lograr lo planeado.

Luego, para estudiar el análisis interno y externo se deben integrar la Teoría Estructural (Análisis FODA, Fuerzas competitivas, estrategias genéricas, etc.) con la Teoría de los Recursos y Capacidades en el proceso de análisis y formulación estratégica.

El modelo de Porter permite el análisis de los sec-tores industriales, de ahí que se identifiquen ade-cuadamente las oportunidades y amenazas (análisis externo) a las que se expone una empresa. Si a este modelo se le suma el análisis de: estrategias genéricas, los factores claves de éxito del sector, los modelos de excelencia empresarial, el capital social y el aporte de diversas agrupaciones empresariales, puede sintetizarse un pertinente proceso de Inteli-gencia competitiva, que incluye los aspectos más relevantes del análisis externo.

Por lo tanto, se puede señalar que un análisis estra-tégico adecuado tiene que incluir todos los aspec-tos relacionados al análisis externo, sintetizados en el proceso de inteligencia competitiva, y aquellos aspectos contemplados en el análisis interno de la empresa, desarrollado en función de la teoría de los

recursos y capacidades. En concordancia con todo lo anterior se deben encontrar las “Bases Empresa-riales” que constituirán los principios, valores, visión y misión de la organización. Es así como la teoría estructural, la teoría de recursos y capacidades y las bases empresariales permitirán desarrollar de una manera racional y objetiva el análisis FODA a partir del cual se puede desprender el análisis competitivo que llevará a formular las estrategias de éxito de la firma, como se muestra en la Figura 3.

3.2 Formulación de estrategias

Para formular estrategias, Aaker (1989) identifica la ruta para obtener ventajas competitivas sostenibles, como un proceso de dirección de activos (intangibles y tangibles) y capacidades, el cual involucra tres etapas:

1) La identificación de activos relevantes y capaci-dades mediante la observación de éxitos y fraca-sos;

2) La selección de aquellos activos y capacidades que serán relevantes para las necesidades futuras del mercado;

3) La implantación de programas que desarrollan, mejoran y/o protegen esos recursos y capacida-des.

Para el caso del estudio de las fortalezas y debilidades de la empresa (análisis interno), que es el de nuestro interés, se encuentra el modelo VRIO desarrollado por Barney (2002). Este modelo se apoya en los funda-mentos teóricos desarrollados por la teoría de recursos y capacidades. Bajo esta misma idea, Barney (1991)

Figura 2 El proceso de dirección estratégica(Fuente: Navas y Guerras, 1998)

Figura 3 Proceso de análisis estratégico(Fuente: Elaboración propia)

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Tabla 1 El modelo VRIO (Fuente: Adaptado por Alvarado 2005 desde Barney, 2002)

desarrolla las relaciones mostradas en la Figura 4, en la que se destacan los principales modelos o teorías utilizados para el análisis interno y externo. Para Bar-ney (1995), el análisis externo e interno de la empresa no son substitutos sino complementarios.

El modelo VRIO está estructurado en base a cuatro preguntas cuyas respuestas determinan si un recurso o capacidad es una fortaleza o debilidad (Barney, 2002). Por medio de la Tabla 1 se muestran estas relaciones, acordes a las siguientes preguntas.

La pregunta del valor: ¿Los recursos y capacida-des de la empresa le permiten a responder a las oportunidades y amenazas del ambiente?

La pregunta de la rareza: ¿Es un recurso contro-lado actualmente por solo un número pequeño de empresas competidoras?

La pregunta de la imitabilidad: ¿Las empresas sin el recurso se enfrentan a desventajas en costes para obtenerlo o desarrollarlo?

La pregunta de la organización: ¿Las políticas y procedimientos de la empresa están organizados para apoyar la explotación de sus recursos valua-bles, raros y costosos de imitar?

De las consideraciones expuestas en el apartado an-terior se desprende que la empresa excelente, o sea la que consigue beneficios extraordinarios gracias a que goza de ventajas competitivas, fundamenta su excelencia en estrategias bien formuladas y sobre todo bien implantadas. Asimismo la formulación y ejecución de estrategias de éxito se apoya principal-mente en los recursos intangibles, o dicho de una forma más precisa, en las competencias esenciales, capacidades esenciales o capital intelectual. A su vez, y en la mayoría de los casos, el capital intelectual se considera como la combinación de los recursos humanos, organizacionales y relacionales de una empresa.

De acuerdo con Wiig (1997), “La gestión del capital intelectual se centra en la construcción y gestión de los activos intelectuales desde una perspectiva empresarial estratégica y gerencial, con algunas derivaciones tácticas. Su función es considerar en su conjunto la totalidad del capital intelectual de la empresa”. En cambio, “La gestión del conocimiento

Figura 4 Relación entre: el análisis tradicional FODA, el modelo basado en recursos y modelos del estudio

de la industria (Fuente: Barney, 2002)

Evaluación de los recursos y capacidades Análisis competitivo

¿Sonvaliosos?

¿Son raros?¿Son

costosos de imitar?

¿Sonexplotados por

la empresa?

Implicaciones competitivas

Resultado económico

Posición com-petitiva

No - - Muy pocoDesventajacompetitiva

Debajo de lo normal

Debilidad

Sí No - PocoIgualdad

competitivaNormal Fortaleza

Sí Sí No MedianamenteVentaja

competitivatemporal

Arriba de lo normal

Fortaleza y competencia

distintiva

Sí Sí SíMuy

explotados

Ventaja competitiva sostenible

Arriba de lo normal

Fortaleza y competen-

cia distintiva sostenible

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tiene, por otro lado, una perspectiva táctica y ope-racional; es más detallada y se centra en facilitar y gestionar aquellas actividades relacionadas con el conocimiento, tales como su creación, captura, transformación y uso. Su función es la de planificar, poner en práctica, operar, dirigir y controlar todas las actividades relacionadas con el conocimiento y programas que se requieren para la gestión efectiva del capital intelectual”.

A partir de estos elementos se puede configurar un proceso de benchmarking estratégico y competitivo que incluya el análisis VRIO y la receta de negocio exitosa, los que se desarrollarán tanto en función de la propia organización como en función del mejor competidor. De esta forma se podrán configurar una serie de objetivos tanto tácticos como estraté-gicos destinados a mejorar la competitividad de la empresa, tomando como base el anterior proceso de análisis estratégico. En la Figura 5 se desarrolla el proceso de formulación estratégica considerando las aportaciones anteriores, provenientes tanto de un análisis teórico como de la validación empírica en el sector construcción

3.3 El proceso de implementación estratégica

Acorde a lo expresado en las secciones anteriores, la empresa excelente, o sea la que consigue beneficios extraordinarios gracias a que goza de ventajas com-

petitivas, fundamenta su excelencia en estrategias bien formuladas y sobre todo bien implantadas.

Una vez que la estrategia de la empresa ha sido adecuadamente formulada entra el “Balanced Sco-recard” (Kaplan y Norton, 1992), para ayudar en el proceso de implantación de la misma.

El “Balanced Scorecard” se basa fundamentalmente en un concepto muy simple que consiste en contem-plar una empresa desde cuatro perspectivas que se consideran vitales, a saber: la perspectiva financiera, la perspectiva de proceso interno, la perspectiva de cliente y la perspectiva de aprendizaje y crecimiento.

A continuación, en la Figura 6, se presenta la estruc-tura donde se destacan los procesos asociados a la implementación estratégica.

4. Validación empírica

Como una forma de generar una metodología con-sistente y con resultados más pertinentes, se funda-menta una validación empírica para este efecto.

4.1 Metodología

De acuerdo a las definiciones dadas por Yin (2002), la investigación correspondió a un estudio de casos

Figura 5 Proceso de formulación estratégica(Fuente: Elaboración propia)

Figura 6 Proceso de implementación estratégica(Fuente: Elaboración propia)

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múltiples, y por lo tanto su diseño corresponde a un multicaso integrado, ya que se analizó, en cada caso, las siguientes unidades: agrupación empresarial, empresas constructoras asociadas a la agrupación y otras entidades (Figura 7). La investigación con-templó la realización de “replicaciones literales”, es decir, se buscó predecir y ratificar los resultados empíricos similares durante el desarrollo de cada caso. No obstante, la investigación en los casos se fue enriqueciendo del estudio del caso anterior, partiendo de una apropiada base teórica.

Como la investigación se apoyó en un diseño multi-caso integrado, se realizaron encuestas a 20 empre-sas constructoras en los casos de Cataluña y Santiago de Chile, respectivamente. Además, se consideró la realización de diversas entrevistas a las agrupaciones empresariales y a otras entidades en los tres casos.

4.2 Resultados

De acuerdo al estudio empírico, se validó la impor-tancia que tienen las agrupaciones empresariales en el análisis externo de cualquier empresa. El análisis externo tiene como principal finalidad que tanto las agrupaciones empresariales del sector como las empresas puedan aprovechar las oportunidades y anteponerse a las amenazas del medio.

También se ha ratificado la importancia de los gru-pos estratégicos y de la cadena de valor del sector. Respecto al análisis estratégico (basado en las cinco fuerzas competitivas de Porter) es de vital importan-cia para el sector analizar el riesgo que recae en el poder de negociación de los principales clientes y en la rivalidad entre los competidores.

A partir del análisis de la evidencia en la que se indicó la alta importancia que tiene, tanto para las empresas como para las agrupaciones empresaria-les consultadas, el conocimiento del mercado y del sector, se decidió incluir una unidad denominada inteligencia competitiva, la cual es una labor que de-bería realizar cada una de las empresas, para conocer qué productos o servicios requiere el mercado y los principales requerimientos tanto de los clientes como de los proveedores. Las agrupaciones empresariales colaboran en el proceso de inteligencia competitiva que desarrollan las empresas facilitándoles las rela-ciones y la información que se generan tanto en el mercado como en el sector.

La propuesta del modelo es que las empresas deben fundamentar su competitividad en sus recursos y capacidades. Esta propuesta fue ratificada por el hecho que la mayoría de las empresas calificaron a sus recursos intangibles como los máximos respon-sables en el éxito de su empresa. No obstante, las mismas empresas consideran el conocimiento del mercado y del sector como muy importante en la competitividad de sus empresas, por lo cual se debe considerar el desarrollo de un proceso de inteligencia competitiva, donde se determine lo que quiere el mercado y los clientes: en función de este proceso se debe realizar un análisis de los recursos y capaci-dades de la empresa.

El desarrollo de los recursos y capacidades en el proceso de creación de valor, basado en las activi-dades de negocio esenciales, se puede apoyar en un proceso de gestión del conocimiento donde se pueda maximizar y compartir este conocimiento esencial que crea valor, a través de un proceso de aprendizaje organizativo que conduzca a la obtención y desa-rrollo de las competencias y capacidades esenciales de la empresa. De acuerdo al estudio de campo, las empresas valoran la capitalización de la experiencia de los proyectos ya realizados y el conocimiento de los empleados como fuente directa de conocimiento estratégico.

La evidencia empírica indica algunos aspectos claves para que las empresas puedan mejorar su competiti-vidad, como es el caso de la utilización de la I+D+i, tanto en los procesos como en los productos que desarrolle la empresa. Por último cabe destacar la alta importancia que tienen las TIC, puesto que las empresas las catalogan como un elemento necesario para poder mantener o mejorar la competitividad.

Figura 7 Diseño multicaso integrado(Fuente: Elaboración propia a partir de Yin, 2002)

NOTA: CCOC se refiere a la Cámara de Contratistas de Obras de Cataluña; CCCV se refiere a la Cámara de Contratistas de la Comunidad Valenciana; y CChC se refiere a la Cámara Chilena de la Construcción.

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5. Consideraciones relativas a las empresas constructoras y al sector

construcción

Para el mejoramiento del sector es imprescindible el mejoramiento de las PyME, ya que operan comúnmen-te como subcontratistas o proveedores de productos o servicios ante las grandes empresas, las cuales en general han derivado hacia la “gestión del proyecto” como actividad esencial del negocio. Por lo tanto, es fundamental que las PyME mejoren su productividad y competitividad, desafío en el que las agrupaciones empresariales tienen un importante rol, donde resulta clave el conocimiento del mercado, los requerimientos de los clientes y la información respecto a la mejor competencia. Como se había mencionado, lo pueden realizar a través de un proceso de benchmarking y de inteligencia competitiva en su grupo estratégico.

Una vez que las empresas cuenten con esta valiosa información podrán determinar qué productos o servicios desarrollar. Luego pueden continuar con el proceso de formulación estratégica determinando sus actividades de negocio esenciales, y en función de esto determinar qué competencias y capacidades deben desarrollar para lograr un producto o servicio competitivo y con una alta productividad en sus pro-cesos. Así podrán enfrentar al mercado exitosamente y procurar desarrollar un proceso de outsourcing entre las PyME y las grandes empresas, donde estas destaquen la calidad del servicio en las primeras.

En las empresas constructoras donde fue aplicado el modelo, el recurso más importante en la com-petitividad resultó ser el capital humano, ya que lo consideran como la principal fuente de riqueza. Es imprescindible, entonces, una adecuada gestión de personas, contradiciendo el parecer que en el sector los recursos tangibles (equipos, máquinas, materiales y otros) son lo más importantes en la competitividad de las empresas.

A pesar de la conciencia que existe en el sector respecto a la importancia de los intangibles, y fun-damentalmente del capital humano, en las empresas se debe evitar “la moda” de simpatizar solo en el discurso y en el papel con su relevancia. Por lo que se deben concentrar los esfuerzos en mejorar las competencias y capacidades esenciales del personal considerado clave en las actividades de negocio esenciales, siendo esto fundamental para mejorar la competitividad de las empresas.

Los procesos asociados a la gestión del capital intelec-tual y del conocimiento son considerados como muy importantes para su competitividad por las empresas consultadas; de hecho, la mayoría que presenta una alta competitividad también presenta un alto desarrollo de su gestión del conocimiento y del capital intelectual. Finalmente, en el sector la adopción de modelos de aplicación estratégica se puede ver estimulada con la exigencia de estos por parte de los principales clientes. En el caso de las grandes empresas, las administracio-nes públicas y los principales clientes privados podrían exigir una certificación integrada en calidad, medio ambiente y seguridad, a las que también se podría agregar la responsabilidad empresarial. Por su parte los principales clientes de las PyME podrían exigir una “certificación propia” otorgada por las agrupaciones empresariales o alguna entidad de su capital social. En ambos casos se podría conformar un filtro que eviden-temente iría en beneficio de las empresas que buscan la excelencia empresarial y en la mejora del prestigio del sector por la entrega de proyectos de calidad.

6. Conclusiones

En la actual economía del conocimiento, la excelencia empresarial depende de estrategias bien formuladas y sobre todo bien implantadas. El modelo desarrollado es una propuesta de formulación o diseño de estrategias para las empresas constructoras y el cual puede ser recomendado por las diferentes agrupaciones empre-sariales del sector, de la misma forma que hoy en día recomiendan diversos modelos de implementación de estrategias, tales como el Balanced Scorecard y el mo-delo de Empresa Competitiva. Por lo tanto, a la hora de fundamentar las ventajas competitivas sostenibles, las empresas deberían considerar primero su efectividad, la cual se traduce en la formulación de estrategias que dependen de las actividades de negocio esenciales a realizar y de sus recursos y capacidades esenciales. Además, en este análisis se debe considerar previamen-te las necesidades del mercado y del sector, facilitado a través de un proceso de inteligencia competitiva.

La exitosa gestión del capital intelectual garantizará una mejora en la competitividad de las empresas cons-tructoras, debido principalmente a la capitalización de la experiencia desde los proyectos desarrollados. Dicha implicancia es totalmente traspasable a todo tipo de organización; ahí radica la importancia de la gestión del capital intelectual para la mejora continua en las organizaciones regionales y nacionales.

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páginas: 59 - 68 Alvarado, L. - Varas, M. - Sánchez, L.]

Referencias

1. Alvarado Acuña, Luis (2005). Diseño de un Modelo de Agrupación Empresarial para Facilitar el Desarrollo del Capital Intelectual en las Empresas que lo Componen. Escola Técnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona, Universitat Politécnica de Catalunya.

2. Barney, J.B. (1991). “Firm Resources and Sustained Competitive Advantage”, Journal of Management. 17, pp. 99-120.

3. Barney, J.B. (1997). “Gaining and Sustaining Competitive Advantage”, Addison-Wesley, Reading. Barney, J, B. (2002). Gaining and sustaining competitive advantage. 2a ed. New Jersey: Prentice Hall.

4. Dubin, R., (1978). Theory Building. Second ed. Free Press, New York.

5. Grant, R. M. (1998). “Dirección estratégica. Conceptos, técnicas y aplicaciones”. Madrid: Ediciones Civitas. Versión en inglés. Grant, R. M. (1992). Contemporary strategy analysis: concepts, techniques, applications. Cambridge MA: Basil Blackwell.

6. Hamel G.; Prahalad, C.K. (1990). “El propósito estratégico”. Harvard – Deusto Business Review. Primer semestre 1990, pp. 75-94.

7. Hamel G.; Prahalad, C.K. (1990).“The core competence of the corporations”. Harvard Business Review. Vol. 68, Nº 3, pp. 79-91.

8. Nahapiet, J.; Ghoshal, S. (1998). “Social capital, intellectual capital, and the organizational advantage”. Academy of Management Review. 23:242-266.

9. Nonaka I. (2000). “La empresa creadora de conocimiento”, Harvard Business Review, Deusto.

10. Porter, M. E. (1980). Competitive Strategy. Free Press. New York.

11. Porter, M. E. (1985). What is Strategy? Harvard Bussines Review.

12. Quinn J.M. (1992). The intelligent enterprise: A knowledge and service – based paradigm for industry. New York, the free press.Teece, D. J.; Pisano, G.; Shuen, A. (1997). “Dynamic capabilities and strategic management”. Strategic Management Journal. 18 (7): 509-533.

13. Viedma, J.M. (2001). “IICBS Innovation Intellectual Capital Benchmarking System”. World Congress on Intellectual Capital Readings. Butterworth Heinemann. Edited by Nick Bontis, pp. 243-265.

14. Viedma, J.M.(2003). “In search of an Intellectual Capital General Theory”. Electronic Journal of Knowledge Management (EJKM). Vol.1 Issue 2 December 2003, pp. 213-226. ISSN: 1479-4411. EJKM is published by Academic Conferences International Limited Curtis Farm, Kidmore End, Nr Reading RG4 9AY, England.

15. Viedma, J.M.(2005). “Intangibles y Excelencia Empresarial en el Contexto de la Economía del Conocimiento”. Primer Congreso Catalán de Contabilidad y Dirección. Barcelona.

16. Yin, R. K. (2002). Case Study Research. Design and Methods. 3rd ed. Thousands Oaks, CA: Sage.

17. Zack M. (1999). Knowledge and strategy. Butterworth Heinemann. USA.

Page 70: revistadelaconstrucción · versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de Colina Andrade, M. -

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Indicadores de Desempeño

en la Industria de la

Construcción en el Reino

Unido: Usando Sistemas

Dinámicos para Entender el

Incumplimiento de Metas

KPIs in the UK’s Construction Industry: Using SystemDynamics to Understand Underachievement

Autoras

ROBERTS, M. MSc BEngSenior Engineer, Parsons Brinckerhoff

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

18/05/2009

23/06/2009

LATORRE, V.. AcademicEscuela de Construcción CivilFacultad de Ingeniería Pontificia Universidad Católica de ChileAssociate of the Higher Education Academy, UKPhD Candidate, University of Plymouth, UK

email: [email protected]

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In 1998 Egan set overall goals for the improvement of the construction industry in the UK. The improvements proposed have not been met. It is necessary to the identify the reasons by which the construction Industry is unable to achieve these goals, in order to implement the relevant measures to ensure the UK meets international performance standards and achieves its potential.

En 1998 Sir John Egan propuso metas para el mejoramiento de la industria de la construcción en el Reino Unido. Estas mejoras propuestas no se han cumplido. Resulta necesario identificar las razones por las cuales la industria de la construcción es incapaz de alcanzar estas metas, de modo de implementar las medidas adecuadas para asegurar que el Reino Unido alcance niveles in te rnac iona les de desempeño y desarrolle su potencial.

This paper crit ical ly analyses current use of KPIs within different contexts and identifies reasons as to why they serve purposes for which they were not intended. Bui lding upon it, this paper applies System Dynamics theory in order to explain underachievement. Finally, recommendations and KPIs are proposed.

Este artículo analiza críticamente el actual uso que se les da a los indicadores de desempeño dentro de dist intos ámbitos, identificando las razones por las cuales estos indicadores no sirven para el propósito que inicialmente se les dio. Basándose en lo anterior, este artículo aplica teoría de sistemas dinámicos para explicar la incapacidad de cumplir con las metas. Finalmente, recomendaciones e indicadores son propuestos.

Resumen

Palabras clave: construcción, sistemas dinámicos, indicadores.

Key words: construction industry, system dynamics, KPIs.

Abstract

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Background

The Construction Industry is an important contributor to the economy of the UK (Barr, 2004; Strategic Forum, 2002), and after the current downturn it is expected to double its size (CIOB, 2009). In 2008, the industry’s output in the UK was over £82 billion, equivalent to 6 % of the Gross Domestic Product (Office for National Statistics, 2009). The British government, identifying problems within the Construction Industry, has sought to shape and influence the workings of the industry with the publication of numerous reports over several years (Langford and Murray, 2003). During the 1990’s the government commissioned two influential reports, Latham’s “Constructing the Team” (1994) and Egan’s “Rethinking Construction” (1998). Both contributed to the increasing recognition by the industry that improvements and change were required. Both reports are seen as responsible for the industry’s current efforts to create an environment of continuous improvement coupled with initiatives, which are intended to provide step changes in the performance of the Construction Industry. Egan set the first quantifiable targets to challenge the Construction Industry (Barr, 2004). These targets propose annual incremental percentage change per year (Egan, 1998). In order to meet those targets, it became critical to measure the performance of the Construction Industry and to track the improvements due to the adoption of those initiatives. This led to the development and proliferation of Key Performance Indicators (KPIs) for the industry. These KPIs have been developed in order to measure the performance of construction projects in relevant areas, such as client satisfaction (product and service), defects, cost predictability (project, design, construction), time predictability (project, design, construction), profitability, productivity, safety, cost and time.

Research problem

Despite efforts made by the British government and private companies within the Construction Industry, the goals set by the Egan Report (1998) have not been met. The construction industry is underperforming. Identifying the obstacles to meeting these goals allows the UK’s Construction Industry as a whole to develop the strategies which will enable the changes required to achieve the performance desired.

Methodology

This article is the first of two papers which present a research project developed in order to identify the obstacles which prevent the achievement of the overall performance desired for the UK’s Construction Industry. The first paper is a critical appraisal of KPIs within a wider context, along with an attempt to apply the existing System Dynamics theory to explain this underperformance phenomenon. The second paper includes the analysis of qualitative data obtained from construction managers which is used to triangulate results; it will be published at a later date.

In order to identify the relevant theories which would allow explaining the UK’s Construction Industry underperformance (or inability to meet its goals), this research has applied a two-stage approach. The first stage involves the comparative analysis of the effectiveness of KPIs within different wider contexts. The second stage involves identifying theoretical elements which help to explain the industry’s underperformance, and determining whether those theories are suited to the problem.

Scope

In this first paper, it is necessary to use historical quantitative data, obtained from governmental sources. This relevant data is used to analyse and later explain the performance of the UK’s Construction Industry over a period of 9 years (1999-2007).

Performance measurement systems

The implementation of a workable performance measurement system into the project is essential to allow data from each project to be easily collected. This enables the possibility of providing timely feedback to the project team, and allows comparison with the overall performance of the industry. However, even when performance measurement systems are designed correctly, the implementation is a problematic stage (Neely, 1999). This section analyses the use of KPIs within several wider contexts: Benchmarking, conversion curves, the construction company’s objectives, KPIs being lagging measures, the lack of valid measurement guidelines, the influence of contract modalities, and accuracy of results.

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Benchmarking

Benchmarking is used in order to improve the overall performance of an industry. The objective of benchmarking is the adaptation of better practices that lead to superior performance (Department for Business Enterprise and Regulatory Reform, 2009; Benchmarking Index, 2007); helping to improve process effectiveness, product quality and service delivery (Office of Government Commerce, 2009).

Benchmark ing mode l s f rom the Off i ce o f Government Commerce (2009), Audit Commission (2000), Publ ic Sector Benchmarking Serv ice (2006) and Beatham et a l . (2004) , prov ide step-by-step guides to benchmarking. Within those benchmarking systems, KPI measurement and results are only a part of the process. For example, the 8-stage process for benchmarking from the Audit Commission (2000) considers defining and collecting KPIs within one stage of the overall process. Other important phases in the benchmarking process are, for example, to recognise which process to target and to establish and adopt initiatives that provide better results. The two latter allow the benchmarking process to be more effective within a wider scope. Therefore, KPIs can provide only a partial view of the overall performance improvement process.

Conversion curves (not a good way to benchmark)

A factor which has an impact on overall performance scores is conversion curves (Barr, 2004). Conversion curves are cumulative frequency distribution curves of Construction Industry performance (Print, 2006), as shown in Figure 1.

There are two effects from using these ogive curves. Firstly, the central section with the flattest gradient, where most results are likely to fall, allows the maximum performance improvement from the smallest increase in raw data. Hence, the area that most respondents fall into is the area that will deliver the biggest increases in benchmark scores for the smallest increments of data input. Increased difficulty in improving performance is not likely to occur until several iterations of the benchmarking framework.

Secondly, when performance approaches the 80% to 85% area, the increase in input has to be significantly greater to achieve smaller returns. This encourages a bunching of projects in the central flatter section. This performance is fed back into the production of the annual KPI survey data that accentuates the shape of the ogive curve (Barr, 2004). Although these curves provide a good overview of performance results, they promote the achievement of benchmarks below 90%.

Figure 1 Defect conversion curves (Print, 2006)

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Construction company’s objectives

Clients have used KPI results as a measure to assess companies, in order to determine whether they would work with a company or not. This has shifted the objective of KPIs from being an internal tool to improve performance, to one which enables to market the company. This has had a negative effect on project performance; the impact has been two-fold: it has promoted the use of KPIs for marketing purposes, and it has focused on measuring aspects which are not conducing to improving the project’s performance. When staff are required to measure performance for marketing purposes instead of improving the engineering and management processes, they lose the positive motivation factor of measuring processes over which they have control and can implement new initiatives. Furthermore, KPI data collection without actions being taken based on those results are a time-wasting exercise and should be avoided (Beatham et al., 2004).

Applying a market-oriented perspective means emphasising on measuring the outcome of processes which may not be relevant the overall performance of a project. Losing, therefore, the opportunity to improve the performance of the project, and the overall performance of the construction company (Beatham et al., 2004). In fact, Kaplan and Norton (1996) argue that performance measurement systems should be developed from the objectives of the project (not vice-versa), and that these measures or KPIs should be aligned with the company’s strategy.

KPIs are lagging measures

The most significant issue with KPIs is that they are lagging measures; they do not offer the opportunity to change the path of the project (Beatham et al., 2004). Lagging measures assess complete performance results and as such provide historical information. Hence, they cannot contribute either to the project’s decision-making process or to improving project’s results. In fact, most of the processes of measurement are, in reality, just recording the history of the project and normalising it in order to compare it with the market’s KPIs. It is rarely collected fast enough or in time to be used within the time frame of the project (McClements et al, 2002). Leading measures, in contrast, do offer the opportunity to

change and adopt initiatives to correct measured results within project time. For example, the Respect for People indicators (Office for National Statistics, 2008) are leading indicators, which are the best at providing information to the project team within the project time (Beatham et al, 2004; Swann and Kyng, 2004). In fact, Beatham et al (2004) consider it a need to have a KPI system which contributes to the decision-making process; KPIs must provide early information as they should assist this process. This enables change within the project time and guarantees that the chosen KPIs are relevant to the project objectives and measures the optimal process.

Lack of valid measurement guidelines

The inexistence of appropriate measurement guidelines leads to inaccuracy in the measurement and results. In fact, two different approaches to measurement, equally correct in their own way, will produce different results. In Figure 2, at the Commit to Construct point (B) the design may only be 75% complete, as can occur on, for example, Design, Build, Finance and Operate (DFBO) contracts. In contrast, on a Lump Sum contract at the same stage, the design will be almost 100%. Then, for the purpose of KPI measurements, if point B is the stage until which design is measured, the results obtained from these two contract modalities are not comparable to each other.

These results cannot be aggregated to form the headline KPIs nor even as a comparator between two projects within a company. The lack of validation

Figure 2 Key project stages(ONS, 2008)

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and guidance on issues such as contract modalities undermines the use of KPIs as a dependable measurement tools for performance (Department of Trade and Industry, 2006). Without a validated method of measuring continuous improvement, the industry lacks the evidence to support its push on, for example, partnering initiatives (Barr, 2004). Initiatives such as comparing like-for-like projects have only been launched recently; their effectiveness has not yet been demonstrated. Furthermore, it is only available to subscribers (KPIzone, 2009).

Cost and time KPIs can only be of real use when projects are comparable in a direct manner, with same units. When the differences between projects and the comparator are many, the results are inaccurate. One of the distinguishing features of the Construction Industry is that each project can be considered to be a prototype; the number of directly comparable projects can be difficult to find. This hinders the application of cost and time KPIs within acceptable levels of accuracy (Swann and Kyng, 2004).

Specifically for the time for construction KPI, measured as the change in the current normalised construction time of a project at commit to construct (point B in Figure 2) compared with one year earlier, expressed as a percentage of the one year earlier forecasted time (ONS, 2008), is an example of the Construction Industry’s KPIs to which measurements can be benchmarked. It addresses issues concerning the client and the final end project, but do not contribute to the knowledge of the individuals making decisions within the construction process; neither it contributes to the decision-making process of the project manager within project’s time.

Accuracy of UK national data sets

The KPI framework has been criticised for its lack of transparency and accuracy (Green and May, 2003). Many companies do not audit their KPI systems (Swann and Kyng, 2004). This raises issues of whether results can be trusted, and if they are a valid reflection of the state of Construction Industry. Key aspects of performance measurement systems, such as procedure and consistency of data collection; documentation of the overall process; adequacy of result for comparison purposes; possibility of KPI aggregation for providing construction company’s indicators, require validation through the use of

third party audit trails to ensure validity and rigor of the KPI system in its current format. Barr (2004) estimated KPI’s highest level of accuracy that can be reliably expected is between +5% and +10%.

The KPI report for the Minister for Construction states that companies can take individual KPIs and adapt them to suit needs of specific projects. This allows flexibility for the construction company to identify particular aspects and the relevant indicators, however it creates a scenario which prevents projects from benchmarking against industry standards. It is unlikely that these specifically adapted KPIs can contribute to measuring overall industry standards (KPI Working Group, 2000). In fact, Swann and Kyng (2004) argue that KPIs are rough indicators, and as such should not be considered accurate scientific tools of measurement. If this is the case, there is yet another reason to examine how performance measurement systems used within the project time can be used to achieve project objectives.

Analysis of Industry Performance Results Against Egan Targets

The published KPI results from Constructing Excellence from 1999 to 2007, converted into percentage change per year and compared with the Egan targets, shown in Figure 3, for each KPI show that the UKs Construction Industry has failed to meet the targets proposed initially (Figure 4 and Figure 5), with the exception of Profitability (Figure 4).

Figure 3 Egan targets (1998)

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Both time and cost reductions have not conformed to Egan targets and show a cumulative increase since 1999. The percentage change in cost was decreasing prior to the start of measurement but rose for 4 years before falling to just above the level of 1999 in 2007. Time also shows a similar polynomial curve, staying along the same level as 1999 but with a slight rise. Safety has shown an unsteady fluctuating decrease in accidents since 1999. Its general downward trend, broken by regular increases, reflects the progress made by the industry but also the lack of predictability of safety performance. Profitability has nearly conformed to Egan’s target. Productivity, by contrast, while not considered a priority project objective by White (2007), yet provides the KPI with the next closest result to Egan’s target and is also an exponential

curve. The percentage change of projects scoring 8/10 or better (defects) shows a slight improvement since 1999 but the results suggests that initiatives at defect reduction are not as successful as called for by Egan. Cost predictability percentage increment shows a slight decline in recent years and its trend has not achieved the target set by Egan. The changes over 8 years have adjusted it slightly from 1999 levels. The percentage of companies scoring on cost shows an aggregate drop since 1999. Time predictability has improved slightly more than cost predictability, with 2006 to 2007 providing the best result (QS Week, 2007; White, 2007), however well below expected performance.

The results from client satisfaction show we have reached a natural tailing off of client satisfaction

Figure 4 Percentage change per year of actual performance against target results for Cost, Time,

Safety, Productivity and Profitability

Figure 5 Percentage change per year of actual against target performance results for Defects,

Cost and Time predictability andClient Satisfaction for product and service

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rates (QS Week 2007; Print, 2006). Client satisfaction for service results have improved more than results for product.

The KPIs that have achieved the poorest incremental changes are cost, time, defects, cost predictability and client satisfaction for product. These have remained around the same level as first recorded in 1999 or show slight improvement. The remaining KPIs of productivity, safety, time predictability and client satisfaction with service have had low to moderate improvement annually (White 2007).

Overall, it is clear that the construction Industry in Britain is not improving in line with Egan targets. In 2007, 10 of 15 indicators had declined which at the time created concerns (White, 2007). The performance measurement system is not providing the expected improvement. The slight improvement trends witnessed in the early stages of measurement are levelling off, and there are indicators which are decreasing. The literature review has presented and discussed issues which may explain the lack of performance improvement shown, but only partly. Several papers have been written on performance measurement (Neely, 1999), yet it is recognised the efforts to improve performance through the implementation of measurement systems have not met with success (Santos et al., 2002).

In summary, KPIs have been analysed under different contexts. Within the Benchmarking process, KPIs are only a part of the overall system utilised. In this sense, they only serve fruitful results as long as they can inform the decision making process within project time, and therefore allow changes which will ensure meeting the performance outcome results.

KPIs have been used by construction companies for marketing purposes, which has de-motivated staff and encouraged the adoption of KPIs which not serve the outcome of the project.

KPIs are lagging measures, they don’t allow to deliver the project to the expected standards.

The lack of measurement guidelines do not allow KPIs to compare projects which are not similar enough for results to be useful.

The measurement process is not regularly audited in order to guarantee reliability and transparency.

Turning KPIs into leading measures will allow:- The construction team to make decisions which

ensure the delivery of the project to the client’s standards.

- KPIs to be a ref lect ion of the contextual circumstances of the project, and only apply the necessary KPIs for the project.

- Clearly see how the project’s goals align to the construction company’s strategy.

- Increase motivation of staff, as they will feel that their work matters is meaningful to others.

Although these measures generate an improvement, the following issues need to be addressed:- The system should be audited regularly- Ensure that the measurements are properly made- Compare like-for-like- Pro jects are s t i l l a iming for 90% of the

benchmark.

Systems dynamics and causal loop diagrams

Systems Dynamics strength is its ability to model a complex and dynamic system in terms of positive (Reinforcing or R+) and negative (Balancing or B-) feedback loops in a Causal Loop Diagram (CLD). Every system, simple or complex, is made of networks of positive and negative feedbacks, dynamics arise from the loops’ interaction with one another (Sterman, 2000).

Systems Dynamics have been successfully applied to supply chain re-engineering in high technology firms, management of large civil engineering projects, modelling client and project relationships, and modelling site construction processes (Ogunlana et al., 2002; Sterman, 2001). Construction litigation is an area that has advanced the use of Systems Dynamics in the construction industry, mainly in the area of delay and disruption claims (Howick and Eden, 2001; Rodrigues and Bowers, 1996; Williams et al, 1995a; Williams et al, 1995b). Other areas in which System Dynamics’ applications have shown contributions include project management (Lee et al., 2006), education (Mukherjee et al, 2005), communication (Chapman, 1998) and safety (Mitropoulos et al., 2005).

CLDs are used to examine the effect of endogenous goals on the KPI measurement system by reducing

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it in terms of positive and negative feedback loops. The state of the system is the actual KPI result for a specific project. The desired state of the system refers to the KPI target, the objective of the system. The difference is the gap between the desired and the actual state of the system. Corrective action refers to the improvement program or initiative introduced to improve the state of the system. Positive or Reinforcing feedback loops (R+) generate growth, reinforce and increase change, and increase the difference from the starting state. They are associated with exponential and continuous growth or decay and are illustrated in Figure 6.

Negative or Balancing feedback loops (B-), on the other hand, work to bring the state of the system back to a defined goal or to the initial state and are associated with balance and equilibrium, as shown in Figure 7.

Goal erosion

The goal erosion CLD is made up of two loops: the Initiatives loop and the KPI loop. The following paragraphs examine the two contributing loops and how they work together. Figure 8 illustrates why the performance graphs describing the failure of the construction industry to attain the Egan targets have occurred. It focuses on a particular flaw with regard to goal erosion and does not model the performance measurement system in its entirety. These paragraphs introduce the ideas of goal erosion loops and endogenous and exogenously determined goals. Central to this section is the fact that the

desired state of the systems (the performance target) is itself a variable of the system.

Sterman (2000) generally introduces the goal erosion loop for industries, however not for the Construction Industry. This is caused by a positive loop (KPI loop) acting to reduce the difference between desired and actual state of the system, not by changing the system as in the Initiative loop, but by eroding the goal. That is, the desired state of the system (Sterman, 2000).

When applied to the UK’s Construction Industry, the desired state of the system is not set by an externally determined annual percentage increment as recommended by Egan. It is generated from the average annual cumulated results from industry as a whole. This means that if the industry achieved a goal below the desired goal, this new goal becomes the desired goal for the following year.

Figure 7 Balancing negative feedback loop(Sterman, 2000)

Figure 6 Positive reinforcing feedback loop(Sterman, 2000)

Figure 8 Goal erosion CDL

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In Figure 8, the Initiative loop is a balancing negative loop and shows the relationship between the state and the desired state of the system. If the difference is considerable, the rate of initiatives introduced will increase. As the state increases the difference will decrease, thereby lowering the initiatives employed. The KPI loop is a positive reinforcing loop. The desired state of the system is a function of the normalising and averaging of the many states of the systems per year, not the externally set increment as recommended by Egan. This results in the target for the next iteration to be a product of the normalising process of the previous cycle. The effect of an increasing desired state of the system is to increase the difference; an increase in difference would cause initiatives to increase thereby increasing the desired state of the system in the positive loop. A constant 10% increase, for example, would provide an exponential growth similar to those shown as target improvement in Figures 4 and 5. Conversely, a decrease in the desired state of the system and/or the difference would cause fewer initiatives to be adopted and a reduction in the desired state of the system. The reduction in the desired state will result in a lower difference value. This will reduce the rate of initiatives introduced and lower the state of the system. The lower states of the systems are aggregated to form the new lower desired state for the following iteration and thus the system continues on a decreasing spiral.

Often endogenous goals appear to exogenous (Sterman, 2000). For example, a construction firm may set its goals for service, quality or time by benchmarking with competitors. This appears to be exogenous. However, when all firms benchmark against one another the goals become endogenous and determined by past performance of those firms. This can lead to goal erosion. Instead of the goal and the state of the system being a positive reinforcing loop, which would provide exponential growth, the goal is influenced by the states of the systems. This phenomenon also occurs in the positive reinforcing KPI loop for the Construction Industry.

Because the goals are endogenous, being determined by past performance of the systems, the desired state of the system will gradually diminish as a result of goal erosion. Therefore the rate of change of the state of the system will also diminish over time. Barr (2004) observed this phenomenon in the examination of the cumulative conversion curves.

Due to the shape of the ogive curve, a bunching up of project performance occurs in the central flatter section. Annually, these performance results are collected and produce the following year’s targets. More projects falling in the central section of the curve will accentuate the shape for the following year. However, no step changes will be achieved.

Exogenous goal loop

The Egan loop in Figure 9 is an example of a balancing negative feedback loop with an externally determined explicit target in a positive loop. The desired state of the system is not a variable of the system, and is set regardless of actual historical achievement. A large difference will cause increased use of initiatives that will improve the states of the system. If the state of the system increases against the goal then the difference is reduced. This reduces, in turn, the initiatives adopted and so the state of the system will experience a decrease in results and a levelling off of performance for the relevant indicator. If the state of the system decreases, the difference becomes larger which will increase the initiatives adopted and improve the state of the system.

The difference will only get smaller when the state of the systems has achieved near its target increment. This contrasts with the initiative loop as explained earlier. As the goal is externally set, it will not suffer from goal erosion. The systems should experience exponential growth with a levelling off of results as the system nears equilibrium.

Figure 9 Egan feedback loop

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Discussion

There is little guidance on choosing performance indicators which are appropriate, and will lead to achievement of project objectives and the firm’s objectives. It is generally accepted that the objectives (and hence KPIs) should align with the strategic objectives of the construction firm (Kaplan and Norton, 1996). This strategic requirement, together with the evidence of the nine organisations collating KPIs within the UK’s Construction Industry, contributes to the choosing of the 10 economic KPIs and investment in staff and environmental KPIs for this research. These twelve KPI’s contribute to defining and establishing a universal set of KPIs, regardless of Construction Industry divisions that can be used within a suitable time frame for managers.

With recognition of the problems experienced by Constructing Excellence demonstration projects, and how that fits with CLDs as proposed by Sterman (2001; 2000) the following 4 recommendations are made:1. Keep it simple! Over-elaborated systems will

not be suited to the contingencies of the Construction Industry. KPIs must be flexible and easy to use.

2. The purpose of the performance measurement system should be primarily to facilitate decision-making within the project time, by concisely reporting the status of agreed objectives against target objectives to the manager and his/her team. The performance indicators to

be measured should align with the strategic objectives of the company.

3. KPIs should be defined for a specific project within the context of the construction company, unless there is a specific need of the company which overrides the project’s goals.

4. That performance objectives and exogenous targets be jointly agreed and monitored between all parties to the contract. Third parties can be included to guarantee validity of the measurement and the results.

5. The system should be audited regularly, to ensure the transparency and reliability of results.

6. The 8 KPIs proposed in Table 1 should be measured on-site as normal, and monitored monthly against agreed targets based on historic performance on similar projects if possible. The feedback of the results within project time such that initiatives can be deployed to correct the results is critical.

7. Compare projects which share lots of similar characteristics, including contract modality.

8. Like-for-like results should be available to the public in order to encourage the different stakeholders to use the KPIs; fees discourage their use.

9. Tr iangulat ion with another performance measurement system will contribute to the accuracy of results and the decrease uncertainties regarding the results.

10. The 4 KPIs proposed in Table 2 should be measured and monitored monthly in HQ.

Project KPI Frequency and Method of Measurement

1. Cost Using activity schedule and monthly cost reviews.

2. Time Using project programmes. Monthly

3. Safety Using agreed monthly audits

4. Profitability Using activity schedule and monthly cost review meetings

5. Productivity Using agreed monthly audits. (Tonnage or units per month)

6. Defects Using weekly and monthly quality audits

7. Cost predictability Audit at monthly cost review meetings (HQ)

8. Time predictability Audit at monthly project review meetings (HQ)

Table 1 List of proposed KPIs for use within project time, to be monitored on-site

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All of the above KPIs are leading measures; they inform the decision-making process and the monitoring of the construction process. The use of these types of leading measurements contributes to Beatham et al. (2004) and Kaplan and Norton’s (1996) recommendation of aligning measurements with the project objectives. The setting of exogenous independent target performance objectives negates the effect of the goal erosion loop on performance. This allows for Egan targets to be met by the UK’s construction Industry. Performance measurement systems in other countries should follow suit in order to meet their targets and to perform at the desired level.

Conclusion

This paper has presented a critical analysis of the KPI measurement system and has applied existing theory to explain the Construction Industry’s underachievement. The critical analysis has been developed in the light of relevant literature which explores the scope and effectiveness of KPIs within different contexts.

The annual performance results have been illustrated against target improvements. This has demonstrated that the industry has failed to improve performance as set for in the Egan report.

Causal Loop Diagrams and System Dynamics have been applied to this case using historical quantitative data. This has allowed to understanding that goal erosion has caused this underperformance phenomenon, and how to better address this issue. This has the effect of reducing the targets towards which the Construction Industry strives. To counteract this, KPIs that could be measured in project time were proposed and objective targets could be individually set using similar historic performance as a guide and agreed by all parties to the contract.

KPIs were chosen from research of the various KPIs that have developed since their inception and evaluated by survey. This study proposes 12 project KPIs (Tables 1 and 2) to be measured during project time along with their recommended frequency of measurement. It is also recommended that at least some of these KPIs are chosen by all parties to the project and measured in project time; results fed back to the management team, to contribute to the decision making process in a timely fashion.

Further research

In order to find out how to better implement these recommendations, it is necessary to collect data from management teams and determine whether these model and suggestions suit the Construction Industry and are easy to use.

Project KPI Frequency and method of measurement.

1. Client satisfaction product Use agreed questionnaires and meetings at regular intervals to establish why the Client is dissatisfied. Monthly monitoring at HQ.2. Client satisfaction service

3. Investment in staff Monthly

4. Environment Monthly

Table 2 List of proposed KPIs for use within project time, to be monitored in HQ

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[Roberts, M. - Latorre, V.]

References

1. Audit Commission (2000). Getting Better All the Time. Making Benchmarking Work [on-line]. Available from http://www.audit-commission.gov.uk/Products/BVIR/1EE73790-5B19-4126-A379-3EED0F82335F/mpgettin.pdf [Accessed 11th May 2009]

2. Barr, D.W.J. (2004). The Department of Trade and Industry Key Performance Indicators: A Critical Appraisal. Unpublished PhD Thesis, University of Southampton, Southampton, UK.

3. Beatham, S., Anumba, C., Thorpe, T. & Hedges, I. (2004). KPIS: A Critical Appraisal of their Use in Construction. Benchmarking: An International Journal, 11 (1), 93-117.

4. Benchmark Index (2007) Benchmark Index [on-line]. http://www.benchmarkindex.com/bi/sb-fs.html [Accessed: 5th June 2007]

5. Chapman, R.J. (1998). The Role of Systems Dynamics in Understanding the Impact of Changes to Key Project Personnel on Design Production within Construction. International Journal of Project Management, 16 (4), 235-247.

6. CIOB (2009) Building Britain’s Future - New Industry, New Jobs [on-line]. http://www.ciob.org/news/view/2041 [Accessed: 12th May 2009]

7. Department for Business Enterprise and Regulatory Reform (BERR) (2009) What are the UK Construction Industry Key Performance Indicators? [on-line]. http://www.berr.gov.uk/whatwedo/sectors/construction/Construct ionStat ist ics/KPIs/page16440.html [Accessed: 12th May 2009]

8. Department of Trade and Industry (DTI) (2006). Construction Statistics Annual Report 2006 [on-line] http://www.berr.gov.uk/files/file34487.pdf [Accessed: 12th May 2009]

9. Egan, J. Sir (1998). Rethinking Construction: The Report of the Construction Task Force to the Deputy Prime Minister, John Prescott, on the Scope for Improving the Quality and Efficiency of UK Construction. London, UK: DETR The Stationery Office Agencies.

10. Green, S. & May, S. (2003). Re-engineering construction: going against the grain. Building Research and Information, 31(2), 97-106.

11. Howick, S. & Eden, C. (2001). The Impact of Disruption and Delay when Compressing Large Projects: Going for Incentives? Journal of the Operational Research Society, 52, 26-34.

12. Kaplan, R. & Norton, D. (1996). Using the Balanced Scorecard as a Strategic Management System. Harvard Business Review [on-line]. https://wiki.brown.edu/confluence/download/attachments/33761/Balanced+Scorecard.pdf [Accessed: 10th May 2009]

13. KPI Working Group (2000). KPI report for the Minister for Construction. London, UK: HMSO.

14. KPIzone (2009). KPIzone Community [on-line]. http://www.kpizone.com/community [Accessed: 12th May 2009]

15. Langford, D. & Murray, M. (Eds.) (2003). Construction Reports 1944-1998. UK: Blackwell Publishing.

16. Latham, Sir M. (1994). Constructing the Team: Joint review of Procurement and Contractual Arrangements in the United Kingdom Construction Industry: Final Report. London, UK: HMSO.

17. Lee, S., Peña-Mora, F. & Park, M. (2006). Web-enabled system dynamics model for error and change management on concurrent design and construction projects. Journal of Computing in Civil Engineering, 20 (4), 290-300.

18. McClements, S., Blumenthal, A. & Heaney, G. (2002). Measuring Construction Performance [on-line]. http://www.engj.ulst.ac.uk/RCCNI/reports/kpi_report2.pdf [Accessed: 4th April 2009]

19. Mitropoulos, P., Abdelhamid, T.S. & Howell, G.A. (2005). Systems Model of Construction Accident Causation. Journal of Construction Engineering and Management, 131 (7), 816-825.

20. Mukherjee, A., Rojas, E.M. & Winn, W.D. (2005). Understanding Cognitive and Meta-cognitive Processes in Construction Management: The System Dynamics Perspective. In Construction Research Congress Proceedings 2005: Broadening Perspectives [on-line]

Page 83: revistadelaconstrucción · versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de Colina Andrade, M. -

[82 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 69 - 82 Roberts, M. - Latorre, V.]

http://www.cee.mtu.edu/~amukherj/papers/40754-7459.pdf [Accessed: 10th May 2009]

21. Neely, A. (1999). The Performance Measurement Revolution: Why Now and What Next? International Journal of Operations and Production Management, 19 (2), 205-228.

22. Ogunlana, S.O., Ki, H. & Sukhera, F.A. (2002). Systems Dynamics Approach to Exploring Performance Enhancement in a Construction Organisation. Journal of Construction Engineering and Management, 129 (5), 528-536.

23. Office of Government Commerce (OGC) (2009) Benchmarking [on-line]. http://www.ogc.gov.uk/documentation_and_templates_benchmarking.asp [Accessed 12th May 2009]

24. Office for National Statistics (ONS) (2008) Construction Statistics Annual 2008 [on-line]. http://www.statistics.gov.uk/downloads/theme_commerce/CSA_2008_final.pdf [Accessed 11th May 2009]

25. Office for National Statistics (ONS) (2009) Output in the Construction Industry. First release. [on-line]. http://www.statistics.gov.uk/pdfdir/oec0309.pdf [Accessed 11th May 2009]

26. Print, M. (2006). RICS Project Management Three Sixty [on-line]. http://www.rics.org/NR/rdonlyres/4301AB8B-C062-4B97-B39E-E54E0849836D/0/KPIsandBenchmarking.pdf [Accessed 11th June 2007]

27. Public Sector Benchmarking Service (2006) [on-line]. Available from www.benchmarking.co.uk [Accessed 11th November 2007]

28. QS Week (2007). Cost Prediction Improves – Client Survey [on-line]. http://www.qsweek.com/nav?page+qsweek.gen_obj_redirects.news&fixture_news=6 [Accessed 13th June 2007]

29. Rodrigues, A. & Bowers, J. (1996). System dynamics in project management: a comparative analysis with traditional methods. Systems Dynamics Review, 12, 121-139.

30. Santos, S., Belton, V. & Howick, S. (2002). Adding Value to Performance Measurement by Using System Dynamics and Multi-criteria Analysis. International Journal of operations and Production Management, 22 (11), 1246-1272.

31. Sterman, J.D. (2000) Business Dynamics: Systems Thinking and Modelling for a Complex World. New York, NY, USA: Irwin/McGraw-Hill.

32. Sterman, J.D. (2001). System Dynamics Modelling: Tools for learning in a Complex World. California Management Review, 43 (4).

33. Strategic Forum (2002). Accelerating Change: A Report by The Strategic Forum for Construction. Chaired by Sir John Egan. London: Rethinking Construction

34. Swann, W. & Kyng, E. (2004). An Introduction to Key Performance Indicators [on-line]. http://www.ccinw.com/sites/research_pages.html?site_id=15&section_id=91&page_id=397 [Accessed 11th June 2007]

35. White, B. (2007) UK Construction Industry KPI Launch 2007 [on-line]. http://www.constructingexcellence.org.uk/pdf/kpizone/KPI_Launch_Presentations_13-06-2007.pdf [Accessed 11th May 2009]

36. Williams, T., Eden, C., Ackerman, F. & Tait, A (1995a). Effects of Design Changes and Delays on Project Costs. Journal of the Operational Research Society, 46 (7), 809-818.

37. Williams, T., Eden, C., Ackerman, F. & Tait, A (1995b). Vicious Circles of Parallelism. International Journal of Project Management, 13 (3), 151-155.

Page 84: revistadelaconstrucción · versus albañilería confinada de ladrillos hechos a máquina utilizados en la construcción de viviendas sociales en la comuna de Colina Andrade, M. -

[ 83 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Applications of the

Integral Project

Management

in the Construction

Industry.

Part One, Real Estate

Projects

Aplicaciones de la Administración Integral de Proyectos en la Industria de la Construcción. Primera Parte, Proyectos Inmobiliarios

Autores

VEAS, L. Doctor en Ciencias Aplicadas, Universidad Católica de LovainaAcadémico, Escuela de Construcción Civil Pontificia Universidad Católica de Chile

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

12/06/2009

10/07/2009

PRADENA, M. Magíster en Construcción, Pontificia Universidad Católica de ChileAcadémico, Departamento de Ingeniería Civil Universidad de Concepción, Chile

email: [email protected]

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[84 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 83 - 90 Veas, L. - Pradena, M.]

Este artículo constituye el segundo de una serie sobre la Administración Integral de Proyectos (AIP) en la industria de la construcción en Chile, aun cuando mu-chos de los conceptos aquí vertidos son extrapolables a la realidad de otros países. La base de la propuesta de la AIP en el mercado de la construcción fue presenta-da por los autores en el número anterior de esta Revista, y en el presente artículo se presentan aspectos importantes de la aplicación de la AIP al caso inmobiliario particularmente. De esta manera, se re-visa la situación actual de la Administra-ción Integral de Proyectos inmobiliarios

This is the second paper in a series about the Project Management (PM) in the chilean construction industry, even though many of the concepts discharges here are extrapolated to the reality of other countries. The basis of the proposed Project Management in the construction industry was presented by the authors in the previous paper of this magazine. This article presents important aspects of the application of PM to the particularly case of real estate. This will review the current status of the Project Management of real estate projects in Chile, the coordination

en Chile. Se presenta el ciclo de vida de un proyecto inmobiliario mostrando los principales aspectos en los cuales es ne-cesaria la asesoría del tipo AIP. También se exponen los aspectos a considerar por un mandante a la hora de contratar los servicios de una oficina de Administración Integral de Proyectos, y un ejemplo de cómo una oficina de AIP puede ofrecer sus servicios. Finalmente se entregan al-gunos factores para la evaluación de los diseños y construcción. De acuerdo a lo presentado, se concluye que la AIP es necesaria y aplicable para el adecuado desarrollo de un proyecto inmobiliario.

of real estate projects. Also, presents the life cycle of a building project to show the main aspects which need the PM assistance. The aspects to consider for a client to contract the services of an office of Project Management was presented. Furthermore, an example of how an PM office can offer their services was show. Finally delivered some factors for assessing the design and construction. According to presented it is concluded that the Project Management is necessary and applicable for the proper development of a real estate project.

Abstract

Key words: Project Management, real estate, building.

Palabras clave: Administración Integral de Proyectos, inmobiliario, construcción.

Resumen

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páginas: 83 - 90 [ 85 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Veas, L. - Pradena, M.]

1. Introducción

1.1 Antecedentes

Como se presentó en Veas y Pradena (2008), la Ad-ministración Integral de Proyectos (AIP) es una nece-sidad actual y creciente del mercado de la construc-ción. También, en ese artículo, se definió el término AIP. De esta definición, se desprendió además que la AIP constituye una forma de abordar cualquier tipo de proyectos, no solo los del sector construcción.

Particularmente la integración de los procesos de inicio, planificación, ejecución, seguimiento y con-trol y cierre disminuye los riesgos de los proyectos. El documentar y elaborar metodologías permite repetir los éxitos y mejorar en cada proyecto, ya que genera una base de acción, permitiendo mayor libertad y atención a los nuevos desafíos que así lo requieran.

Por otra parte, abordar cualquier tipo de proyectos con la metodología AIP otorga un enfoque homo-géneo, mejora la relación costo/beneficio, produce satisfacción del cliente y desarrolla las habilidades del equipo (Adaptado de Esterkin, 2007).

Entonces, tener una metodología para abordar los proyectos no elimina la creatividad, solo reduce los riesgos, proporciona una guía, un camino por recorrer. Por lo tanto la Administración Integral de los Proyectos es una forma de abordar los proyectos y es aplicable a cualquier ámbito. En particular en este artículo se revisa su aplicabilidad a los proyectos inmobiliarios, analizando las distintas etapas de los proyectos donde puede intervenir el Administrador Integral de Proyectos y algunos aspectos a consi-derar en la contratación y ofertas de ese tipo de asesoría.

1.2 Objetivo

Revisar la aplicabilidad de las herramientas que pro-porciona la Administración Integral de Proyectos en el caso de proyectos inmobiliarios.

2. Desarrollo

2.1 Situación actual de la Administración Integral de Proyectos inmobiliarios

Actualmente el sector inmobiliario tiene una serie de demandas tales como las restricciones del mercado y la fuerte competencia, los plazos más exigentes, el dinamismo de la realidad, las certificaciones, la necesidad de aprovechar las oportunidades eco-nómicas, los compromisos de ventas a futuro, la necesidad de proyectos rentables y seguros debido a las grandes inversiones y la competencia, entre otros. Lo anterior, junto con las fallas producidas en los procesos de los proyectos de construcción que se traducen en mayores costos que los contemplados, y los atrasos o patologías en la obra propiamente tal, requieren la integración de las etapas en un proyecto inmobiliario.

Considerando estas demandas, la AIP es una alter-nativa que podría responder satisfactoriamente ante las necesidades del sector inmobiliario. Sin embar-go, en la práctica, no se aprecia masivamente un Administrador Integral de Proyectos Inmobiliarios, sino más bien funciones que se desagregan entre la inmobiliaria, el arquitecto y las empresas de ins-pección técnica de obra. Caso contrario sucede en el desarrollo de proyectos industriales, mineros o energéticos, donde es posible actualmente encon-trar en el mercado un Administrador Integral con la calificación adecuada.

2.2 Coordinación de proyectos inmobiliarios

En Veas y Pradena (2008) se trató la evolución del mercado de la construcción y las necesidades que esto ha significado. Para intentar dar respuesta a estas necesidades, las asesorías al mandante más tradicionales, a saber, las oficinas de inspección téc-nica de obras (I.T.O.) han incorporado la coordinación de los proyectos. Es decir, la asesoría al mandante comienza antes de la fase de ejecución de la obra. La Figura 1 muestra un esquema con la ubicación de la figura del coordinador en el proyecto.

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La Figura 2 muestra una tendencia actual, que es cada vez más común, y que consiste en incorporar al cons-tructor en la fase de coordinación, lo cual es altamente beneficioso debido principalmente a su aporte en as-pectos relativos a la constructabilidad del proyecto.

El objetivo de esta coordinación es básicamente poder anticipar las dificultades que se puedan producir en la obra y que signifiquen pérdidas producto de ambigüe-dades, vacíos o contradicciones en los proyectos que no permitan materializar claramente la solución, y que traiga consigo la paralización de una actividad. Las pérdidas también pueden producirse por la necesidad de rehacer trabajos cuando los planos y/o especifica-ciones técnicas contengan errores, incongruencias u omisiones generadas en etapas anteriores.

De acuerdo con lo anterior las funciones principales de la coordinación de proyectos deberían ser:

• Revisión, coordinación y compatibilidad de todos los proyectos (en cada uno de ellos o entre ellos).

• Análisis de alternativas de sistemas constructivos y materiales a utilizar (Ingeniería de valor).

• Anál is is de constructabi l idad (v iabi l idad y eficiencia).

• Anál is is valorat ivo (presupuestos, plazos y calidad).

La coordinación debe lograr el trabajo ensamblado, integrado y sincronizado de los grupos involucrados en el proyecto, de manera de obtener acontecimien-tos planeados para resultados específicos deseados que conducen al cumplimiento de los objetivos del proyecto. Además, aprovecha la instancia para me-jorar aspectos del diseño que incidan en la cons-trucción junto con proponer optimizaciones de las alternativas de solución producto de un análisis de valor. Más antecedentes al respecto se encuentran en Veas y Pradena (2008).

Para realizar su labor, el coordinador se puede apo-yar en el uso de TIC’s y plataformas virtuales con acceso restringido a los participantes relevantes en cada etapa.

2.3 AIP en el ciclo de vida de un proyecto inmobiliario

La asesoría al mandante se puede producir tanto antes de la realización de los diseños, como en la obra misma donde es del tipo inspección de obras tradicional. Es más, en general se puede realizar en distintas etapas del ciclo de vida de los proyectos inmobiliarios.

El ciclo de vida de un proyecto corresponde al pro-ceso de transformación de ideas de inversión y el paso de los proyectos durante su vida a través de los estados de preinversión, inversión y operación como muestra la Figura 3.

El objetivo de estudiar la viabilidad de los proyectos de esta manera es evitar elevados costos al desechar en las primeras etapas los proyectos que no son via-bles. En cada etapa se desarrollan todos los estudios requeridos por el proyecto, a saber, estudio de mer-cado, técnico, legal, o financiero. La diferencia está

Figura 1 Coordinador de un proyecto inmobiliarioFuente: Elaboración propia

Figura 2 Participación del constructor en la fase de coordinación

Fuente: Elaboración propia

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en el grado de profundidad y certidumbre alcanzado a través de ellos en la medida que se avanza en las etapas. Por cierto, mayor nivel de profundidad en la información requiere incurrir en mayores costos, por el nivel de detalle que permite disminuir la in-certidumbre.

En el caso de un proyecto inmobiliario las distintas etapas requerirán información que deberá ser admi-nistrada por el AIP. A continuación se presentan los principales aspectos en los que el AIP debe asesorar al mandante en las etapas del ciclo de vida corres-pondiente a la preinversión de un proyecto, o de una cartera de proyectos que pueden estar en distintas fases de su desarrollo o grado de madurez.

2.3.1 Etapa de idea

En esta etapa resulta fundamental un buen diagnós-tico, a través del que se identifiquen necesidades insatisfechas que se pueden suplir a través de un proyecto, es decir, oportunidades de negocio.

Se debe plantear el problema a resolver, con órde-nes de magnitud de las cifras involucradas, y gru-pos potencialmente afectados y/o interesados. Con estos datos se pueden identificar alternativas de solución del problema, y por lo tanto posibilidades de producto.

Finalmente se deben tomar decisiones como pasar a espera, o rechazo del proyecto, o de algunas alterna-tivas de solución al problema, por resultar inviables técnicamente o por identificar, ya con los datos que se tienen a este nivel, que no constituyen alternativas convenientes.

Entonces, el Administrador Integral de Proyectos debe considerar los aspectos anteriores, y mediante comunicación fluida con el mandante proponer al-ternativas e indicar recomendaciones para la toma de decisión del mandante.

2.3.2 Etapa de perfil

El análisis en esta etapa es más bien de índole cualita-tivo y utilizando datos globales de fuentes secunda-rias como revistas, publicidad, diarios y publicaciones de la especialidad, es decir, datos que no signifiquen mayor desembolso de recursos.

Aun con esa calidad de datos se pueden realizar aprontes a los resultados del proyecto, permitiendo formar un juicio respecto a la conveniencia y viabi-lidad del proyecto o alternativas de solución en una evaluación preliminar.

De esta manera se pueden tomar decisiones de modificación del producto, aspectos que requieren análisis especial o mayor profundización y certidum-bre en etapas posteriores, rechazo del proyecto o alternativas de solución. También puede darse el caso que el proyecto pase a estado de espera de financiamiento o que en una cartera de proyectos no tenga la prioridad inmediata.

Figura 3 Ciclo de vida de un proyecto inmobiliarioFuente: Elaboración propia en base a Mideplan, 1992

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Eventualmente, además, se puede dar el caso que con este nivel de certidumbre se tome la decisión de ejecutar el proyecto.

La función del AIP es asesorar al mandante en la toma de decisiones, por lo tanto debe procesar y sintetizar la información de tal manera de presentarla claramente. El nivel de detalle y el lenguaje técnico utilizado dependerá del grado de conocimiento del mercado inmobiliario del receptor. En cualquier caso puede presentar la información a través de un informe ejecutivo.

2.3.3 Etapa de prefactibilidad

En esta etapa se profundiza el estudio del proyecto realizando las estimaciones de los costos, y las pro-yecciones de los ingresos con datos de mayor validez y confiabilidad. Se requiere entonces desembolsar re-cursos para elaborar o conseguir estos datos que ya, no necesariamente, estarán disponibles fácilmente.

Particularmente en un proyecto inmobiliario será fundamental realizar un estudio de mercado para cuantificar la demanda con la velocidad de venta pro-yectada según sector y potencial mercado objetivo al cual espera satisfacer el proyecto o sus alternativas de solución.

En esta etapa, el Administrador Integral de Proyec-tos asesora al mandante en la toma de decisiones que están próximas a ser las definitivas y en las cuales ya existe gran cantidad de recursos invo-lucrados, por lo que la decisión de continuar el proyecto a la próxima etapa debe ser cuidadosa. Generalmente las alternativas de solución han sido restringidas, quedando por definir algunos aspectos de la alternativa final.

Eventualmente se podría dar el caso de rechazo del proyecto a este nivel, o esperar el momento más oportuno para realizarlo. También se puede ejecutar el proyecto inmobiliario, si se considera que el nivel de certidumbre alcanzado es suficiente.

2.3.4 Etapa de factibilidad

Esta etapa constituye el paso final del estudio pre-inversional. Se analizan las variables en profundidad

a través de un análisis predominantemente cuanti-tativo con datos de fuentes primarias que permitan un nivel de certidumbre acorde a la inversión que se está estudiando realizar. También se realizan análisis de sensibilidad de las variables más incidentes en los resultados.

En esta etapa, los costos se calculan preferentemente en base a un proyecto prácticamente definido. En el caso de un edificio, podría quedar pendiente por determinar definitivamente, por ejemplo, algunos aspectos de los departamentos o equipamiento.

En general se intenta no rechazar los proyectos que llegan a esta etapa por la cantidad de recursos invo-lucrados en el proceso. Eventualmente, podría pasar a espera de la coyuntura adecuada para la inversión. Si no es así, el proyecto pasa a la etapa de inversión donde se realiza el diseño definitivo y la construcción propiamente tal.

2.4 Aspectos a considerar por el mandante en la contratación de una oficina de AIP

Como se ha presentado, la asesoría de una oficina de Administración Integral de Proyectos es altamente beneficiosa para el mandante. Ante la necesidad de contratar los servicios de una oficina de AIP, algunos aspectos que debería considerar el mandante son:

• Tradición de firma proponente• Calificación del personal que destinará al proyecto

específico• Experiencia de la oficina en la administración de

proyectos de características similares• Grado de satisfacción de clientes anteriores de la

firma• Conocer a la persona propuesta como administrador

del proyecto• Grado de satisfacción de clientes anteriores respecto

de la persona asignada al proyecto• Contacto del personal técnico del mandante con

el administrador propuesto por la firma • Flexibilidad y/o adaptabilidad de firma oferente• Recur sos humanos , metodo lóg i cos y de

instalaciones

Para el estudio de ofertas de AIP idealmente el man-dante debería contar dentro de su equipo con una contraparte técnica.

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2.5 Ejemplo de oferta de oficina de AIP

Por otra parte, la oficina de Administración Integral de Proyectos debe presentar su oferta de manera creativa e idealmente mostrando los mayores niveles de flexibili-dad y adaptabilidad a los requerimientos del mandante. A continuación se presentan, a modo de ejemplo, algunos factores que pueden ser considerados en una oferta de oficina de AIP para el caso inmobiliario.

2.5.1 Asesoria previa a la firma del contrato de diseños

Participación en la selección de los diseñadores

• Elaboración de metodología para la adjudicación• Elaboración de documentos de la licitación• Proposición al mandante de asignación del contrato

de diseños

2.5.2 Asesoria previa a la firma del contrato de construcción e inicio de la obra

A.- Participación en la etapa de diseños

• Apoyo al mandante en la definición explícita del producto para la fase de diseño

• Control de la planificación y programación de la etapa de diseños

• Integración y coordinación de proyectos, en una misma especialidad y entre ellas

B.- Preparación de la etapa de propuesta de construcción

• Elaboración de metodología para adjudicación• Elaboración de antecedentes administrativos (Bases,

calendarización, contrato, otros)• Selección de participantes• Preparación y entrega de antecedentes• Coordinación de visita a terreno• Administración del proceso de consultas y

aclaraciones• Proceso de recepción de ofertas

C.- Estudio de ofertas y adjudicación

• Análisis de presupuestos, cuadros comparativos, recomendaciones y aplicación de la metodología para adjudicación

2.5.3 Asesoría durante la ejecución de la obra

A.- Inspección técnica y administrativa

• Control de calidad de las obras (evaluación de materiales y ensayos)

• Aclaraciones y complementos que sean necesarios en planos y especificaciones técnicas

• Revisión de modificaciones al proyecto• Verif icación del cumplimiento de planos y

especificaciones técnicas, normativas, ordenanzas y reglamentos

• Recepciones parciales y totales hasta recepción provisoria de obras sin observaciones

• Visación de estados de pago• Informes de avance • Entre otros

Junto a todo lo anterior es necesario presentar la estructura organizacional de la oficina de Adminis-tración Integral de Proyectos y particularmente del equipo ofrecido para el proyecto.

2.6 Evaluación de diseños y construcción

Una labor fundamental de la asesoría en Administra-ción Integral de Proyectos es la adjudicación de los diseños y la construcción. Debido a la importancia de la decisión y los efectos que esta podría tener en los resultados finales y cumplimiento de objetivos del proyecto, la oficina de AIP debería elaborar una metodología particular para la adjudicación de los diseños y la construcción. En esta, es nece-sario considerar no solo los factores cuantitativos tradicionalmente utilizados en la evaluación, sino también incluir factores cualitativos ponderados de los oferentes. Estos últimos pueden modificar el monto ofertado y finalmente la adjudicación del contrato. A continuación se presenta, a modo de ejemplo, algunos factores que podrían considerarse en la evaluación.

• Ca l i f i cac ión de antecedentes genera le s : organización del consultor y el equipo propuesto para el proyecto.

• Calificación técnica: Metodología propuesta, programación y plazos, experiencia del oferente.

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3. Conclusiones y comentarios

De acuerdo a las necesidades que genera un pro-yecto inmobiliario en las distintas etapas de su ciclo de vida, la Administración Integral de Pro-yectos no solo es aplicable, sino absolutamente necesaria para un buen desempeño de los pro-yectos y el logro de sus objetivos. En efecto, este tipo de proyectos requiere un AIP en la integración de los procesos de inicio, planificación, ejecución, seguimiento y control.

La coordinación de proyectos es una forma de AIP, en la que la asesoría al mandante se produce antes de la ejecución, integrando al menos las etapas de diseño y construcción. Los problemas en los proyec-tos pueden ser superados si el mandante, proyec-tistas y el coordinador de proyecto conforman un equipo de trabajo destinado a maximizar la calidad, previendo los eventuales problemas, eliminando la posibilidad de errores u omisiones y de esta forma acercarse a una optimización del producto final. De esta manera, se tendrá un mejor resultado técnico

y económico. Cabe destacar la incorporación, cada vez más común, del constructor en la fase de coor-dinación, lo cual es altamente beneficioso debido principalmente a su aporte en aspectos relativos a la constructabilidad del proyecto.

El Administrador Integral de Proyectos puede aseso-rar desde la generación de la idea de un proyecto y en todas las etapas del ciclo de vida. En particular su aporte se ve potenciado en la preinversión, donde el objetivo es asesorar al mandante en la toma de decisiones basadas en información objetiva. El AIP entrega recomendaciones fundadas, pero siempre debe dejar la decisión final al mandante.

Para ciertos temas sensibles y definitivamente inci-dentes en los resultados, como la contratación de los diseños y la construcción, es necesario que el Administrador Integral de Proyectos elabore una metodología de adjudicación que considere no solo los factores cuantitativos tradicionalmente utilizados en la evaluación, sino también factores cualitativos ponderados de los oferentes.

Bibliografía

1. ARRIAGADA, Gustavo. Administración Integral de Proyectos. Santiago, Ediciones del Colegio de Ingenieros de Chile. 1988. 674 pp.

2. ESTERKIN, José. La Administración de Proyectos en un Ámbito Competitivo. Buenos Aires, Thomson Learning. 2007. 200 pp.

3. PROJECT Management Institute. Guía de los Fundamentos de la Dirección de Proyectos. Tercera edición. Pennsylvania, Estados Unidos. 2004. 392 pp.

4. MIDEPLAN. Inversión Pública, Eficiencia y Equidad. Departamento de Inversiones. Segunda edición. Santiago. 1992. 577 pp.

5. VEAS, Leonardo y PRADENA Mauricio. El Administrador Integral de Proyectos en la Industria de la Construcción. Revista de la Construcción, 7(2): 47-55, 2008.

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[ 91 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Method of Plane Analysis

with Space Contribution

Método de Análisis Plano con Contribución Espacial

Autores

PUPO, N. MSc. Ing. Facultad de Construcciones, Universidad de Camagüey

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

22/05/2009

18/06/2009

RECAREY, C. Dr. Ing. Facultad de Construcciones, Universidad Central de las VillasCIMCNI. Métodos Computacionales y Numéricos en Ingeniería

email: [email protected]

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páginas: 91 - 102 Pupo, N. - Recarey, C.]

Se presenta de forma ordenada el desa-rrollo teórico de un método de análisis elástico plano para estructuras de edifi-cios tomando en consideración la contri-bución espacial. Esto es, una vez que se calcula la matriz rigidez espacial del siste-ma estructural a partir de la rigidez de los rigidizadores verticales según se plantea en el método de distribución de fuerzas laterales PPG modificado, así como las fuerzas que toma cada uno de los rigidiza-dores que conforman el sistema, se puede entonces establecer una estructura plana equivalente de cada rigidizador para el análisis de las solicitaciones, introducien-do la corrección espacial en forma de resortes elásticos cuya flexibilidad es cal-culada previamente aplicando una carga unitaria en la dirección de trabajo de la mencionada estructura y resolviendo el sistema de ecuaciones lineales que se ge-

Presented in an orderly manner is the theoretical development of a method of a plane elastic analysis for structures of buildings taking in consideration the space contribution. This is, once the main space rigidity of the structural system is calculated starting from the rigidity of the vertical stabilizers in the method of distribution of lateral forces modified PPG, as well as the forces that each one takes from the stabilizers which conform the system, one then can establish an equivalent plane structure of each stabilizers for the analysis of the solicitations, introducing the space correction in form of elastic springs whose flexibility is calculated applying an unitary load in the principal direction analysis of the one mentioned structure previously and solving the system of lineal equations that is generated in

nera en función del número de ligaduras lineales ubicadas en el sistema base del rigidizador plano. Los resultados que se derivan de la aplicación de este método se obtienen a partir de una estructura de edificio de cuatro niveles compuesta por diferentes tipos de rigidizadores pla-nos y con comportamiento espacial, los rigidizadores son tipo pórticos planos, rigidizadores tipo pórticos-tímpanos de sección rectangular y rigidizadores tipo pórtico-tímpano de sección canal, las cargas de viento actuantes se suponen conocidas calculadas previamente según la NC 285-2003. El método es aplicable a cualquier estructura de edificio, ya sea simétrico o asimétrico en planta y permite una considerable reducción del número de elementos a modelar en el análisis y por ende del tiempo y espacio de la máquina.

function of the number of lineal bonds located in the system bases of the plane stabilizers. The results that are derived of the application of this method they are obtained starting from a structure of building of four levels composed by different types of plane stabilizers and with space behavior, the stabilizers is of type plane frame, stabilizers type frame-shear wall of rectangular section and stabilizers frame shear walls of section channel, the loads of winds are supposed acquaintances calculated previously according to the NC 285-2003. The method is applicable to any building structure, either symmetrical or asymmetric in plant and it allows a considerable reduction of the number of elements to model in the analysis and beside the time and space of the computer.

Abstract

Key words: analysis, plane, space correction, stabilizers.

Palabras clave: análisis, plano, corrección espacial, rigidizadores.

Resumen

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1. Introducción

En el logro de soluciones estructurales que garan-ticen un comportamiento adecuado de estructuras de edificios juegan un papel importante los sistemas resistentes verticales, ya que de su correcta disposición en planta, de la tipología empleada, continuidad en la altura, etc., así como de las formas en que se distribu-yen las fuerzas horizontales, dependerá la respuesta de la estructura ante la acción de estas fuerzas.

Dentro de los sistemas resistentes verticales la com-binación de marcos rígidos y muros proporcionan la rigidez y la resistencia necesaria para soportar cargas laterales en edificios altos de hasta 70 pisos. En al-gunos casos los muros son muchos más rígidos que los marcos y por tanto absorben la mayor parte de la carga lateral, por este motivo se han desarrollado diversos métodos de análisis para la distribución de fuerzas horizontales que responden a determinados tipos de sistemas, siendo válidos cada uno de ellos en su campo de aplicación y de acuerdo a la hipó-tesis asumida.

La respuesta de la estructura en función del tipo de rigidizador frente a la acción de las cargas horizonta-les y la forma en que se distribuyen las mismas es un aspecto en constante investigación y desarrollo.

Investigaciones realizadas por los especialistas Ing. José M. Hernández [1]-[2] y el profesor Sixto Ruiz [3] desde la década del 90 han generado importantes aportes científicos en este campo que se han ido enriqueciendo por otros especialistas, contándose en la actualidad con el método conocido como PPG de distribución de fuerzas horizontales[1]-[2], el más avanzado de su tipo con la principal limitación de que solo se consideran tímpanos de sección rectangular, no obstante ya se tiene su generalización, pues al PPG tradicional se le incluye en su formulación la posibilidad de analizar tímpanos de sección canal, eI que por sus características geométricas pueden considerarse de paredes delgadas, este sería el PPG modificado [4]-[5]- [6]-[7].

Dada la posibilidad que brindan los métodos de cálculo anteriormente mencionados que se sustentan en el enfoque matricial del método de los desplaza-mientos y permiten la solución exacta en términos de las fuerzas que toma cada rigidizador, los despla-

zamientos en cada uno de los niveles y a su vez en cada rigidizador se propone establecer el desarrollo teórico de un método de análisis elástico plano para estructuras de edificios tomando en consideración la contribución espacial que permita la obtención de las solicitaciones de momento flector, fuerza cortante y axial en los elementos componentes de una estruc-tura plana equivalente de cada rigidizador por sepa-rado introduciendo la corrección espacial en forma de resortes elásticos. De manera que el objetivo de este trabajo es desarrollar teóricamente un método de análisis elástico plano con contribución espacial para el cálculo de solicitaciones en correspondencia con el enfoque matricial del método de los despla-zamientos para la distribución de fuerzas laterales en un edificio. (Método PPG modificado) [4]

2. Materiales y métodos

Planteamiento teórico del método de análisis plano con contribución espacial

A continuación se presenta el desarrollo teórico de un método de análisis elástico plano para estructuras de edificios tomando en consideración la contribu-ción espacial. En el presente método se pretende mediante una formulación espacial del método de los desplazamientos, similar al método PPG [1]-[2], obte-ner la restricción adicional que produce un entrepiso determinado, sobre los rigidizadores a él conectados, producto del efecto espacial de la estructura.

Esto es, una vez que se calcula la matriz rigidez es-pacial del sistema estructural a partir de la rigidez de los rigidizadores verticales así como las fuerzas que toma cada uno de los rigidizadores que conforman el sistema, se puede entonces establecer una estructura plana equivalente de cada rigidizador para el análisis de las solicitaciones, introduciendo la corrección espacial en forma de resortes elásticos colocados en cada uno de los pórticos mixtos cuya flexibilidad es calculada previamente aplicando una carga unitaria en la dirección de trabajo de la mencionada estruc-tura. El método es aplicable a cualquier estructura de edificio, ya sea simétrico o asimétrico en planta y permite una considerable reducción del número de elementos en el análisis estructural y por ende del tiempo y espacio de la memoria de la máquina.

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páginas: 91 - 102 Pupo, N. - Recarey, C.]

Hipótesis del método

Se relacionan con las propiedades del material, la relación entre fuerzas y desplazamientos y compor-tamiento del entrepiso, es decir:

• Se supone que el material es elástico, homogéneo e isótropo.

• Los desplazamientos son pequeños comparados con las dimensiones de la estructura de modo que puede plantearse el equilibrio en la estructura sin desplazar.

• Los pisos (entrepisos o forjados) son infinitamente rígidos en su plano, e infinitamente flexibles en la dirección normal al mismo. Se suponen conocidas las cargas actuantes de viento y/o sismo; así como otro tipo de cargas laterales.

La solución será dada sobre la base del método de los desplazamientos en su enfoque matricial. Al suponerse los entrepisos infinitamente rígidos y emplearse el método de los desplazamientos, los desplazamientos continúan siendo las incógnitas y vienen dados por tres componentes: dos lineales ortogonales y uno angular.

Descripción general del método

Se presenta un método de análisis que parte de la ex-tensión espacial del método de los desplazamientos como ya se había planteado, descargando la estruc-tura e imponiendo en cada nudo fuerzas unitarias es posible obtener la flexibilidad como el inverso del desplazamiento y por ende la característica elástica de cada muelle que sustituyen el vínculo de cada nudo del rigidizador con la estructura. Mediante este método se puede analizar cada rigidizador de forma independiente, introduciendo la corrección espacial en forma de resorte.

Procedimiento

• Se plantea el método de los desplazamientos en su variante espacial según se desarrolló en el método PPG modificado [4], con la característica de que se considera la edificación descargada, considerando solamente cargas unitarias en el nudo donde se desea calcular el desplazamiento generado por la influencia de esta carga unitaria, a este subsistema se le llamará principal, los subsistemas secundarios

lo conforman los rigidizadores que forman parte de la estructura.

Es decir, se parte de la ecuación fundamental matri-cial del método de los desplazamientos

P = K · Z (1)

Donde:

P: Vector de los términos independientesK: Matriz rigidez de la estructuraZ: Vector de los desplazamientos en cada uno de los pisos

La matriz K sigue siendo la matriz del sistema es-tructural calculada por el método indirecto [1], es decir, K= Ct k C cuyo orden es de 3nx3n, donde n es el número de pisos o niveles, la concepción del vector de los términos independientes P cambia, para este análisis se toman como componentes las magnitudes adimensionales de 1 y 0, tomará valor 1 en la dirección de la ligadura i, y 0 en las restan-tes componentes correspondientes a las ligaduras j conformándose un sistema de ecuaciones canónicas donde las incógnitas son los desplazamientos en cada nivel cuando se aplica la carga unitaria en el nudo correspondiente.

• Obtención de la rigidez del muelle

Nótese que del presente análisis se obtienen los redundantes Zi que representan los desplazamientos que se generan en la estructura como un todo cuan-do en esta se aplica una carga unitaria en el nudo i, para determinar la rigidez del muelle se aplica la ecuación del resorte Fmuelle = Ki Zi como Fmuelle=1 entonces Ki = 1/Zi que será el valor esperado a con-siderar en cada nudo.

• Definición de la estructura plana equivalente

Se corresponde con la modelación de un rigidizador en el plano, de forma independiente, incluyéndose los muelles que representarían la corrección espacial, para el análisis de las solicitaciones, es necesario conocer la fuerza que toma ese rigidizador, que se conoce de la aplicación del método PPG modifica-do. A continuación, y mediante una estructura de edificio escogida, se desarrollarán los distintos pasos del método de análisis que permitirá la modelación de la estructura plana equivalente de uno de los

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[Pupo, N. - Recarey, C.]

rigidizadores que forma parte de la estructura se-leccionada.

Desarrollo del ejemplo:

Se toma para el análisis una estructura de edificio de cuatro niveles tipo pantalla conformada por rigi-dizadores mixtos pórtico-tímpano rectangular en los extremos, rigidizadores tipo pórticos en posiciones intermedias y la ubicación del rigidizador canal según se muestra en la Figura 1.

Características de la estructura de edificio

Planta estructural tipo pantalla conformada por rigidizadores mixtos pórtico-tímpano rectangular ubicados en los extremos y pórtico-tímpano de sec-ción canal situado en posición intermedia, como se indica en la Figura 1, esta estructura se desarrolló íntegramente en un trabajo de diploma [8], la misma está conformada en su totalidad por los siguientes rigidizadores:• Tres rigidizadores longitudinales que son solo

pórticos y se identifican por los números 9,10 y12 en la Figura 2

• Un rigidizador longitudinal que es en parte tímpano canal y en parte pórtico, se identifica por el número 11 en la Figura 2.

• Cuatro rigidizadores transversales que son solo pórticos y se identifican por los números 2, 5, 6,7 en la Figura 2.

• Dos rigidizadores transversales que son en parte pórticos y en parte tímpanos rectangulares y se identifican por los números 3, 4 en la Figura 2.

Nivel Fuerza (kN) Momento (kN-m)

1 -73,82 1.085,20

2 -85,61 1.258,51

3 -96,31 1.415,82

4 -49,39 726,06

Tabla 1 Fuerza del viento concentrada en cada nivel

Ac Avδ Ea μ G

0,09 0,12 0,10 21.969.363 0,17 9.388.616,67

Tabla 2 Datos de la geometría y propiedades de los materiales del rigidizador mixto 1

Figura 2 Planta de la estructura de edificio conformada por diferentes tipos de rigidizadores

Figura 1 Estructura de edificio conformada por diferentes tipos de rigidizadores

Están en posiciones internas en la estructura del edificio.

• Dos rigidizadores transversales que son en parte pórticos y en parte tímpanos rectangulares 1, 8 en la Figura 2 están en posiciones extremas en la estructura del edificio.

En la Tabla 1 se representan los valores de la carga lateral de viento como fuerza horizontal externa considerada en los cálculos y en la Tabla 2 se indican las dimensiones y propiedades del rigidizador 1. Se aplicó la normativa vigente [8].

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Ac : Sección transversal de las columnas (0,3 m × 0,3m)Av : Sección transversal de las vigas (0,3m x 0,4m)δ : Espesor del tímpano o diafragma de sección

rectangular en mEa : Módulo de Elasticidad del hormigón en kPa.G : Módulo de Cortante en kPa G = E’b / 2*(1+μ)μ : Coeficiente de Poisson

De la aplicación del Método PPG modificado [4], en la estructura de edificio seleccionada, se obtienen las fuerzas que toma cada rigidizador, de la referencia [7] se extrae la Tabla 3, donde se indican las men-cionada fuerzas.

Los valores de fuerzas que aparecen destacados en color se refieren al rigidizador mixto 1, objeto de análisis.

Para modelar la estructura plana equivalente se sigue el procedimiento mencionado con anterioridad.

Del análisis espacial según PPG modificado [4], se tiene la matriz rigidez de la estructura y la fuerza que

Rigidizador Fuerzas (kN) ; Momentos (kN · m)

Nivel 1 Nivel 2 Nivel 3 Nivel 4

1 (Fy) -71,8625 -111,918 -117,23 -61,071

2 (Fy) -2,12136 -0,56652 -2,9516 -8,1931

3 (Fy) 11,82 -2,7735 -10,156 -6,8953

4 (Fy) 11,0595 -3,59766 -5,7791 -5,0835

5 (Fy) 2,00887 -1,17019 0,08436 -2,4570

6 (Fy) 3,38562 -1,37142 1,09635 -0,545

7 (Fy) 4,76237 -1,57264 2,10835 1,3670

8 (Fy) 54,6284 50,9611 56,0606 19,3651

9 (Fx) -4,02719 -0,288813 -4,220 -7,4350

10 (Fx) -2,02191 -0,19585 -2,0959 -3,4283

(Fx) 4,06689 0,487824 4,17073 6,2751

11 (Fy) -87,5008 -13,5987 -19,564 14,1159

(Mz) 9,33797 76,941 39,0387 68,7381

12 (Fy) 1,98865 -0,009897 2,15319 4,58492

Tabla 3 Fuerzas que toman los rigidizadores que forman parte de la estructura de 4 plantas

toma cada uno de los rigidizadores como se indica en la Tabla 3, se tomará el rigidizador 1 que es una combinación de pórtico y tímpano rectangular.

Se descarga la estructura y se considera una carga unitaria P = 1 en la dirección de P2, que será la direc-ción en que el rigidizador 1, tomado para el análisis, aportará mayor rigidez a flexión y cortante.

Planteamiento del sistema de ecuaciones canónicas:

Partiendo de la ecuación fundamental matricial del método de los desplazamientos , ecuación (1), se sustituye la matriz rigidez K de orden 12x12, el vector P será de 12x1, al igual que el vector de los desplazamientos que será de 12x12, la matriz K es calculada de forma indirecta que es la propuesta del método PPG modificado [4], las componentes del vector P variarán según la posición del nudo donde se aplique la carga unitaria, la componente del vector tomará valor 1 en el nudo, es decir, donde ha sido aplicada la carga y el resto de las componentes serán 0 y así sucesivamente hasta formular cuatro sistemas

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de ecuaciones lineales donde las incógnitas serán los desplazamientos, interesarán los desplazamientos reales y se decantarán los virtuales, de cada sistema de ecuaciones lineales resuelto interesará un único desplazamiento, el inverso de este desplazamiento permitirá calcular la constante elástica del resorte que habría que colocar en la dirección en que se apli-que la carga y que representará la corrección espacial correspondiente a la estructura plana equivalente. A continuación se representa el vector de los desplaza-mientos P según se indica en la ecuación (2).

(2)

Donde P1 = 1 y el resto de las componentes serán 0, n = 4 entonces P es de 12x1.

El vector de los desplazamientos Z se indica en la ecuación (3).

(3)

Donde Z1 es el desplazamiento real correspondiente a la dirección en que actúa la carga, el resto de las componentes corresponden a desplazamientos vir-tuales que no interesan en el cálculo, en este caso Z es de 12x12.

La matriz rigidez K es cuadrada y su tamaño es 3n x 3n, es decir 12x12 en este caso. La obtención de esta matriz es fundamental siempre que se aplique el Método de los desplazamientos.

En la Figura 3 se representa el sistema base por pisos tomado del método PPG modificado [4]- [5]- [6] y del trabajo de diploma [7].

Los desplazamientos por pisos generados por una carga unitaria se harán coincidir con las direcciones principales (x, y, z) en el sentido de las ligaduras, lo que permitirá suponer según la hipótesis de entrepiso rígido que los desplazamientos de cada uno de los puntos son iguales en las direcciones señaladas.

En la Tabla 4 se presentan los resultados en términos de desplazamientos y sus correspondientes cons-tantes elásticas, una vez solucionado el sistema de ecuaciones lineales.

Los valores señalados en color se corresponden con los valores que son asignados como rigidez del muelle en cada nivel en la dirección de trabajo del rigidizador mixto seleccionado para el análisis (rigidizador 1), los desplazamientos están en m y las constantes elásticas están en kN/m.

Determinación de las solicitaciones de momento flector, fuerza cortante y fuerza axial

• Se tomará para el análisis el rigidizador 1 compuesto por pórticos y tímpanos como se indica en la Figura 4.

• Haciendo uso del STAADpro 2006 se modela la geometría correspondiente así como las propiedades de los materiales y las cargas, en el caso de las cargas de viento se tomaron las que fueron previamente calculadas del análisis espacial resultante de la

Figura 3 Sistema base por piso (se representan dos ligaduras lineales y una angular)

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aplicación del método PPG modificado. Los valores de las cargas se corresponden a los indicados en la Tabla 3.

• Para considerar en el análisis plano la contribución espacial se introducen las correspondientes ligaduras en el plano de trabajo del rigidizador que fueron previamente calculadas resolviendo los sistemas de ecuaciones lineales. Los valores de las constantes elásticas se toman de la Tabla 4.

• Se comparan los resultados obtenidos de la modelación espacial (Variante 1 y Variante 2), con los obtenidos de cada estructura plana equivalente.

Se presentan dos variantes de modelación espacial de la estructura de edificio, objeto de análisis, es decir, manteniendo la misma geometría, materiales, apoyos, se varía la modelación de la carga, a través de dos vías que son equivalentes.Variante 1: Modelación espacial con la carga de viento distribuida en cada entrepiso: SP1 como se indica en la Figura 4.Variante 2: Modelación espacial con la carga de viento concentrada en el centro de gravedad de cada entrepiso: SP2 como se indica en la Figura 5.

Se presentan dos variantes de modelación plana equivalente del modelo espacial para el rigidizador mixto 1 de la estructura de edificio analizada, es decir, manteniendo la misma geometría, material, las

DesplazamientoConstante

elástica

Z1 3,173e-7 3,152·10ˆ6

Z2 1,78e-9 5,618·10ˆ8

Z3 2,743e-10 3,646·10ˆ9

Z4 1,097e-6 9,116·10ˆ5

Z5 -4,553e-9 -2,196·10ˆ8

Z6 1,645e-9 6,079·10ˆ8

Z7 5,04e-6 1,984·10ˆ5

Z8 2,415e-6 4,141·10ˆ5

Z9 4,651e-9 2,15·10ˆ8

Z10 3,043e-6 3,286·10ˆ5

Z11 5,343e-6 1,872·10ˆ5

Z12 3,853e-8 2,595·10ˆ7

Tabla 4 Desplazamientos y constantes elásticas Figura 4 Estructura de edificio con 4 niveles, con la carga lateral de viento distribuida en cada entrepiso.

Modelo espacial SP1

Figura 5 Estructura de edificio con 4 niveles, con la carga lateral de viento concentrada en cada entrepiso.

Modelo espacial SP2

cargas, se hace variar la constante K, correspondien-te a la rigidez de los resortes elásticos que modelan la corrección espacial.Variante A: Modelación plana con constantes K calculadas a través de la solución del sistema de ecuaciones lineales: EPCS1 (Estructura plana con contribución espacial 1) como se indica en la Figura 6 y los valores de K en la Tabla 4.Variante B: Modelación plana con constantes K calculadas aplicándose la carga P=1 en cada nudo en el modelo espacial. EPCS2 (Estructura plana con contribución espacial 2) como se indica en la Figura 7.

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Se establece la modelación plana para el rigidizador mixto 1 de la estructura de edificio analizada sin contribución espacial. Variante C.EPSCS. (Estructura plana sin contribución espacial), como se indica en la Figura 8.

3. Análisis de los resultados

En este análisis se tendrán en cuenta los resultados obtenidos en términos de solicitaciones, modelando el edificio objeto de estudio por cinco vías diferentes como se había señalado anteriormente, es decir, la solución de los modelos espaciales (Variantes 1 y 2), que se muestran en las Figuras 9 y 10, las estructuras planas equivalentes (Variante A y B) y la estructura plana como Variante C.

• En todos los casos para la obtención de las solicitaciones se hizo uso del software de análisis y diseño estructural STAADpro.2006.

En la Tabla 5 se resumen las solicitaciones máximas de momento flector, fuerza cortante y fuerza axial del elemento seleccionado

Gráficos de solicitaciones de momento flector (My), de fuerza cortante (Fz) y de fuerza axial (Fx del elemento seleccionado, se trata de una columna inferior derecha señalizada en color en los modelos espaciales: Variante SP1 y Variante SP2., como se indican en las Figuras 9, 10, 11, 12, 13 y 14.

Figura 8 Estructura plana del rigidizador mixto 1, Modelo EPSCS

Figura 7 Estructura plana equivalente del rigidizador mixto 1, Modelo EPCS2

Figura 6 Estructura plana equivalente del rigidizador mixto 1, Modelo EPCS1

Figura 11 Gráficos de solicitaciones de fuerza axial (Fx). Variante SP1

Figura 10 Gráficos de solicitaciones de fuerza cortante (Fz). Variante SP1

Figura 9 Gráficos de solicitaciones de momento flector (My). Variante SP1

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Figura 12 Gráficos de solicitaciones de momento flector (My). Variante SP2

Figura 13 Gráficos de solicitaciones de fuerza cortante (Fz). Variante SP2

Figura 14 Gráficos de solicitaciones de fuerza axial (Fx). Variante SP2

Gráficos de solicitaciones de momento flector (My), de fuerza cortante (Fz) y de fuerza axial (Fx) en los modelos planos equivalentes: Variante EPCS1 y Va-riante EPCS2, como se indican en las Figuras 15, 16, 17, 18, 19 y 20.

Figura 15 Gráficos de solicitaciones de momento flector (My). Variante EPCS1

Figura 16 Gráficos de solicitaciones de fuerza cortante (Fz). Variante EPCS1

Figura 17 Gráficos de solicitaciones de fuerza axial (Fx). Variante EPCS1

Figura 18 Gráficos de solicitaciones de momento flector (My). Variante EPCS2

Figura 19 Gráficos de solicitaciones de fuerza cortante (Fz). Variante EPCS2

Figura 20 Gráficos de solicitaciones de fuerza axial (Fx). Variante EPCS2

Gráficos de solicitaciones de momento flector (My), de fuerza cortante (Fz) y de fuerza axial (Fx) en el mo-delo plano sin corrección espacial: Variante EPSCS, como se indican en las Figuras 21, 22 y 23.

Figura 21 Gráficos de solicitaciones de momento flector (My). Variante EPSCS

Figura 22 Gráficos de solicitaciones de fuerza cortante (Fz). Variante EPSCS

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Figura 23 Gráficos de solicitaciones de fuerza axial (Fx). Variante EPSCS

ortogonal ni el giro, solo en el plano de trabajo del rigidizador, las diferencias se observan en los valores de fuerzas axiales, resultando mayores en los modelos espaciales, esto es razonable debido que al modelar el rigidizador en su plano, los elementos ortogonales a él conectados no se consideran y esto hace que los valores de fuerzas axiales disminuyan en los elemen-tos de la estructura plana equivalente. Finalmente, los resultados de la estructura plana sin contribución espacial son los esperados pues resultan superiores en relación a los modelos espaciales, se infiere que esta forma de modelar el rigidizador no debe ser tenida en cuenta en los cálculos de análisis estructural, pues se pueden cometer errores que no son admisibles.

4. Conclusiones

El método de análisis plano con contribución espa-cial representa una de las múltiples aplicaciones que tiene el desarrollo teórico del enfoque matricial del método de los desplazamientos.

Permite llevar una estructura de rigidizador a un caso plano de análisis equivalente del espacial sustituyen-do los vínculos espaciales por resortes elásticos cuya rigidez es calculada a partir de la relación fuerza desplazamiento en el muelle

Puede aplicarse a estructuras simétricas o asimétricas y al caso de entrepisos deformables.

Constituye una variante de cálculo en el análisis de la distribución de fuerzas laterales brindando resul-tados exactos y facilidades en el análisis cuando las estructuras de edificios son muy complejas.

Tabla 5 Solicitaciones máximas de momento flector, fuerza cortante y fuerza axial

ModelosM. Flector

kN/mF. Cortante

(kN)F. Axial

(kN)

SP1 2,13 1,27 3,79

SP2 1,82 1,08 3,12

EPCS1 2,33 1,44 1,3

EPCS2 3,13 1,9 2,56

EPSCS 7,26 4,3 10,2

Análisis comparativo

Al comparar los valores mostrados de solicitaciones pertenecientes al elemento seleccionado de la es-tructura plana equivalente respecto a los modelos espaciales, se constata que los resultados en el análisis plano son bastantes cercanos al del análisis espacial, esto es posible puesto que se esta considerando la contribución espacial de la estructura en su conjunto a través de 4 puntos que son los nodos laterales de la estructura plana y en la dirección de trabajo de la estructura; por otro lado, estos valores son ligera-mente mayores, y es lógico que suceda debido a que no se toma en cuenta la contribución en la dirección

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páginas: 91 - 102 Pupo, N. - Recarey, C.]

Referencias bibliográficas

1. J.E. Hernández. Método de distribución de fuerzas horizontales en edificios con pórticos y tímpanos, Ingeniería Estructural y Vial, vol. XV, N° 2,1994, Ciudad Habana, 1993: pp. 34-45.

2. J.E. Hernández. Distribución de fuerzas horizontales en edificios con pórticos y tímpanos, Ingeniería Estructural y Vial, vol. XV, No 2,1994, Ciudad Habana, 1994: pp. 46-53.

3. S. Ruiz. Efecto del momento flexo-torsor en los diafragmas de sección I - Ingenieria Civil. 1975.

4. N.V. Pupo. Análisis de edificios altos. Método de distribución de fuerzas horizontales. Tesis de maestría. Univ. Camagüey. 2001.

5. N.V. Pupo, C.A. Recarey. Análisis de estructuras de edificios. Revista de Ingeniería N° 17, Univ. Andes Colombia, abril 2003.

6. N.V. Pupo, C.A. Recarey. Método de distribución de fuerzas horizontales en edificios altos, Ing. Civil N° 132 CEDEX, España. dic. 2003

7. Y. Brizuela, N.V. Pupo. Análisis de la distribución de fuerzas horizontales en los sistemas mixtos empleados en los edificios altos, II Tesis de diploma. Univ. Camagüey, 2002.

8. NC-205-2006. Cargas de viento: Métodos de cálculo.

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[ 103 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Evaluation of the Skin

Friction between Soils and

Composites

Evaluación de la Fricción Superficial entre Suelos y Materiales Compuestos

Autores

JARA, G. Ingeniero Constructor, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Doctor en Geotecnia, Universidad Politécnica de Madrid

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

12/06/2009

09/07/2009

FORT-LÓPEZ, L. Doctor Ingeniero de Caminos, Canales y PuertosUniversidad Politécnica de Madrid

email: [email protected]

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[104 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 103 - 113 Jara, G. - Fort-López, L.]

El presente artículo recoge los principales resultados de un estudio experimental llevado a cabo por los autores, para la evaluación de la fricción superficial que se desarrolla en la interfase suelo-material compuesto. Para evaluar la fricción super-ficial se han realizado ensayos de corte directo empleando dos tipos de suelos, característicos de la ciudad de Madrid, y placas de materiales compuestos fabrica-das a base de fibra de vidrio y resina de poliéster. En estos ensayos se ha determi-

This paper contains the main results of a pilot study conducted by the authors, for evaluating the skin friction that develops at the interface soil-composite. To evaluate the skin friction has been tested in direct shear apparatus using two types of soil, characteristic of the city of Madrid, and plates of composite made from fiberglass and polyester resin. In these tests it was determined the

nado el efecto de la rugosidad superficial de las placas y el grado de compactación del suelo, en el rozamiento que se crea entre ambos materiales. Las placas de materiales compuestos fueron sometidas a un tratamiento superficial, mediante el cual se definieron tres tipos de rugosidad. Los resultados de este trabajo muestran el aumento del ángulo de rozamiento entre ambos materiales con el aumento de la rugosidad de las placas, en todas las pruebas realizadas.

effect of surface roughness of the plates and the degree of soil compaction, the friction that is created between the two materials. The composite plates were subjected to a surface treatment, which defined three types of roughness. The results of this study show an increase of the angle of friction between two materials with increasing the roughness of the plates in all tests.

Abstract

Key words: skin friction, roughness, composites.

Palabras clave: fricción superficial, rugosidad, materiales compuestos.

Resumen

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páginas: 103 - 113 [ 105 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Jara, G. - Fort-López, L.]

1. Introducción

Desde el punto de vista geotécnico, el comporta-miento estructural de muchas obras queda definido por la interacción que se desarrolla en el contacto suelo-estructura. La interacción que se crea en dicha interfase es principalmente debida al rozamiento entre ambos materiales.

Muchos investigadores han estudiado el rozamiento que se desarrolla en la interfase entre distintos mate-riales de construcción y suelos (Potyondy, 1961; Uesugi y Kishida, 1986-a y 1986-b; Rao et al., 1998; Frost y Han, 1999; Ampera y Aydogmus, 2005; Lings y Dietz, 2005), los cuales han presentado resultados de este parámetro en función de la rugosidad superficial del material empleado. Considerando estos antecedentes, en el presente artículo se presentan los resultados de un trabajo experimental desarrollado en la Universidad Politécnica de Madrid para evaluar el rozamiento en la interfaz entre suelos y materiales compuestos.

Los trabajos de laboratorio para la determinación del rozamiento de la interfase material compuesto-suelo, fueron realizados en un aparato de corte directo convencional adaptado para esta investigación, se-gún las recomendaciones presentadas por Potyondy (1961), Rao et al. (1998) y Frost y Han (1999). Para la realización de los ensayos se han seleccionado dos tipos de suelos que son comúnmente empleados en Madrid en obras de rellenos, y se han confecciona-do placas de fibra de vidrio y poliéster con distintas rugosidades superficiales.

2. Los materiales compuestos

Los materiales compuestos (también denominados composites) corresponden a refuerzos con fibra de materiales metálicos, poliméricos y cerámicos, que fueron empleados inicialmente en la industria ae-roespacial a partir de la década de los 50. El uso de materiales compuestos en la construcción ha tenido un fuerte desarrollo bien entrado el siglo XX. En es-pecial, a partir de la Segunda Guerra Mundial, con el descubrimiento de las matrices plásticas, la expan-sión de los materiales compuestos ha sido constante. Sus usos han sido variados, pasando por el refuerzo de hormigones con fibra de vidrio, la construcción de estructuras de edificación, camisas para pilotes para su empleo en medios agresivos y puentes en base a estos materiales, entre otros.

Se trata de materiales heterogéneos, constituidos por una matriz orgánica (polímero) asociada con un refuerzo fibroso, por lo general de vidrio, de carbono o de aramida. Las fibras son las encargadas de proporcionar las propiedades mecánicas al ma-terial. Se caracterizan por ser continuas, orientadas en direcciones específicas, pudiendo dar lugar a comportamientos anisótropos e isótropos. Los es-fuerzos a los que se ve sometido un composite son absorbidos por estas fibras, y transferidos de una fibra a otra gracias a la matriz. La matriz, además de transferir las cargas a las que se ve sometido el material a las fibras, es la responsable de mante-nerlas unidas.

Los materiales compuestos disponen de ventajas con relación a otros productos, aportando numerosas cualidades funcionales como son: ligereza; resisten-cia mecánica y química; mantenimiento reducido; libertad de formas. Su uso permite aumentar la vida útil de ciertos componentes estructurales, gracias a sus propiedades mecánicas (rigidez, resistencia a la fatiga) y a sus propiedades químicas (resistencia a la corrosión). También enriquecen las posibilidades de diseño, permitiendo aligerar las estructuras y realizar formas complejas aptas para cumplir varias funciones.

3. La fricción superficial entre suelos y materiales de construcción

La interacción entre suelos y diferentes materiales de construcción ha sido motivo de múltiples inves-tigaciones que se han realizado con el propósito de definir el rozamiento que se crea en la interfase de estos materiales. La importancia de esto, según Frost y Han (1999), es debido a que el rozamiento creado en la interfase juega un papel importante en el dimensionamiento de muchas aplicaciones geo-técnicas, como son: cimentaciones de estructuras pilotadas; muros de contención de tierras conven-cional; y estructuras de suelo reforzado.

La interacción en la interfase, que es definida a partir de la fricción que se desarrolla en el contacto de ambos materiales, puede ser obtenida mediante di-ferentes ensayos, siendo los más empleados: ensayos de corte directo (a través de aparatos convencionales o modificados); ensayos de corte simple; pruebas de carga de pilotes in situ; ensayos de arrancamiento o adherencia; entre otros.

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páginas: 103 - 113 Jara, G. - Fort-López, L.]

Usualmente la fricción en la interfase es expresada en términos de un coeficiente de fricción µ o un ángulo de fricción δ (Rao et al., 1998). Si el tipo de suelo es puramente cohesivo, el contacto en la interfase puede ser expresada en términos de un coeficiente de adherencia Ca.

El valor de δ se define usualmente en función del ángulo de rozamiento interno φ‘ del suelo. Para ello, se suelen adoptar valores recomendados en la lite-ratura, los cuales han sido ampliamente aceptados en la Ingeniería Geotécnica.

3.1 Evaluación de la fricción superficial

Potyondy (1961) fue el primero en hacer un estudio sistemático de la fricción superficial que se crea en la interfase entre suelos y diferentes materiales de construcción. Para ello, empleó tres tipos de mate-riales (madera, acero y hormigón) con dos tipos de terminación superficial (rugosa y suave), y varios tipos de suelo (arena, limo, arcilla y un material de transición obtenido de la mezcla de arena y arcilla). Todos los ensayos fueron realizados en cajas de corte directo convencional, ubicando en la parte inferior de estas cajas el material de construcción y en la parte superior el suelo compactado.

El propósito del estudio realizado por Potyondy tuvo dos objetivos fundamentales:- Determinar la relación existente entre la fricción

superficial y la resistencia al esfuerzo cortante del suelo.

- Determinar la relación entre la fricción superficial y las características superficiales de los distintos materiales de construcción empleados.

Como resultado de su estudio, Potyondy ha propues-to una serie de valores de fricción superficial entre los distintos suelos analizados y los correspondientes materiales de construcción empleados, los cuales se resumen en la Tabla 1. Estos valores, según el autor, deben ser reducidos para diseños de ingeniería, de-bido a que no ha considerado ningún valor de factor de seguridad en su obtención.

3.2 Influencia de la rugosidad en la fricción superficial

Muchas investigaciones han demostrado que la rugosidad superficial juega un papel importante en el comportamiento de la interfase entre suelos y su-

perficies sólidas (Uesugi y Kishida, 1986-a y 1986-b; Rao et al., 1998; Frost y Han, 1999; Lings y Dietz, 2005). Como resultado, se obtiene un aumento de los parámetros de rozamiento en la interfase, δ y Ca, con el aumento de la rugosidad.

El método más usado para cuantificar la rugosidad se basa en el registro de perfiles de altura, para lo cual se emplean equipos de sensibilidad micromé-trica denominados rugosímetros o perfilómetros. A partir del tratamiento estadístico de los datos obtenidos por este equipo, se determina la rugo-sidad superficial a partir de la rugosidad máxima Rmáx. La rugosidad máxima Rmáx es definida como la altura entre el punto más alto y el punto más bajo del perfil de alturas, medidos ambos respecto a la línea central. Habitualmente, se seleccionan tramos homogéneos ∆L sobre la distancia medida en el equipo, obteniéndose para cada tramo el valor de Rmáx. El valor de Rmáx final del perfil es obtenido mediante la siguiente expresión:

(1)

Algunos investigadores han propuesto formulaciones alternativas a las presentadas anteriormente, con el propósito de correlacionar la fricción en la interfase con el tamaño de las partículas de suelo. Según co-mentan Lings y Dietz (2005), una arena fina tiende a movilizar una mayor fricción en la interfase que una arena gruesa, si ambas deslizan sobre una superficie de rugosidad dada.

Uesugi y Kishida (1986-b) fueron los primeros en in-tegrar bajo un solo concepto la rugosidad superficial y el tamaño de las partículas de arena. Para ello han definido el concepto de rugosidad normalizada Rn, la cual es obtenida a partir de la rugosidad máxima Rmáx y el tamaño D50 de la arena, que queda expre-sada como:

(2)

Siendo- Rmáx obtenido del perfil de alturas medido en el

perfilómetro, considerando ∆L = D50.- D50 la abertura del tamiz por donde pasa el 50%

del material.

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páginas: 103 - 113 [ 107 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Jara, G. - Fort-López, L.]

Mat

eria

les

de

con

stru

cció

n

Ru

go

sid

ad s

up

erfi

cial Arena Limo sin cohesión Suelo granular

cohesivo Arcilla

0,06 < D < 2,0 mm 0,002 < D < 0,06 mm 50% arcilla +

50% arena D ≤ 0,06 mm

Seca Satura-da Seco Saturado

IC = 0,5 - 1,0 IC = 0,73 - 1,0Densa Denso Flojo Denso

fφ fφ fφ fφ fφ fφ fc fφ fc fcmáx

AceroLiso 0,54 0,64 0,79 0,40 0,68 0,40 - 0,50 0,25 0,50

Rugoso 0,76 0,80 0,95 0,48 0,75 0,65 0,35 0,50 0,50 0,80

Madera(1) 0,76 0,85 0,92 0,55 0,87 0,80 0,20 0,60 0,40 0,85

(2) 0,88 0,89 0,98 0,63 0,95 0,90 0,40 0,70 0,50 0,85

Hormigón

Liso 0,76 0,80 0,92 0,50 0,87 0,84 0,42 0,68 0,40 1,00

Áspero 0,88 0,88 0,98 0,62 0,96 0,90 0,58 0,80 0,50 1,00

Rugoso 0,98 0,90 1,00 0,79 1,00 0,95 0,80 0,95 0,60 1,00

(1) Rozamiento paralelo a las fibras.(2) Rozamiento perpendicular a las fibras

Tabla 1 Valores de fricción superficial entre suelos y materiales de construcción(Tomada de Potyondy, 1961. Skin friction between various soils and construction materials)

Figura 1Representación esquemática del tamaño de

las partículas de suelo sobre perfil de alturas. Definición de D50

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Paikowsky et al. (1995) en ensayos realizados con varios tamaños de perlas de vidrio en contacto con superficies de acero y aluminio, correlacionaron el ángulo de fricción de la interfase pico con la ru-gosidad normalizada Rn. A partir de los resultados obtenidos han definido tres tipos de rugosidad que se pueden presentar en la interfase, las cuales las han denominado como: lisa, intermedia y rugosa. Estos términos pueden ser empleados, en general, para distinguir la rugosidad superficial de cualquier material que interactúe con distintos suelos.

3.3 Investigaciones realizadas

La mayoría de las aportaciones más recientes han estado orientadas a la evolución de la fricción su-perficial en función de la rugosidad del material empleado en contacto con el suelo. Uesugi y Kis-hida (1986-a y 1986-b) han realizado una serie de estudios orientados a la determinación de la fricción superficial entre arenas secas y aceros. Para la rea-lización de sus trabajos han empleado aparatos de corte directo y aparatos de corte simple.

Las arenas investigadas presentan una granulome-tría bastante uniforme y todas ellas sin presencia de finos, siendo en general clasificadas como arenas medias a finas (Lambe y Whitman, 1969).La rugosidad de las placas de acero fue obtenida mediante un tratamiento superficial de lijado y pu-lido, alcanzándose así rugosidades máximas Rmáx comprendidas entre 3 y 20 µm. Estos investigadores concluyen que los factores que más influyen en la determinación del coeficiente de rozamiento de la interfase son el tipo de arena empleada y la rugo-sidad de la superficie del acero, mientras que la tensión normal aplicada y el tamaño medio de los granos tienen poca influencia. Los resultados de su investigación se muestran en la Figura 2.

Frost y Han (1999) han realizado un estudio experi-mental para evaluar el comportamiento en la interfaz entre arenas y FRP (polímeros reforzados con fibras). Los resultados obtenidos en estas pruebas fueron comparados con una serie de ensayos realizados sobre interfaz arena-acero.

Para el desarrollo de su trabajo, seleccionaron cinco tipos de arenas y cuatro tipos de perlas de vidrio. Las arenas han sido identificadas como: arena de voladura (VBS); arena de Ottawa (OTW); y arena

Figura 2 Resultados de fricción superficial obtenidos por Uesugi y Kishida, mediante el estudio

de arenas y aceros

silicia (SLC). Tanto la arena VBS como la SLC mostra-ron una forma subangular a angular, mientras que la arena OTW presentó una forma subredondeada a redondeada. Las placas de FRP fueron obtenidas de una sección de material elaborado con fibra de vidrio tipo E embebido en una matriz de poliéster, fabricadas mediante un proceso de pultrusión.

Según comentan estos investigadores, los resultados de sus ensayos muestran que el rozamiento en la interfaz arenas-FRP se ve directamente influenciado por la rugosidad normalizada, la tensión vertical aplicada, la densidad inicial de la masa de suelo y el tamaño medio de las partículas. Además, empleando este tipo de interfaz se obtienen mayores valores de rozamiento que en el caso de arena-acero.

Figura 3 Resultados de fricción superficial obtenidos por Frost y Han para interfaz de arenas

con aceros y FRP

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[Jara, G. - Fort-López, L.]

4. Estudio experimental: evaluación de la fricción superficial entre suelos y

materiales compuestos

La realización de este estudio experimental ha tenido como objetivo evaluar la interacción que se desarrolla entre dos tipos de suelos y materiales compuestos. El estudio ha sido abordado mediante la realización de ensayos de corte directo.

Junto a los ensayos de corte directo, se ha medido la rugosidad superficial de las probetas de materiales compuestos, mediante un equipo de perfilometría, que ha permitido obtener los perfiles de altura con los cuales se ha determinado la rugosidad normali-zada Rn de dichas probetas.

Con relación a los suelos, se han seleccionado dos tipos de material (arena de miga y arena tosquiza) característicos de la ciudad de Madrid, los cuales han sido caracterizados tanto desde un punto de vista físico como químico, como así también, mecánico.

4.1 Fabricación de placas de materiales compuestos

Las placas de materiales compuestos empleadas en los ensayos de corte directo han sido fabricadas a base de fibra de vidrio y resina de poliéster. Todas las placas fueron fabricadas de las mismas dimen-siones, con una sección cuadrada de 5,9 × 5,9 cm y un espesor de 4 mm, mediante el procedimiento mostrado en la Figura 4.

Para el estudio del rozamiento en la interfaz, las placas en materiales compuestos han sido fabricadas con tres tipos de rugosidad superficial, las cuales fueron identificadas como: PFV-RB (placa de fibra de vidrio con rugosidad baja); PFV-RI (placa de fibra de vidrio con rugosidad intermedia); y PFV-RA (placa de fibra de vidrio con rugosidad alta).

Se han tomado imágenes de cada una de las placas, tanto en cámara digital como a través de microscopio electrónico. Un ejemplo de ellas se muestra en la Figura 5. Las imágenes permiten apreciar la textura superficial alcanzada en cada placa, la cual fue co-rroborada con los perfiles de altura obtenidos para cada una de ellas con el equipo de perfilometría.

En la Figura 6 se muestra un ejemplo del perfil de altura que es obtenido con el equipo de perfilome-tría. Se han analizado un total de treinta placas, diez por cada tipo de rugosidad, obteniéndose para cada una de ellas el correspondiente perfil de alturas. La longitud de barrido sobre cada placa ha sido de 1 cm, a partir de la cual se han obtenido los perfiles para 4 mm de longitud.

Figura 5 Imágenes de placas de fibra de vidrio para ensayos de rozamiento y detalle en microscopio

electrónico (PFV-RA)

Figura 4 Esquema de fabricación de placas para ensayos de corte directo, compuestos por fibra

de vidrio y resina poliéster

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4.2 Suelos empleados para estudios de rozamiento

Para este estudio experimental se han seleccionado dos suelos, los cuales corresponden a materiales característicos de la ciudad de Madrid y que son utilizados con frecuencia en obras de rellenos, los que han correspondido a: arena de miga y arena tosquiza.

Con el propósito de valorar su comportamiento me-cánico, se han realizado ensayos de corte directo y triaxial para la determinación tanto del ángulo de fricción interna φ‘ como la cohesión c‘. Los ensayos de corte directo fueron realizados en condiciones drenadas, mientras que los ensayos triaxiales fueron realizados en condiciones no drenadas con medida de presión de poros. Los resultados de los ensayos reali-zados a ambos suelos se presentan en la Tabla 2.

Figura 6 Perfil de altura placa de materialcompuesto de rugosidad alta

Figura 7 Suelos empleados en los ensayos de corte directo para el estudio de la fricción superficial.

(a) Arena de miga; (b) Arena tosquiza

(a) (b)

Arena tosquiza Arena de miga

Grado de compactación φ‘ (°) c‘ (t/m2) φ‘ (°) c‘ (t/m2)

Ensayos de corte directo

95% PN 35 0,15 - -

92% PM - - 38 0

95% PM 39 0,15 41 0,25

100% DR - - 43 0

Ensayo triaxial

95% PM 35 3,0 37 0

Tabla 2 Resumen parámetros mecánicos de suelos obtenidos en ensayos de corte directo y triaxial,en función del grado de compactación

4.3 Evaluación del rozamiento en la interfaz suelo-material compuesto

La preparación de cada prueba ha consistido en la colocación de las placas de materiales compuestos en la parte inferior de la caja de corte, tal como se muestra en la Figura 8, mientras que la muestra de suelo ha sido compactada en la parte superior de dicha caja, tomando como referencia los trabajos realizados por Potyondy (1961), Rao et al. (1998) y Frost y Han (1999). El equipo de corte directo em-pleado en estos ensayos se muestra en la Figura 8.

Todos los ensayos han sido ejecutados en condiciones drenadas con consolidación previa, tanto para la arena de miga como para la arena tosquiza. La velocidad de corte fue definida a partir de la curva de conso-lidación de la muestra de suelo, empleándose para estas muestras velocidades de 0,03 y 0,06 mm/min.

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En las pruebas realizadas se pudo observar que no existe una influencia clara en los resultados obtenidos respecto a la diferencia de velocidades empleadas.

4.4 Influencia del tipo de suelo y rugosidad superficial en los ensayos de rozamiento

Para valorar la influencia del tipo de suelo empleado y la rugosidad superficial de las probetas de materia-les compuestos, en las Figuras 10 y 11 se muestran los resultados de los ensayos en función de la rugo-sidad normalizada Rn obtenida para cada probeta, que es función del tamaño medio de las partículas de suelo D50.

Como se puede apreciar en la Figura 10, los valores de rozamiento de todas las probetas ensayadas se mueven en un rango de Rn comprendido entre 0,18 y 1,8, aproximadamente. Según esto, la rugosidad de las probetas de materiales compuestos diseñadas para el desarrollo de este estudio puede ser clasifi-cada como de intermedia a rugosa (Paikowsky et al., 1995), valores que son bastante superiores a los obtenidos por Frost y Han (1999). Esto es debido, por un lado, a un mayor tamaño medio de las par-tículas de arena empleadas por Frost y Han, y por otro, a una menor rugosidad máxima alcanzada en las probetas de FRP. Como resultado, los valores de rozamiento en la interfaz δ‘ alcanzados son mayores a los obtenidos por estos investigadores, en una relación comprendida entre 1,25 y 1,5.

En la Figura 11 se presenta la relación obtenida entre la rugosidad normalizada Rn y la relación δ‘/φ‘. Esta última es una relación empleada habitualmente en geotecnia para estimar el valor de δ‘ que es utiliza-do para el dimensionamiento de muchas obras de ingeniería. Además, los resultados obtenidos por Potyondy (1961) en sus ensayos de corte directo fueron definidos a partir de esta relación.

Como puede verse, los valores de δ‘/φ‘ obtenidos se encuentran en una rango comprendido entre 2/3φ‘ y φ‘, siendo los mayores valores alcanzados para el caso de la arena tosquiza. Así, la relación δ‘/φ‘ en la arena de miga toma valores entre 0,66φ‘ y 0,90φ‘, mientras que en la arena tosquiza esta relación toma valores entre 0,85φ‘ y φ‘.

Comparando estos resultados con los obtenidos por Potyondy en 1961, se puede inferir que tanto

para la arena de miga como para la arena tosquiza los valores de la relación δ‘/φ‘ son asimilables a los estudiados por este investigador mediante el empleo de interfaz suelo-madera y suelo-hormigón. Potyon-dy ha obtenido valores comprendidos entre 0,80φ‘ y 0,95φ‘ cuando emplea materiales con un 50% de fracción arenosa más un 50% de fracción fina, y valores entre 0,76φ‘ y 0,98φ‘ para suelos puramente granulares.

Figura 9 Equipo de corte directo empleado en los ensayos de rozamiento, perteneciente a la UPM

Figura 8 Colocación placa en material compuesto y preparación muestra para ensayos de rozamiento en

equipo de corte directo

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siendo el valor de δ‘PM del orden de 1,2 δ‘PM para el caso de la arena tosquiza y, δ‘DR del orden de 1,2δ‘PM para el caso de la arena de miga.

Además, considerando todos los tipos de rugosidad empleados se produce un aumento aproximadamen-te lineal de δ‘ a medida que aumenta la rugosidad normalizada Rn, manteniéndose este comportamiento tanto si se define como compactación de referencia el ensayo Proctor Modificado, el ensayo de Densidad Relativa o si se emplea el ensayo Proctor Normal.

5. Conclusiones

Los resultados de los ensayos de rozamiento reali-zados muestran que los distintos factores estudia-dos influyen de forma importante en la interacción entre materiales compuestos y suelos. De todos los factores analizados, la rugosidad de las placas es el que presenta la mayor influencia en el ángulo de rozamiento de la interfaz δ‘, dándose una tendencia lineal del aumento de δ‘ con la rugosidad normali-zada Rn, tanto para la arena de miga como para la arena tosquiza.

Los resultados alcanzados permiten corroborar lo planteado por Frost y Han (1999): materiales con menor tamaño medio de partículas D50 que deslizan sobre una superficie de rugosidad dada alcanzan ma-yores valores de δ‘ que aquellos que tienen un mayor valor de D50, y que deslizan sobre la misma superficie. Es importante en este sentido considerar el efecto de la compactación, dado que esta respuesta se dará en la medida que las condiciones de densificación de los materiales sean semejantes.

Así también, los valores del ángulo de rozamiento entre materiales se ajustan de manera adecuada a los resultados alcanzados en investigaciones previas (Potyondy, 1961; Uesugi y Kishida, 1986-a y 1986-b; Tsubakihara et al., 1993; Rao et al., 1998; Frost y Han, 1999; Ampera y Aydogmus, 2005; Lings y Dietz, 2005), siendo en general mayores en todas las pruebas realizadas.

Tanto la arena de miga como la arena tosquiza pre-sentan un rozamiento adecuado con los materiales compuestos empleados, pudiendo ambos materiales ser utilizados para el diseño de muros de contención de tierras, en especial en muros de tierra mecánica-mente estabilizada.

Figura 10 Relación entre la rugosidad normalizada Rn y el ángulo de rozamiento en la interfaz δ‘

Figura 11 Relación entre la rugosidad normalizada Rn y el coeficiente de rozamiento en la interfaz δ‘/φ‘

4.5 Influencia del grado de compactación en los ensayos de rozamiento.

Los resultados de la influencia del grado de compac-tación en el rozamiento de la interfaz suelo-material compuesto, es presentado en las Figuras 12 y 13, tanto para arena tosquiza como para arena de miga, respectivamente. En ambos casos se presentan los valores de δ‘ en función de la rugosidad normali-zada Rn.

En general los resultados obtenidos muestran que el aumento en el grado de compactación provoca un aumento en el valor de rozamiento de la interfaz δ‘,

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[Jara, G. - Fort-López, L.]

Referencias bibliográficas

1. AL-MHAIDIB, A. (2006). “Influence of shearing rate on interfacial friction between sand and steel”. Engineering Journal of the University of Qatar, vol. 19.

2. AMPERA, B. and AYDOGMUS, T. (2005). Skin friction between peat and silt soils with construction materials. Electronic Journal of Geotechnical Engineering. Volumen 10, Bundle D (en línea). Disponible en http://www.ejge.com/2005/JourTOC10D.htm.

3. DIETZ, M. and LINGS, M. (2006). “Postpeak strength of interfaces in a stress-dilatancy framework”. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 132 (11): 1474-1484.

4. FROST, J., and HAN, J. (1999). “Behavior of interfaces between fiber-reinforced polymers and sands”. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 125 (8): 633-640.

5. JARA, G. (2008). Estudio de la aplicabilidad de materiales compuestos al diseño de estructuras de contención de tierras y su interacción con el terreno, para su empleo en obras de infraestructura viaria. Tesis Doctoral UPM. 2° Premio Entrecanales a la Mejor Tesis Doctoral en Geotecnia 2007-2008.

6. LAMBE, T. and WHITMAN, R. (1969). Soil Mechanics. Massachusetts Institute of Technology. John Wiley and Sons, New York.

7. LINGS, M. and DIETZ, M. (2005). “The peak strength of sand-steel interfaces and the role of dilation”. Journal Soils and Foundations. 45 (6): 1-14.

8. PAIKOWSKY, S., PLAYER, C. and CONNORS, P. (1995). “A dual interface apparatus for testing unrestricted friction of soil along solid surfaces”. Journal Geotechnical Testing. 18 (2): 168-193.

9. POTYONDY, J. (1961). “Skin friction between various soils and construction materials”. Geotechnique. 11 (4): 339-353.

10. RAO, S., ALLAM, M. and ROBINSON, R. (1998). “Interfacial friction between sands and solid surfaces”. Proceedings Instn. Civil Engineering, Geotechnical Engineering. 131: 75-82.

11. UESUGI, M. and KISHIDA, H. (1986-a). “Influential factors of friction between steel and dry sands”. Journal Soils and Foundations. 26 (2): 33-46.

12. UESUGI, M. and KISHIDA, H. (1986-b). “Frictional resistance at yield between dry sand and mild steel”. Journal Soils and Foundations. 26 (4): 139-149.

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114 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Fénix Test, a New

Methodology

to Measure Cracking

Resistance on Asphalt

Mixtures

Ensayo Fénix, una Nueva Metodología para Medir la Resistencia a la Fisuración en Mezclas Asfálticas

Autores

VALDÉS, G. Académico Departamento de Ingeniería de Obras Civiles Universidad de La Frontera, Temuco, Chile

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

02/03/2009

19/05/2009

PÉREZ-JIMÉNEZ, F. Catedrático de Caminos, Departamento de Infraestructura del Transporte y del Territorio Universidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, España

email: [email protected], R. Investigador, Departamento de Infraestructura del Transporte y del

TerritorioUniversidad Politécnica de Cataluña, Barcelona, España

email: [email protected]

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páginas: 114 - 125 [ 115 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Valdés, G. - Pérez-Jiménez, F. - Botella, R.]

El presente trabajo de investigación tiene por objetivo principal presentar un nuevo ensayo a tracción desarrollado por el La-boratorio de Caminos de la Universidad Politécnica de Cataluña para evaluar los mecanismos de fisuración en las mezclas asfálticas, representando este fenómeno de deterioro mediante un ensayo sencillo, económico y fácil de ejecutar. Se presenta el ensayo Fénix como un procedimiento que permite determinar la resistencia a fisuración de las mezclas asfálticas me-diante el cálculo de la energía disipada en el proceso de fisuración. Para ello, se muestra en este artículo la metodología del ensayo y un análisis de los resultados

The aim of this paper is to present a new tensile test developed by The Road Research Laboratory of the Technical University of Catalonia, called Fénix test. The test is presented as a procedure to evaluate asphalt mixture crack behaviour. It is a simple procedure and has a low cost set up. Fénix test is a procedure to determine crack resistance through calculation of dissipated energy in cracking process. Test procedure and data analysis are shown for

experimentales obtenidos de su aplicación a distintos tipos de mezclas. Las variables estudiadas fueron: velocidad de aplicación de carga, envejecimiento, tipo de ligante, contenido de ligante, temperatura de ensayo y temperatura de compactación de la mezcla. A su vez, se presenta un análisis estadístico de los resultados con la finalidad de establecer la repetibilidad y sensibilidad del ensayo frente a variables de estudio. Como resultado de esta inves-tigación, los autores señalan que el ensa-yo Fénix es un procedimiento práctico y efectivo para determinar las propiedades mecánicas vinculadas con el deterioro de fisuración en las mezclas asfálticas.

different types of mixtures. The influence of load application velocity, aging, binder type, binder content, test temperature and compaction temperature was studied. On the other hand, a statistical analysis is presented to prove the repeatability and sensitivity of the test. As a result, authors found out that Fénix test is an effective procedure to determine mechanical properties regarding cracking resistance of asphalts mixtures.

Abstract

Key words: asphalt mixtures, test, cracking.

Palabras clave: mezclas asfálticas, ensayos, fisuración.

Resumen

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páginas: 114 - 125 Valdés, G. - Pérez-Jiménez, F. - Botella, R.]

1. Introducción

La fisuración de los pavimentos asfálticos es una de las causas más frecuentes de deterioro. Debido a las características reológicas de las mezclas asfálticas hacen que su comportamiento a la fisuración sea complejo de analizar, puesto que este depende de varios factores que hacen que este material se com-porte de manera completamente diferente frente a las solicitaciones producidas por el medio ambiente y el tráfico, que se manifiestan mediante variaciones térmicas y diferentes tipologías y velocidades de aplicación de las cargas.

De acuerdo a lo anterior, en los últimos años, con la aplicación de conceptos desarrollados en el área de mecánica de fracturas aplicados a los materiales cuasi frágiles, la comunidad científica ha enfocado sus inves-tigaciones con la finalidad de comprender el comporta-miento de las mezclas asfálticas frente al fenómeno de fisuración por diversas áreas de la ingeniería, algunos mediante modelos analíticos y otros mediante estu-dios experimentales que simulen mejor el mecanismo de propagación de fisuras en las capas de mezclas asfálticas, y a su vez, que entreguen información que permita evaluar la resistencia de las mezclas ante este modo de deterioro (Li et al., 2008).

En la literatura se han identificado tres ensayos cuya finalidad es medir propiedades de fractura en mez-clas asfálticas, los cuales se ilustran en la Figura 1.

El ensayo de viga entallada, SE(B), se ha utilizado en varios estudios para determinar las propiedades de fractura de las mezclas asfálticas. La geometría del ensayo SE(B) proporciona una adecuada propagación de la fisura de acuerdo al modo I de fractura. Sin em-bargo, su geometría tiene la desventaja de al no ser una probeta estandarizada, se limita su aplicabilidad

a vigas compactadas en laboratorio, no permitiendo su aplicación a testigos (Wagoner et al., 2005).

El ensayo de viga semicircular a flexión, SCB, ha sido aplicado en varios estudios (Molenaar et al., 2002; Mull et al., 2002; Li et al., 2008), destacando las ventajas del ensayo SCB de su fácil aplicación a pro-betas y testigos, y que requiere un menor número de muestras por su geometría; sin embargo, la forma de aplicación de la carga produce un complejo estado tensional que afecta en el proceso de propagación de la fisura, generando un efecto de arco con altos esfuerzos de compresión en la localidad cercana a la fisura (Wagoner et al., 2005).

El ensayo DC(T) tiene las ventajas que presenta un tamaño mayor del área de fractura y su aplicación a testigos. Sin embargo, en el proceso de fabricación de las probetas existe el inconveniente de generar microfisuras en los alrededores de los orificios donde se aplica la carga. Sumado a lo anterior, existe la complejidad de efectuar el ensayo a temperaturas superiores a los 10 ºC.

Siguiendo esta línea de investigación, en el Laboratorio de Caminos de la Universidad Politécnica de Cataluña se ha desarrollado y puesto a punto un nuevo ensayo experimental práctico, cuya finalidad es evaluar la resistencia a la fisuración de las mezclas asfálticas a tra-vés del cálculo de la energía disipada en el proceso de fisuración de las mezclas. Este ensayo ha sido llamado Fénix1 y su montaje se observa en la Figura 2.

Figura 1 Diferentes geometrías de probetas de ensayos para medir energía de fractura

Figura 2 Montaje ensayo Fénix en prensa 810 MTS (Material Test System)

1 Se ha llamado ensayo Fénix de acuerdo al acrónimo del proyecto de investigación que ha permitido su desarrollo. Proyecto CENIT: Investigación Estratégica de Carreteras más Seguras y Sostenibles (Acrónimo: FÉNIX).

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páginas: 114 - 125 [ 117 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Valdés, G. - Pérez-Jiménez, F. - Botella, R.]

El ensayo Fénix permite obtener la energía disipada en el proceso de fisuración del material, la cual es una combinación de energías liberadas durante el proceso de deformación y fractura del material (Li et al., 2008). La evaluación de la energía disipada en ensayo se pre-senta como una forma efectiva de medir la resistencia a la fisuración en las mezclas asfálticas.

Por otra parte, se ha definido el concepto de tenaci-dad en las mezclas asfálticas como la capacidad que tiene la mezcla de mantener unido sus materiales constituyentes una vez que se ha iniciado el fallo de fisuración, el cual puede ser determinado y evaluado por el índice de tenacidad, IT, propuesto en este tra-bajo. El índice de tenacidad se ha definido físicamen-te como la energía disipada en la fase de softening o relajación en la curva carga-desplazamiento del ensayo Fénix (Figura 3), ponderada por un factor de fragilidad de la mezcla dado por la diferencia entre desplazamiento requerido para que el valor de la carga máxima disminuya a la mitad de su valor y el desplazamiento a carga máxima.

2. Procedimiento del ensayo Fénix

El procedimiento del ensayo Fénix consiste en some-ter media probeta cilíndrica con una fisura inducida de 6 mm de longitud, fabricada mediante el proce-dimiento Marshall, o bien, mediante el compactador giratorio, a un esfuerzo de tracción con una veloci-dad de desplazamiento constante a una temperatura

deseada. Una vez preparada la probeta con la fisura inducida, se fijan a las dos secciones de la cara plana, separadas por la entalladura, unas placas de acero. Estas, a su vez, son fijadas a los soportes de la prensa, permitiendo un movimiento de rotación respecto a las fijaciones, tal cual se ilustra en la Figura 3.

Durante la ejecución del ensayo se van registrando mediante un equipo de adquisición de datos las cargas generadas, en función del desplazamiento, para así luego calcular los parámetros vinculados al proceso de fisuración.

La energía disipada en todo el proceso de fisuración del material, GD, se determina con las ecuaciones (1) y (2). El parámetro índice de tenacidad, IT, puede ser determinado por medio de la ecuación (3). A su vez, se obtiene el índice de rigidez a tracción, IRT, por me-dio de la ecuación (4). Otros parámetros mecánicos de la mezcla como: carga máxima a tracción, Fmáx, desplazamiento a carga máxima, ∆Fmáx, y desplaza-miento de rotura, ∆R, pueden ser determinados de la curva resultante carga – desplazamiento.

(1)

Donde, GD= energía disipada en el proceso de fisu-ración, J/m2; WD= trabajo disipado en el proceso de fisuración, KN-mm; h= espesor de la probeta, m; l = longitud inicial de ligamento, m.

(2)

Donde, F = carga, KN; u= desplazamiento, mm; ∆R= desplazamiento a F = 0,1 KN postpico, mm.

(3)

Donde, IT = índice de tenacidad, adimensional; WD = trabajo disipado en el proceso de fisuración, KN-mm; WFmáx = trabajo disipado hasta carga máxi-ma, KN-mm; ∆mdp = desplazamiento a ½ Fmáx post-pico, mm; ∆Fmáx = desplazamiento a Fmáx, mm.

Figura 3 Representación esquemática ensayo Fénixy curva carga - desplazamiento resultante

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páginas: 114 - 125 Valdés, G. - Pérez-Jiménez, F. - Botella, R.]

Tabla 1 Granulometrías empleadas en mezclas S-12, S-20 y G-20

(4)

Donde, IRT = índice de rigidez a tracción, KN/mm; Fmáx = carga máxima a tracción, KN; ∆m = desplaza-miento antes de la carga máxima a ½ Fmáx, mm.

3. Estudio experimental

La aplicación del ensayo Fénix se ha realizado a se-ries de probetas de distintos tipos de mezclas para evaluar el comportamiento mecánico de estas, junto con la sensibilidad del ensayo frente a diferentes variables, tales como:

• Velocidad de aplicación de carga• Envejecimiento (protocolo SHRP)• Tipo de ligante• Contenido de ligante• Temperatura de ensayo• Temperatura de compactación

Para ello, se han ensayado tres probetas Fénix para cada variable estudiada. Las probetas Fénix fueron

fabricadas siguiendo el procedimiento Marshall. Las mezclas analizadas fueron las tipos S-12, S-20 y G-20, de acuerdo a las especificaciones españolas2. A la mezcla S-12 se le evaluó la influencia de la velocidad de carga aplicada en el ensayo (0.1, 1 y 10 mm/min.) y el envejecimiento (protocolo SHRP), mientras que a la mezcla S-20 se evaluó la influencia del tipo de ligante utilizado, la temperatura de ensayo (-10ºC, 5ºC y 20ºC) y temperatura de compactación de la mezcla (120ºC, 135ºC y 155ºC). En la mezcla G-20 se evaluó la influencia del contenido de ligante junto a la temperatura de ensayo.

Todas las mezclas evaluadas se fabricaron empleando áridos de origen calizo y diferentes tipos de ligante. Las granulometrías utilizadas y las características de los ligantes empleados se observan en las Tablas 1 y 2, respectivamente.

El ligante empleado en la elaboración de la mezcla S-12 fue un B-60/70 con un contenido de un 5% s/a. En la mezcla S-20 se utilizaron los ligantes de distinta penetración B60/70, B40/50, B13/22 y un ligante modificado con polímetros tipo BM3c, todos ellos con un contenido de un 4,3% s/a. En la mezcla G-20 se utilizaron los ligantes B60/70, B40/50 y B13/22 en porcentajes de 3,5, 4,5, y 5,5% s/a.

Tamiz S-12 S-20 G-20

(mm)Porcentajeque pasa

Porcentajeque pasa

Porcentajeque pasa

25 100 100 100

20 100 87,5 75

12,5 87,5 71,5 55

8 67,5 58 40

4 42,5 42,5 25

2 31 31 19

0,5 16 16 10

0,25 11 11 7

0,125 7,5 7,5 6

0,063 5 5 5

2 S-12 y S-20, mezclas tipo semidensas, tamaños máximos 12 y 20 mm, respectivamente. G-20, mezcla tipo gruesa, tamaño máximo 20 mm.

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Características del ligante UnidadNorma

española (NLT)

B-13/22 B-40/50 B-60/70 BM-3c

Penetración (25 ºC; 100 g; 5s) 0,1 mm 124 17 43 64 58

Índice de penetración 181 0,1 -0,2 -0,2 2,8

Punto de reblandecimiento anillo y bola ºC 125 67,3 55,9 51,7 67,4

Punto de fragilidad Fraass ºC 182 -5 -12 -17 -20

Ductilidad a 25 ºC cm 126 15 >100 >100 -

Viscosidad dinámica 60 ºC (Pa.s) - 4551 651 367 -

Viscosidad dinámica 135 ºC (Pa.s) - 1,92 0,72 0,56 2,37

Residuo RTFOT

Pérdida de masa % 186 0,35 0,4 0,5 0,6

Penetración (25 ºC; 100 g; 5s) % p.o. 124 10 23 32 40

Incremento en el punto de reblandecimiento ºC - 7,5 9,5 9,6 3,7

Ductilidad a 25 ºC cm 126 7 18 50 -

Tabla 2 Características de los ligantes

4. Resultados y discusión

4.1 Análisis del efecto de la velocidad de aplicación de carga y envejecimiento

La Figura 4 muestra el resultado de las curvas carga-desplazamiento, para una mezcla S-12, envejecida y sin envejecer, obtenidas del ensayo Fénix a 20 ºC para diferentes velocidades de aplicación de carga. El envejecimiento aplicado a la mezcla asfáltica fue empleado siguiendo un procedimiento SHRP, con-sistente en colocar las muestras durante un periodo de 4 días en un horno con una temperatura a 80 ºC con aplicación de aire forzado (Kandhal y Chakra-borty, 1996). En la Figura 4 se observa que en ambos casos la mezcla envejecida y sin envejecer, presenta un comportamiento más rígido (mayor IRT) a medida que aumenta la velocidad de aplicación de carga

para la temperatura de ensayo evaluada, exhibiendo una mayor energía disipada en el proceso de fisu-ración, GD. Las probetas envejecidas (Figura 4 izq.) han mostrado un comportamiento más frágil que las no envejecidas (Figura 4 der.), lo cual se observa al disminuir los desplazamientos de rotura, ∆R, para iguales velocidades de aplicación de carga. A su vez, se observa en la Figura 4 la pérdida de tenacidad que sufre la mezcla producto del envejecimiento de esta, lo que se aprecia al comparar los índices de tenacidad, IT, en todas las velocidades de aplicación de carga evaluadas.

Debido a la amplia gama de tipos mezclas y ligan-tes evaluados, para un mejor análisis de la zona de softening de la curva carga-desplazamiento, como de los parámetros resultantes, se decidió establecer la velocidad de 1 mm/min para realizar los ensayos siguientes.

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páginas: 114 - 125 Valdés, G. - Pérez-Jiménez, F. - Botella, R.]

4.2 Análisis del efecto del tipo de ligante y temperatura de ensayo

En las Figuras 5 a 7 se observan los resultados de la mezcla S-20, en la cual se evaluó la influencia del tipo de ligante y la temperatura de ensayo. La mayor parte de las mezclas evaluadas frente a las variables analizadas presentaron un comportamiento similar. A bajas temperaturas, -10 ºC, las mezclas presentaron un comportamiento frágil con altas cargas máximas y bajos desplazamientos de rotura (Figura 5). A la temperatura de 20 ºC se observó un comportamiento más dúctil, con altos valores de desplazamiento de rotura, ∆R, y bajos valores de carga máxima, Fmax, y rigidez, IRT (Figura 7). A temperaturas medias de ensayo, 5 ºC, se observó un comportamiento inter-medio (Figura 6).

En relación a la tenacidad (IT) presentada en las mez-clas evaluadas, se observa, en las Figuras 5 a 7, que a bajas temperaturas, -10 ºC, las mezclas evaluadas se comportaron de forma similar, mostrando una baja tenacidad producto de la fragilidad presentada. A medida que se incrementa la temperatura, se observa que la mezcla que empleó el ligante BM3c aumenta su tenacidad, respecto las otras mezclas evaluadas. La mezcla que utilizó el ligante con mayor viscosidad, el B13/22, empieza a mostrar una mayor tenacidad a temperaturas mas altas, a su vez, la mezcla que empleó el ligante menos viscoso, el B60/70, muestra su mayor tenacidad a la temperatura de 5 ºC, puesto que a temperaturas superiores la mezcla comienza a presentar un comportamiento más dúctil.

Figura 4 Influencia de la velocidad de aplicación de carga en mezcla S-12 no envejecida (izq.) y envejecida (der.), ensayo Fénix a 20 ºC

Figura 6 Curva carga-desplazamiento ensayo Fénix mezcla S20, temperatura de ensayo 5 ºC

Figura 5 Curva carga-desplazamiento ensayo Fénix mezcla S20, temperatura de ensayo -10 ºC

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[Valdés, G. - Pérez-Jiménez, F. - Botella, R.]

La Figura 8 ilustra la influencia de la temperatura de ensayo en las superficies de fractura de las probetas luego de realizado el ensayo Fénix. En esta imagen se observa que a bajas temperaturas, -10 ºC, la superficie fracturada muestra que la fisura se produce en toda la matriz árido-ligante, dejando áridos fracturados a medida que la fisura progresa. A temperaturas intermedias, 5 ºC, se observa una mayor predominancia de que la frac-tura del material se produce en la interfase árido-ligante, fracturando solo algunos de los áridos a medida que se propaga la fisura. Finalmente, a 20 ºC, la fractura se produce prácticamente solo en la interfase árido-ligante.

Los resultados obtenidos para la energía disipada en el proceso de fisuración, GD, relacionada con el tipo de ligante y la temperatura de ensayo, han sido representados en la Figura 9. En esta figura se observa que la mezcla que utiliza el ligante modificado BM3c ha obtenido el valor más alto de energía disipada en todas las temperaturas eva-luadas presentando un mejor comportamiento a la fisuración. Las mezclas fabricadas con los ligantes B60/70, B40/50 y BM3c han obtenido su valor máxi-mo de energía disipada a la temperatura de 5 ºC. La mezcla que utilizó el ligante B-13/22 registró la mayor energía disipada a la temperatura de ensayo de 20 ºC, lo que se explica producto de la dureza del ligante, observándose un comportamiento más frágil a temperaturas inferiores.

4.3 Análisis del efecto del contenido de ligante y temperatura de ensayo

La Figura 10 presenta los resultados de la energía disipada en el proceso de fisuración versus tempe-ratura de ensayo, en tres distintos contenidos de ligante, para tres tipos de ligantes evaluados en la mezcla G-20. En esta gráfica se observa que la energía disipada varía con la temperatura de ensayo registrando los mayores valores a la temperatura de ensayo de 5 ºC, a excepción de las mezclas fabrica-das con el ligante B13/22 que registran su mayor valor a la temperatura de 20 ºC, producto de la alta viscosidad del ligante. A su vez se observa que a medida que se aumenta el contenido de ligante se presenta un aumento de la energía disipada durante el proceso de fisuración de la mezcla.

Figura 7 Curva carga-desplazamiento ensayo Fénix mezcla S20, temperatura de ensayo 20 ºC

Figura 9 Energía disipada en el proceso de fisuración a diferentes temperaturas de ensayo y diferentes

ligantes

Figura 8 Superficies de fractura para mezcla G-20 a diferentes temperaturas de ensayo

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resultados de energía disipada obtenidos en las prue-bas experimentales. Se ha escogido el análisis de varianzas, puesto que este permite comparar si los valores de un conjunto de datos numéricos son sig-nificativamente distintos a los valores de otro o más conjuntos de datos, lo que permite establecer así, para un determinado parámetro calculado, la sensibilidad del ensayo. El procedimiento para comparar estos valores está basado en la varianza global observada en los grupos de datos numéricos a comparar.

En una primera fase se analizó para la mezcla S-20 el efecto del tipo de ligante y la temperatura de ensayo sobre los resultados obtenidos en el ensayo Fénix para la energía disipada, GD. Para ello, se realizó un análisis de varianza de dos factores con varias mues-tras por grupo. En estos análisis los factores fueron: tipo de ligante y temperatura de ensayo. El factor tipo de ligante constó de cuatro niveles (B60/70, B40/50, B13/22 y BM3c) con un total de 9 datos para cada nivel, mientras que el factor temperatura de ensayo constó de tres niveles (-10 ºC, 5 ºC y 20 ºC) con un total de 12 datos para cada nivel.

Al analizar los resultados expuestos en la Tabla 3, se observa que para los cuatro ligantes analizados, la razón F para los factores tipo de ligante y tempera-tura de ensayo, al igual que para la interacción de ambos factores, es mayor a su valor crítico deter-minado para un nivel de significancia de p = 0,05. Esto indica que para cada factor evaluado como en la interacción entre ambos se obtienen valores para la energía disipada, GD, significativamente diferentes, estableciendo así la sensibilidad del ensayo para los factores analizados en esta fase.

Figura 10 Energía disipada en tres temperaturas de ensayo con diferentes contenidos de ligante

en la mezcla

Figura 11 Ensayo Fénix a 20ºC para diferentes temperaturas de compactación, mezcla S-20

4.4 Análisis del efecto de la temperatura de compactación

El efecto de la temperatura de compactación en la mezcla se observa en el gráfico carga-desplazamien-to de la Figura 11. El gráfico ilustra cómo la tem-peratura de compactación posee un importante rol en la resistencia a la fisuración de la mezcla, puesto que al decrecer la temperatura de compactación de 155 a 120 ºC, los valores calculados para la energía disipada en el proceso de fisuración, GD, el índice de tenacidad, IT, y la resistencia máxima a tracción, Fmáx, disminuyen considerablemente. Lo anterior establece la pérdida de cohesión, tenacidad y resistencia por parte de la mezcla, al decrecer la temperatura de compactación, requiriendo una menor cantidad de energía para iniciar y propagar una fisura.

4.5 Análisis estadístico de los resultados La repetibilidad del ensayo Fénix ha sido evaluada a través de valores de coeficiente de variación (Cv) calculados para cada serie de probetas ensayadas. Para los parámetros de energía disipada, GD, y car-ga máxima a tracción, Fmax, se obtuvieron valores de Cv promedio de 15% y 8,5%, respectivamente. Basándose en valores de Cv para la energía disipada, el ensayo Fénix presenta una buena repetibilidad, comparado con los ensayos SE(B) (3-18%), DC(T) (4-25%) y SCB(15-34%) (Wagoner et al. 2005).

La sensibilidad del ensayo Fénix ha sido evaluada mediante unos análisis de varianza (ANOVA) de los

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[Valdés, G. - Pérez-Jiménez, F. - Botella, R.]

Una vez determinada la sensibilidad del ensayo Fénix frente a las variables tipo de ligante y temperatura de ensayo, se llevó a cabo una segunda fase de análisis estadístico consistente en el estudio del efecto del contenido de ligante y la temperatura de ensayo en la energía disipada, GD. Al igual que en el análisis anterior, se realizó un análisis de varianza de dos factores con varias muestras por grupo para cada tipo de ligante evaluado en la mezcla G-20 (B60/70, B40/50 y B13/22). Para estos análisis los factores fueron: contenido de ligante y temperatura de en-sayo. El factor contenido de ligante constó de tres niveles (3,5%, 4,5% y 5,5%) con un total de 9 datos para cada nivel, y a su vez, el factor temperatura de

ensayo constó de tres niveles (-10 ºC, 5 ºC y 20 ºC) con un total de 9 datos para cada nivel.

En los resultados expuestos en las Tablas 4, 5 y 6 se observa, en los tres ligantes analizados, que la razón F, tanto para el factor contenido de ligante como para el factor temperatura de ensayo, es mayor al valor crítico para F determinado para un nivel de sig-nificancia de p = 0,05. Esto indica que en el ensayo Fénix, frente a los factores contenidos de ligante y temperatura de ensayo, se obtienen valores de energía disipada, GD, significativamente diferentes, estableciendo así la sensibilidad del ensayo frente a los dos factores analizados en esta fase.

Origen de las variaciones

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Promedio de los cuadrados

F ProbabilidadValor crítico

para F

Tipo de ligante 132.414,178 3 44.138,059 20,42 8,59•10-07 3,009

Tº de ensayo 337.020,377 2 168.510,188 77,95 3,18•10-11 3,403

Interacción 167.925,278 6 27.987,546 12,95 1,66•10-06 2,508

Origen de las variaciones

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Promedio de los cuadrados

F ProbabilidadValor crítico

para F

Cont. de ligante 112.047,73 2 56.023,865 5,232 0,016 3,555

Tº de ensayo 1.465.290,22 2 732.645,111 68,426 3,87 • 10-09 3,555

Interacción 103.244,73 4 25.811,183 2,411 0,087 2,928

Origen de las variaciones

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Promedio de los cuadrados

F ProbabilidadValor crítico

para F

Cont. de ligante 181.021,948 2 90.510,974 6,903 0,006 3,555

Tº de ensayo 581.451,238 2 290.725,619 22,174 1,39 • 10-05 3,555

Interacción 154.442,805 4 38.610,701 2,945 0,049 2,928

Tabla 5 Tabla ANOVA para comparar en el ligante B40/50 efecto del contenido de ligante y temperatura de ensayo en el parámetro energía disipada, GD

Tabla 4 Tabla ANOVA para comparar en el ligante B60/70 el efecto del contenido de ligante y temperatura de ensayo en el parámetro energía disipada, GD

Tabla 3 Tabla ANOVA para comparar el efecto del tipo de ligante y temperatura de ensayo en el parámetro energía disipada, GD

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[124 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 114 - 125 Valdés, G. - Pérez-Jiménez, F. - Botella, R.]

5. Resumen y conclusiones

En este trabajo se presenta el desarrollo de un en-sayo práctico para determinar la resistencia a la fisuración en mezclas asfálticas a través del cálculo de la energía disipada en el proceso de fisuración. El ensayo Fénix posee metodología experimental que permite aplicarlo fácilmente tanto a probetas fabricadas en laboratorio (Marshall o compactador giratorio) como a testigos. Con la finalidad de validar el ensayo y determinar su sensibilidad y repetibilidad, se han evaluado diferentes temperaturas de ensayo y tipos de mezclas asfálticas en el presente estudio experimental.

Tomando en cuenta los resultados obtenidos, las principales conclusiones de este trabajo son:

El ensayo Fénix ha probado ser un procedimiento efectivo para caracterizar el comportamiento a la fisuración en mezclas asfálticas a variables como:• Velocidad de aplicación de carga,• Envejecimiento (protocolo SHRP),• Tipo de ligante,• Contenido de ligante,• Temperatura de ensayo y• Temperatura de compactación.

En el análisis estadístico, a través de los coeficientes de variación calculados, Cv, y los análisis de varianza (ANOVA) realizados a los resultados de las energías disipadas, GD, se ha establecido la repetibilidad y sensibilidad del ensayo Fénix frente a las variables evaluadas.

El ensayo Fénix posee la ventaja que puede ser apli-cado en un amplio rango de temperaturas.

El índice de tenacidad, IT, propuesto en este trabajo, se considera como un buen indicador que permite analizar el comportamiento de las mezclas asfálticas una vez que ya se ha iniciado la fisura, después de alcanzada su carga máxima, en el área softening.

Agradecimientos

Los autores agradecen el apoyo recibido del Centro para el Desarrollo Tecnológico e Industrial (CDTI) de España en el desarrollo del proyecto FENIX, dentro del marco del programa Ingenio 2010 y, más con-cretamente, a través del Programa CENIT.

Origen de las variaciones

Suma de cuadrados

Grados de libertad

Promedio de los cuadrados

F ProbabilidadValor crítico

para F

Cont. de ligante 588.307,522 2 294.153,761 45,069 9,81 • 10-08 3,555

Tº de ensayo 1.104.949,060 2 552.474,530 84,648 6,99 • 10-10 3,555

Interacción 173.596,074 4 43.399,018 6,649 0,002 2,928

Tabla 6 Tabla ANOVA para comparar en el ligante B13/22 efecto del contenido de ligante y temperatura de ensayo en el parámetro energía disipada, GD

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páginas: 114 - 125 [ 125 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Valdés, G. - Pérez-Jiménez, F. - Botella, R.]

Referencias

1. Kandhal P. and Chakraborty S. (1996). Effect of Asphalt Film Thickness on Short and Long Term Aging of Asphalt Paving Mixtures. National Center for Paving Technology, TRB, USA.

2. Li X., Braham A., Marasteanu M., Buttlar W. and Williams R. (2008). Effect of Factors Affecting Fracture Energy of Asphalt Concrete at Low Temperature. Third EATA conference 2008, European Asphalt Technology Association, 397-416.

3. Molenaar A., Scarpas A., Liu X. and Erkens S. (2002). Semi-Circular Bending Test; Simple but Useful?, Journal of the Association of Asphalt Paving Technologists, 71, 795-815.

4. Mull M., Stuart K. and Yehia, A., (2002), Fracture Resistance Characterization of Chemically Modified Crumb Rubber Asphalt Pavement, Journal of Materials Science, 37, 557-566.

5. Wagoner M., Buttlar W. and Paulino G., (2005). Disk-shaped Compact Tension Test for Asphalt Concrete Fracture, Experimental Mechanics, 45(3), 270-277.

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126 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Influence

of Cohesion

on Diaphragm Walls

Displacements

and its Embedded Deep

Influencia de la Cohesión sobre los Movimientosde un Muro Pantallay su Profundidadde Empotramiento

Autora

SANHUEZA, C. Pontificia Universidad Católica de ChileEscuela de Construcción Civil

email: [email protected]

Fecha de recepción

Fecha de aceptación

07/04/2009

26/05/2009

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páginas: 126 - 133 [ 127 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Sanhueza, C.]

Este artículo presenta un estudio teórico sobre la influencia que tiene la fuer-za de la cohesión en el diseño de la profundidad de empotramiento de un muro pantalla y los movimientos que esta estructura podría experimentar. Para el análisis, se han seleccionado dos modelos de cálculo aplicables a un caso en estudio con condiciones geológicas y geotécnicas propias de un suelo granu-lar de Madrid. Los modelos de cálculo

This paper presents a theoretical study of the influence of soil cohesion on the design of the embedded deep of diaphragm walls and the displacements developed by these structures. Two theoretical models have been selected for this purpose, with geological and geotechnical conditions representative of a typical granular soil of Madrid. The

empleado han sido: el método de reac-ción del terreno basado en el espacio de Winkler; y el método de elementos finitos. Ambos métodos han sido lleva-dos a cabo por medio de dos programas computacionales: RIDO y PLAXIS. Por otro lado, para definir la estabilidad propia de la pantalla, se han tomado en consideración las recomendaciones efectuadas en el Código Técnico de la Edificación española.

calculation models used are the method of soil reaction based on a model of Winkler’s space; and the finite element method. Both methods have been tested with the commercial software RIDO and PLAXIS. In addition, the stability of the diaphragm walls was taken into account as stated in the Spanish Technical Specifications for Construction.

Abstract

Key words: diaphragm walls, calculation models, displacements.

Palabras clave: muro pantalla, modelos de cálculo, movimientos.

Resumen

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[128 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 126 - 133 Sanhueza, C.]

1. Introducción

Un muro pantalla es una estructura que tiene por objeto contener los empujes horizontales del terreno en las inmediaciones de una excavación vertical, sir-viendo al mismo tiempo como parte de la construc-ción definitiva, además de cumplir alguna función de impermeabilización en caso de obras con influencia del nivel freático.

Estas estructuras trabajan fundamentalmente a flexión y resisten los empujes del terreno, deformán-dose. Su estabilidad viene dada, principalmente, por la profundidad de empotramiento en el terreno que se encuentra bajo el fondo de excavación. Sin em-bargo, en algunas circunstancias puede ser necesario el empleo de elementos de apoyo para garantizar la estabilidad, o bien, para reducir los movimientos horizontales y/o verticales del terreno del trasdós, tales como: anclajes, puntales y losas, entre otros.

De acuerdo a lo anteriormente expuesto y según las recomendaciones del Código Técnico de la Edificación española, es conveniente emplear un sistema de apo-yo cuando la excavación supera los 3 ó 4 metros de profundidad, o bien, cuando existen estructuras en las inmediaciones que puedan verse afectadas por ella.

Dentro de los empujes que debe resistir la pantalla se encuentra la fuerza de la cohesión, la cual puede considerarse de utilidad ya que reduce el empuje activo. Sin embargo, se debe tener presente que al no tener exacta claridad de cómo esta fuerza actúa, pudiese ser que para efectos prácticos no se consi-dere en el cálculo y diseño del muro pantalla.

Para analizar la influencia que tiene la cohesión sobre la profundidad de empotramiento y los movimientos de la pantalla, se ha efectuado el cálculo de un caso basado tanto en un modelo de elastoplasticidad como en un modelo de elementos finitos, emplean-do para ello los programas computacionales RIDO y PLAXIS, respectivamente. En este último programa, el comportamiento del suelo ha sido simulado usando el modelo de Hardening Soil.

2. Estabilidad de la pantalla

De acuerdo a Rodríguez Ortiz (1982), las principales verificaciones que se deben hacer en una pantalla son las siguientes:

• Estabilidad de la pantalla frente a los empujes del terreno. Esto implica un equilibro entre las cargas previstas en los sistemas de soporte y el empuje pasivo de la zona empotrada respecto del empuje activo en el trasdós de la pantalla con un adecuado factor de seguridad.

• Estabilidad del conjunto frente a una rotura general del terreno. Para lo cual se emplea un esquema de rotura similar al empleado en el cálculo de talu-des.

• Estabilidad de los elementos del sistema de sopor-te. Involucra el estudio de puntales, anclajes u otros sistemas de apoyo con un factor de seguridad sobre la máxima carga de trabajo prevista.

• Estabilidad del fondo de la excavación. Estudio de la seguridad frente al sifonamiento y al levantamiento de fondo, especialmente en suelos blandos.

En cuanto a la estabilidad propia de la pantalla cal-culada por medio de métodos basados en el modelo elastoplástico, el Código Técnico de la Edificación española recomienda verificar que el cociente entre el empuje pasivo total y el movilizado sea superior a 1,5. Dicho de otra manera, significa que el empuje pasivo movilizado debe ser inferior al 66% en situa-ciones permanentes o transitorias. Para el cálculo por métodos de elementos finitos, dicho Código reco-mienda verificar que el factor de seguridad obtenido sea al menos de 1,5 en situaciones permanentes o transitorias.

3. Caso de estudio

En el presente estudio se ha desarrollado un caso de un muro pantalla de 7,10 metros de profundidad (Figura 1), construido en un terreno homogéneo de espesor indefinido, seco y con baja cohesión, cuyos paráme-tros geotécnicos, referidos a un material granular con menos de un 25% de finos, se resumen en la Tabla 1. En este caso se ha ejecutado una excavación de 5 metros de profundidad, para lo cual ha sido necesario considerar un nivel de apoyo ubicado a 0,50 m de la cabeza de la pantalla. Los datos, tanto de la pantalla como del apoyo, se muestran en la Tabla 2.

Es importante mencionar que la profundidad de empotramiento de 2,10 m ha sido obtenida, pre-viamente, a partir de cálculos basados en teorías de equilibrio límite.

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páginas: 126 - 133 [ 129 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

[Sanhueza, C.]

Figura 1 Ley de empujes simplificada para el caso en estudio

ParámetrosMaterial granular

(< 25%F)

Densidad natural 20 KN/m3

Ángulo de fricción 35º

Cohesión Variable: 5 a 10 KPa

Constante de balasto horizontal

150.000 KPa/m

Módulo de deformación en carga

60.000 KN/m2

Módulo de deformación en descarga

120.000 KN/m2

Coeficiente de Poisson 0,3

Coeficiente de empuje horizontal en reposo

0,426

Tabla 1 Parámetros geotécnicos

Característica Valor

Longitud pantalla 7,10 m

Espesor pantalla 0,80 m

Módulo de deformación del hormigón

30.000 MPa

Rigidez a flexión de la pantalla (EI)

1,28 x 106 KN m2/m

Rigidez a compresión del apoyo (EA)

2,4 x 107 KN m2/m

Longitud equivalente del apoyo

1 m

Tabla 2 Características estructurales

De esta manera, para analizar la influencia de la cohesión en la profundidad de empotramiento de la pantalla y sus movimientos, se han realizado los cálculos en los cuales se ha ido variando el valor de la cohesión dentro de un rango comprendido entre

5 y 10 KPa. A partir de ello, se ha efectuado una comparación entre los movimientos horizontales de la pantalla obtenidos para la profundidad de empo-tramiento definida anteriormente, la cual asegura un determinado nivel de estabilidad.

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[130 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

páginas: 126 - 133 Sanhueza, C.]

4. Influencia de la cohesión en la profundidad de empotramiento

En el Gráfico 1 se puede observar la relación que existe entre la profundidad de empotramiento para una excavación de 5 metros y el porcentaje de em-puje pasivo movilizado, para diferentes valores de la cohesión dentro del rango considerado para un material granular con menos de 25% de finos (5 a 10 KPa). En el Gráfico 2 se observa la relación entre la profundidad de empotramiento y el factor de segu-ridad obtenido en el cálculo por elementos finitos.

En el Gráfico 3 se han resumido los resultados ob-tenidos a partir de cada uno de los modelos de cálculo empleados, para lo cual se han considerado solo los valores límites de la cohesión en el rango definido anteriormente, es decir, para c = 5 KPa y c = 10 KPa.

Se puede observar en todos los casos de cohesión considerada, que a mayor profundidad de empotra-miento la pantalla es más estable, produciéndose un aumento del factor de seguridad (programa PLAXIS) o una disminución del porcentaje de empuje pasivo movilizado (programa RIDO), lo cual es absolutamen-te lógico desde el punto de vista teórico.

En el Gráfico 3 se puede observar un área en el cual, independiente del modelo de cálculo empleado y con variaciones de cohesión entre 5 y 10 KPa, se obtiene como resultado una pantalla estable con un nivel de apoyo.

Para alcanzar el mismo grado de estabilidad de la pantalla (FS > 1,50 en PLAXIS o %Epmov < 66% en RIDO), a medida que aumenta el valor de la cohe-sión disminuye la profundidad de empotramiento de la pantalla. Esto puede apreciarse claramente en el Gráfico 4, en el cual se observa la influencia de la cohesión del terreno sobre la profundidad de empotramiento.

En el gráfico anterior se ha incluido, además de los valores de la cohesión dentro de un rango entre 5 y 10 KPa, la profundidad de empotramiento necesaria para el caso de un suelo granular con menos de un 25% de finos en que no exista cohesión. De este modo, se puede representar la cota superior del valor de la profundidad de empotramiento en el caso más desfavorable, es decir, cuando no se cuenta con el efecto de la cohesión.

Gráfico 1 Relación entre la profundidad de empotramiento y porcentaje de empuje pasivo

movilizado para diferentes valores de la cohesión

Gráfico 2 Relación entre la profundidad de empotramiento y factor de seguridad obtenido para

diferentes valores de la cohesión

Gráfico 3 Relación entre la profundidad de empotramiento y la estabilidad de la pantalla para

diferentes valores de la cohesión

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[Sanhueza, C.]

Finalmente, se puede concluir que la profundidad de empotramiento para este caso en estudio que cum-pla con el mínimo factor de seguridad, varía entre 0,55 y 1,53 metros, mientras que, para que cumpla con el máximo empuje pasivo movilizado, esta debe variar entre 0,75 y 2,10 metros.

De acuerdo a esto, se puede concluir que el progra-ma PLAXIS proporciona menores profundidades de empotramiento que el programa RIDO.

Por otra parte, de acuerdo a lo indicado en la intro-ducción del presente estudio para una pantalla de 2,1 metros de profundidad de empotramiento, a ma-yor valor de la cohesión mayor factor de seguridad y menor empuje pasivo movilizado. El FS se encuentra en un rango comprendido entre 1,53 y 2,27, mien-tras que el porcentaje de empuje pasivo movilizado, entre 29,5% y 40,8%, para valores de cohesión entre 5 y 10 KPa, tal como muestra el Gráfico 5.

5. Influencia de la cohesión sobre los movimientos de la pantalla

Aunque no es frecuente evaluar movimientos para comprobar posibles daños en edificios cercanos, sí es una práctica habitual el disponer de sistemas que los minimicen, como es el empleo de anclajes o puntales, de modo tal de trabajar con adecuados márgenes de seguridad.

En la actualidad se emplean algunos sistemas de ins-trumentación y auscultación, con el objeto de seguir los movimientos producidos por las obras en el terreno y en las edificaciones del entorno, lo cual permite con-trolar el comportamiento de los muros pantalla y los elementos estructurales. Algunos autores recomiendan limitar dichos movimientos con el objeto de reducir los posibles daños a las estructuras colindantes. Estos valores se recogen en la Tabla 3 (Oteo et al., 2003):

Por otra parte, Clough y O’Rourke (1990) propo-nen determinados valores admisibles en función de la altura H de excavación, tanto para las flechas horizontales de la pantalla como para los asientos máximos en superficie:

Flecha horizontal (AH) δH < 0,20% HAsiento máximo en superficie (AV) δV < 0,15% H

De acuerdo a lo anteriormente expuesto, para una excavación de 5 metros de profundidad, la flecha horizontal según Clough y O’Rourke no debe superar los 10 mm, mientras que el movimiento horizontal según Oteo et al., para una distancia máxima entre apoyos de 4,50 m, puesto que el puntal se encuentra a 0,50 m con respecto a la cabeza de la pantalla, no debe superar los 9 cm.

Gráfico 5 Influencia de la cohesión sobre la estabilidad de la pantalla

Gráfico 4 Influencia de la cohesión sobre la profundidad de empotramiento de la pantalla

Tipo de sueloMovimiento

horizontal / H (%)

Asiento / H(%)

Arcilla blanda 2,5 – 3,5 ~ 2,0

Arena floja y grava 1,5 – 2,0 ~ 0,5 – 1,0

Arcilla rígida 1,0 – 1,5 0,10 – 0,20

H: Máxima distancia entre apoyos

Tabla 3 Recomendaciones para estimar asientosen el trasdós de la pantalla

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páginas: 126 - 133 Sanhueza, C.]

La situación anterior se comprueba para diferentes valores de la cohesión dentro del rango considerado (5 a 10 KPa). Por otra parte, se analiza la influencia de la cohesión en los desplazamientos horizontales de la pantalla cuando esta tiene una profundidad total de 7,10 m.

En los Gráficos 6 y 7 se observa que para cualquier valor de la cohesión, incluso en el caso en que esta no sea considerada, los movimientos horizontales de la pantalla son totalmente admisibles de acuerdo a lo expuesto en párrafos anteriores.

En el modelo de elementos finitos, se puede cons-tatar que para cualquier valor de la cohesión dentro del rango de 5 a 10 KPa, los desplazamientos son muy semejantes en toda la profundidad de la pan-talla. En el modelo elastoplástico se observa que el desplazamiento es el mismo a la profundidad de 0,50 m, la cual corresponde al punto de ubicación del apoyo.

Finalmente, se puede observar que a medida que aumenta el valor de la cohesión, los desplazamien-tos horizontales de la pantalla disminuyen. De este modo, los máximos movimientos de la pantalla según el modelo de elementos finitos, se encuentran en un rango comprendido, aproximadamente, entre 0,76 y 1,09 mm, los cuales siempre están ubicados a la misma profundidad (7,10 m). Mientras que, por el modelo elastoplástico, los movimientos horizontales de la pantalla varían entre 0,18 y 0,4 mm, ubicados siempre a una profundidad de 4,50 m.

En el Gráfico 8 se han resumido los desplazamientos horizontales de la pantalla obtenidos por ambos pro-gramas de cálculo, considerando los valores límites de la cohesión en el rango definido para un suelo granular que tiene menos de un 25% de finos, esto es, para c = 5 KPa y c = 10 KPa.

Se puede concluir que los desplazamientos horizon-tales proporcionados por el modelo de elementos finitos son, aproximadamente, 3 veces superiores que los obtenidos a partir del cálculo elastoplástico del programa RIDO.

Gráfico 6 Influencia de la cohesión en los desplazamientos horizontales de la pantalla calculada

por el modelo elastoplástico

Gráfico 7 Influencia de la cohesión en los desplazamientos horizontales de la pantalla calculada

por el modelo de elementos finitos

Gráfico 8 Influencia de la cohesión en los desplazamientos horizontales de la pantalla

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[Sanhueza, C.]

6. Conclusiones

En el presente estudio se ha analizado la influen-cia que tiene la cohesión, por una parte, sobre la profundidad de empotramiento de la pantalla y, por otra parte, sobre los desplazamientos que ella experimenta.

De este modo, se puede concluir en primer lugar, que para alcanzar el mismo grado de estabilidad de la pantalla, a medida que aumenta el valor de la co-hesión disminuye la profundidad de empotramiento de la pantalla.Independiente del valor de la cohesión, a mayor profundidad de empotramiento la pantalla es más estable, lo que conlleva a un mayor factor de se-guridad o un menor porcentaje de empuje pasivo movilizado.

Por otra parte, se puede definir un área en la cual, independiente del modelo de cálculo empleado y con variaciones de cohesión entre 5 y 10 KPa, se obtiene como resultado una pantalla estable con un nivel de apoyo.

De acuerdo al caso presentado, se puede concluir que el programa PLAXIS proporciona menores pro-fundidades de empotramiento que el programa RIDO.

Referencias bibliográficas

1. CLOUGH, G. W. / TH. D. O’ROURKE (1990) “Construction induced movements on in situ walls. En design and Performance of Earth Retaining Structures”. Ed. Lambe y Hansen. ASCE, G.S.P. Nº 25, pp. 439 a 470.

2. CÓDIGO TÉCNICO DE LA EDIFICACIÓN (2003) “Seguridad estructural – Cimentaciones”. Documento básico SE-C. Ministerio de Fomento.

3. GARCÍA DE LA OLIVA, J. L. (2002) “Criterios del Código Técnico de la Edificación”. 2ª Jornada

Con respecto a los movimientos horizontales de la pantalla, se puede deducir que independiente del modelo de cálculo considerado y para cualquier valor de la cohesión, incluso en el caso en que esta no sea considerada, son totalmente admisibles de acuerdo a lo expuesto en párrafos anteriores.

Se puede observar que a medida que aumenta el valor de la cohesión, los desplazamientos horizon-tales de la pantalla disminuyen. De este modo, los máximos movimientos de la pantalla según el modelo de elementos finitos, se encuentran en un rango comprendido, aproximadamente, entre 0,76 y 1,09 mm, los cuales siempre están ubicados a la misma profundidad (7,10 m). Mientras que, por el modelo elastoplástico, los movimientos horizontales de la pantalla varían entre 0,18 y 0,4 mm, ubicados siem-pre a una profundidad de 4,50 m.

Por último, los desplazamientos horizontales pro-porcionados por el modelo de elementos finitos son, aproximadamente, 3 veces superiores que los obtenidos a partir del cálculo elastoplástico del pro-grama RIDO.

En términos generales, se puede concluir que la co-hesión ejerce una importante influencia, siendo ma-yor sobre los movimientos horizontales de la pantalla que sobre la profundidad de empotramiento.

técnica AETESS. Muros Pantalla en el Ámbito Urbano, 37 pp.

4. OTEO, C. / RODRÍGUEZ ORTÍZ, J. / MENDAÑA, F. (2003) “Sobre los sistemas y parámetros geotécnicos de diseño en la ampliación del metro de Madrid”. Revista de Obras Públicas Nº 3.429, pp 49 - 67.

5. RODRÍGUEZ ORTIZ, J. (1982) “Curso aplicado de cimentaciones”. Ed. Colegio Oficial de Arquitectos de Madrid, 235 pp.

6. RODRÍGUEZ ORTIZ, J. (2002) “Algunos temas de interés en el diseño de muros pantalla”. 2ª Jornada técnica AETESS. Muros Pantalla en el Ámbito Urbano, pp. 15 a 17.

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CORFO a través de INNOVA-CHILE es la principal agencia pública a cargo de impulsar la innovación y emprendimiento en todo tipo de empresas. Cuenta con importantes líneas de apoyo dirigidas a centros de investigación tecnológica y en ese contexto, la empresa Cons-tructora Bitumix S.A. y el Instituto Chileno del Asfalto, presentaron a INNOVA–CORFO, el Proyecto Normali-zación de Mezclas Asfálticas, que se enmarca en la línea de financiamiento, denominada Proyectos de Innovación de Interés Público, donde se convoca a me-jorar condiciones de entorno de mercado y/o satisfacer demandas de soluciones innovadoras del sector productivo, gene-rando altas externalidades cuyo objetivo es el beneficio global del sector produc-tivo o un segmento específico de él, por ejemplo, generación de normas téc-nicas, apoyo a la regulación o la entrega de información relevante para la toma de decisiones de la autoridad pública.

En el desarrollo del Proyecto participan como entidad beneficiaria el Institu-to Chileno del Asfalto ICHAS y como coejecutora la empresa constructora de pavimentos asfálticos BITUMIX S.A. Los profesionales a cargo son:

Roberto Orellana LópezGerente Instituto Chileno del AsfaltoDirector proyecto

Oscar Plaza PlazaGerente de Tecnología y Calidad, BitumixSubdirector proyecto

Loreto Araya ZamoranoIngeniero Civil OOCC, BitumixIngeniero de Proyectos

El Proyecto considera vital y fundamental la formación de un comité técnico, dado que es una mirada externa de apoyo al desarrollo del mismo.

Cada integrante de este comité aporta su experiencia y proposición de alter-nativas a estudiar durante el proyecto, así también será un garante de las me-diciones y resultados. Este Comité lo constituyen:

Carlos Wahr DanielsProfesor Escuela Ingeniería Universidad Técnica Federico Santa Maria

Julio Torrejón OlmosProfesor investigador de la Universi-dad de Chile y Asesor permanente del Ichas

Darío Cabrera ValenciaProfesor Univers idad Tecnológica Metropolitana

Claudio Fuentes LópezGerente General de empresa Gauss S.A.

Ángel Menéndez QuirósGerente de Desarrollo e Investigación de Bitumix

Luís Álvarez GonzálezGerente Técnico de Probisa S.A.

Proyecto Normalización de Mezclas Asfálticas

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[ 135 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

El Proyecto contempla como plazo para su ejecución 36 meses y se inició el año 2008.

El Programa del Proyecto considera tres etapas:

La primera de ellas, denominada Teorías y Modelos, involucra un análisis teórico de especificaciones, análisis de mezclas existentes, proyección de nuevas mez-clas, y a su vez incluye la adquisición de nuevos equipos, su instalación y cali-bración, además de la ejecución de una Gira Tecnológica y de Capacitación para conocer en terreno el uso de las ciencias aplicadas en los países de origen de los equipos y tecnologías.

La segunda fase, Mediciones, consiste en la medición de propiedades mecáni-cas a mezclas patrones, mezclas nuevas, incluyendo el análisis de resultados, y la validación de los mismos.

Finalmente en la tercera fase, Normas y Promoción, se realiza la redacción de informes, rondas de discusión técnica, propuesta de normativa y difusión de resultados y experiencias.

El objetivo técnico del Proyecto es desa-rrollar un Manual de Normas de distintos tipos de mezclas asfálticas en función del uso, de los factores ambientales y solici-taciones. mejorando la calidad duración y comportamiento de los pavimentos asfálticos, aumentando así la rentabili-dad de las inversiones en infraestructura. Como objetivos específicos, se pretende determinar umbrales o rangos de las propiedades mecánicas de distintos tipos de mezclas asfálticas.

Los tipos de mezclas asfálticas que se analizarán, corresponden a aquellas uti-lizadas actualmente en Chile incluyendo la proposición de nuevas. Las propieda-

des mecánicas a determinar correspon-den a fatiga, módulo y ahuellamiento, con ellas obtener umbrales y/o rangos que permitan evaluar las mezclas depen-diendo de su comportamiento.

Se define una sola fuente de materiales; el árido seleccionado para el proyec-to, es grava característica de Santiago, procesada en planta Puente Verde al norte de la capital, que corresponde a una Grava Arenosa, bien graduada. Las fracciones de áridos con la cuales se trabaja son: Gravilla 13-17 mm; Gravilla 6-13 mm y Polvo de Roca 0-6 mm. Los cementos asfálticos considerados para este proyecto serán suministrados por Probisa y analizados en el CDI® (Centro de Desarrollo e Investigación) y en la Universidad Técnica Federico Santa Ma-ria. Estos cementos asfálticos son: CA 24 (penetración: 35-50 mm); CA 24 (pene-tración:50-70); Polybit (penetración:60-80); Alto Módulo (penetración:10-20); Alto Modulo (penetración:20-30).

Para la ejecución de las mediciones de las propiedades de las mezclas asfálticas, el proyecto se realiza en el Centro de desarrollo e investigación CDI®.

El CDI® es creado en marzo 2006 con el objetivo de desarrollar nuevas mezclas asfálticas, mas durables, confortables y seguras para los usuarios. Profesiona-les de reconocida y vasta experiencia nacional e internacional, más el apoyo técnico del grupo Eurovia-Vinci, traba-jan en el estudio de áridos, asfaltos, mejoramiento de procesos y materias primas, nuevas metodologías de diseño, traspaso de técnicas a fases industriales de fabricación y colocación, auscultación y asesorías a clientes.

En este centro se desarrolló previo al actual proyecto, el Método Combinado de Diseño y Comportamiento, MCDC

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136 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

también en el contexto de Innova –Corfo, esta vez solo con Bitumix SA, proyecto que fue dirigido por el In-geniero Ángel Menéndez.

El Centro de Investigación figura con los siguientes equipos:• Equipo Marshall• Prensa Giratoria• Equipo NAT• Equipo de Ahuellamiento Hamburgo• Tamizadores• Equipo Desgaste Los Ángeles• Equipo Vacío para densidades• Desintegración por sulfatos• Viscosímetro Brockfield• Ductilímetro• Penetrómetro• Horno RTFOT

El Equipamiento aportado por el Pro-yecto• Equipo CPA• Equipo Microdeval • Péndulo Británico

• Prensa compresión• Permeámetro• Microscopio Epifluorescencia• Reómetro de corte dinámico

Las expectativas del Proyecto son varia-das, entre ellas se destacan la generación de un catálogo de mezclas asfálticas y lo principal, llegar a clasificar las mez-clas por comportamiento y desempeño y definir recomendaciones de uso de mezclas.

Se considera también como objetivo posterior importante, propiciar la elaboración de Normas Chilenas de Mezclas Asfálticas con el concurso en su momento del INN.

Por otro lado la difusión es básica para mantener al tanto de los avances a los profesionales del ámbito vial, lo cual se logrará mediante la realiza-ción de seminarios técnicos, charlas y talleres.

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[ 137 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Galo Aguirre y Alfredo Mella, Gerente General y Gerente Comercial de Industrias Walltech Chile S.A.:

“Estamos en Chile para contribuir a mejorar la calidad constructiva, con una tecnología que

entrega una vivienda 100% estructural, aislación térmica y acústica”

Walltech es una empresa multinacional pre-sente en más de 20 países a nivel mundial, EE.UU., México, Colombia, Brasil, Perú, India, Emiratos Árabes, España, entre otros. Empre-sa ligada al empresario ecuatoriano Isidro Ro-mero Carbo, con sede tanto en Ecuador para Latinoamérica, como en España para Europa y África. Creada en el año 2002, ha tenido un rápido crecimiento a nivel mundial, debido al desarrollo de sus paneles de ferro-cemento para la industria de la construcción.

Atraído por un importante mercado para su desarrollo, Walltech llegó a Chile a mediados de 2008, donde existían políticas habitacio-nales claras, constructoras de excelente nivel y un marco político y económico adecuado para sus inversiones. El primer nicho a de-sarrollar era el de la vivienda social, para lo cual adquirió un terreno de 24 hectáreas en la comuna de Buin, donde se desarrollará un proyecto de 1.200 viviendas de FSV1, que será edificado por una constructora de primer nivel y una de las más grandes de Chile, “esto será comunicado durante los próximos meses y será una gran noticia, ya que provocará grandes cambios en la calidad y forma de construir vivienda social en Chile” dice Galo Aguirre, Gerente Gene-ral de Walltech para Chile. Adicionalmente, durante el próximo mes se inaugurará una planta productiva, con una capacidad de producción de 3000 viviendas en un turno de fabricación, la que estará ubicada, también, en la comuna de Buin.

¿Qué diferencia a la tecnología Walltech respecto a los sistemas tradicionales de construcción usados en nuestro país?

Walltech provee un panel de ferro-cemento de 11,5 cm de espesor total, lo cual entre-ga una vivienda completamente sólida, con una importante aislación térmica y acústica, que va en beneficio directo a los propieta-rios de estas viviendas. Los beneficios de nuestro sistema constructivo, también, van

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138 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

directamente a las empresas constructoras, ya que les permite desarrollar sus obras con ahorros de hasta un 40% en los tiempos totales de ejecución, provocando una impor-tante disminución en sus gastos generales. Este factor es tremendamente importante para las constructoras que operan en el sur de Chile, puesto que construir con inclemen-cias del tiempo (frío, lluvia, etc) es difícil, y el factor ahorro de tiempo de construcción dado por los paneles Walltech es muy impor-tante. Las fundaciones y cimentación deben soportar una estructura más liviana, por lo que el ahorro en este ítem es relevante, al igual que la reducción de partidas de cons-trucción, provocando los ahorros descritos, así como una obra más ordenada y limpia.

El sistema constructivo Walltech se encuen-tra certificado por el DICTUC y por el MIN-VU. Además, hemos encargado al DECON UC el desarrollo del “Manual Constructivo Walltech”, herramienta que será de vital importancia para las constructoras, ya que tendrán un apoyo técnico de excelente nivel para construir con nuestro sistema, adicional-mente al que entregarán nuestros técnicos directamente.

¿Cuál es la estrategia comercial de Walltech en Chile?

Nuestra estrategia de producto apunta a reemplazar el sistema tradicional de cons-trucción por nuestro sistema constructivo, eliminando todos los elementos que no sean estructurales dentro de la vivienda, incluyen-do las separaciones interiores; esto permiti-rá definitivamente mejorar la calidad de la vivienda en nuestro país, sostiene Alfredo Mella, Gerente Comercial de Walltech en Chile.

La vivienda social es el primer mercado que estamos abordando, con la construcción con el sistema Walltech de las 1.200 casas del proyecto San Marcos de Buin nuestro sistema comenzará a consolidarse en Chile. Este mes hemos cerrado acuerdos comerciales con Constructora Delta y con otra constructora

de gran prestigio, para la construcción de un total de 250 viviendas en la comuna de La Pintana y Paine.

En el segmento social tenemos también un gran aporte que efectuar, durante el mes de agosto se cerrará un acuerdo con una gran constructora de nuestro país, para desarro-llar el mercado de sitios residentes o sitios propios, éste es un subsidio que se otorga a personas que tienen su terreno y su casa está en malas condiciones de habitabilidad, para lo anterior Walltech tiene el producto y el sistema logístico ideal, que se aplica en muchas partes del mundo, en aproximada-mente 15 días se puede construir una casa de un piso entre 40 y 45 m2, lo anterior es relevante para el desarrollo de este mercado, al igual que lo hacemos en México y Ecuador con más de 15.000 viviendas anuales en este segmento de sitio residente. Nuestra tecnología, sumada a la experiencia de esta gran constructora, permitirá dar solución a miles de personas que hoy no obtienen este subsidio, por no tener una solución adecua-da, queremos llegar a construir en Chile más de 5.000 viviendas anuales con tecnología Walltech en sitios residentes.

Debido a la importancia que tiene en nuestro país el segmento socioeconómico medio, hemos iniciado la venta de paneles a em-presas constructoras que operan en el rango de precios de casas de UF 800 a UF 1.800, en dicho mercado la solución constructiva Walltech entrega ventajas importantes a las inmobiliarias, constructoras y finalmente a los usuarios finales de las viviendas cons-truidas con nuestra tecnología, las inmobi-liarias verán cómo sus proyectos se venden en forma más rápida debido que entregan un producto superior, las constructoras ten-drán gastos generales menores y obras más limpias y los dueños tendrán una vivienda 100% estructural.

Podemos construir casas del metraje que sea, hasta dos pisos, en otros países ya estamos certificados hasta cuatro pisos, y también lo haremos en Chile próximamente.

“Podemos construir casas

del metraje que sea, hasta dos pisos, en otros

países ya estamos certificados hasta

cuatro pisos, y también lo

haremos en Chile próximamente”

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Sebastian Andrés Flores Ortíz Rafael Hugo Fredes PimentelPatricio Ángel Fregosi QuintanoAlejandra Carolina Fuentes FuentesAndrea Patricia Fuentes Rovirosa Jaime Nicolás Fuenzalida González José Miguel Fuenzalida ManettiNicolás Alberto Gacitúa OcampoFrancisco Javier Galdames Arcos Jorge Ignacio Gandara RevecoMariela Paz García Peña y Lillo Mónica Alejandra García PérezRodrigo Alejandro Garrido Tapia Patricia Alejandra Godoy RojasMaría Francisca González DíazDaniela Andrea González EspinozaFernando José González Olave Johanna Nataly González VásquezChristian Antonio Hernández Rosas Felipe Ignacio Hübner Grasso Felipe Arturo Jara SobarzoFelipe Andrés Jeria GonzálezClaudio Alfonso Jorquera MolinaJean Paul Jouannet BayoChristopher Kasparik BeckerMarjorie Mirelle Lapierre Cabrera Walter Lee Ríos Felipe Andrés Leiva Osorio Cristián Ignacio León Flores Andrés Arsenio Llanos MelladoJaime José Las Heras Mondaca Luis Andrés Latorre Progulakis Jose Javier Lizama González Javier Lizana Besa Moisés Elías López Altamirano Gonzalo Andrés López ÁlvarezJuan Eduardo López Amenábar Francisco Javier López VásquezGustavo Adolfo Malig LeónElizabeth Andrea Manríquez Araya Marcelo Igor Marambio MezaDaniela Andrea Mardones AravenaPatricio Alexander Martínez Astorga José Manuel Martínez CanalesDiego Enrique Martínez NavalónRodrigo Esteban Maturana SánchezClaudio Antonio Aníbal Medel Lavín Claudia Andrea Mejías HerreraDavid Alejandro Meléndez GutiérrezPablo Antonio Meléndez Musa Óscar Cristián Patricio Mendoza Prado Rolando Arturo Millán Venegas Francisco Antonio Miño ParedesCristhian Hugo Möller Agüero Daniel Francisco Antonio Montero Chaura Loreto Magdalena Morales López Arturo José Mujica Ramírez Rafaela Munita Collao Roberto Antonio Muñoz BravoStephanie Osky Naeter Jiménez

Juan de Dios Cristián Aceituno GonzálezMacarena Paz Acuña Norambuena Valeska Denisse Acuña PratPablo Ernesto Adaos UgaldeJaime Rodrigo Adriasola LoewerJose Luis Aguilera González Luis Felipe Aguirre Núñez Lizette Karin Alarcón VerdugoIgor Nicolás Alemany NorambuenaElleny Adriana Alvarado NazarCarlos Alberto Araya AchaPaulo Andrés Araya CurutchetFrancisca del Pilar Armijo CarrascoIvan Elías Avendaño Ávila Fernando José Barroilhet Diez Verónica Paulina Berríos Del Solar César Antonio Bianchi MoralesPablo Andrés Binfa Escobar Bárbara Rocío Bórquez AndradesPatricio Gustavo Briceño AndradePaolo Alberto Brignardello SerminiAdolfo Hernán Brito SánchezAlejandra Andrea Bustos ÁlvarezDaniela Gloria Caballero GallardoEduardo Andrés Cáceres VenegasNaroha Carolina Callealta AcevedoLuis Guillermo Campos Gutiérrez Daniel Camposano QuinterosMauricio Gonzalo Canales ValenzuelaGuillermo André Canihuante HerreraCésar Michel Cano Sierra Nicolás Ignacio Carbonell BarriosGonzalo Andrés Carreño CaroXimena Alejandra Carvajal NúñezLaura Castillo Gutiérrez Pamela Karena Castro GonzalezDaniela Andrea Charme OrtúzarJavier Rodrigo Cisterna Jeldres Joaquín Alejandro Clericus Baeza Francisco Javier Coddou Álvarez Gustavo Adolfo Correa BurrowsJosé Emilio Cortés NanningSoledad Elena Covarrubias JarpaJose Pablo Cuiza MirandaClaudio Andrés De La Iglesia CaroRené Alfredo Del Pino PozoNéstor Fabián Díaz Espinoza Sebastián Isaac Díaz Parraguez Rafael Enrique Donnay ÁvilaRodrigo Andrés Donoso Castro Emma María Donoso EspinozaDeissy Beatriz Duguett Pena Premio Juan Mackenna CerdaFrancisco Javier Encina Bustos Nidia Ivette Espina Avendaño Rodrigo Andrés Espinoza LópezFrancisco Javier Espinoza TroncosoAbraham Antonio Farías Castillo Jose Tomás Fernández Pardo Mejor tituladoCarolina del Pilar Fierro Caru Paula Elizabeth Flores Fontaine

TITULADOS 2009

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140 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Carlos Andrés Navarro DíazManuel Jesús Norambuena Cáceres Eric Alejandro Norambuena Jorquera Andrea Patricia Norambuena Lira Marcia Leonor Nova CifuentesMarcos Rodrigo Núñez OrtízHernán Ignacio Ocáriz DíazCarola del Pilar Ogno BenavidesJaviera Giannina Olave Cáceres Carolina Rosario Olea SandovalFelipe Nicolas Olivares Zárate Karen Alejandra Olivos Bazaes Nadia Katerina Olivos BravoKatia Valeria Olivos VerdugoClaudio David Ormeño Vásquez Jorge Andrés Ortíz BravoVíctor Manuel Ortíz CarmonaNatalia Alejandra Ortíz Santibáñez Pablo Andrés Osses TapiaFelipe Antonio Ossio Castillo Mejor memoria de titulaciónRicardo Esteban Pacheco Vilches Laura Fabiola Painen Huanquilef Gustavo Mauricio Parraguez EncinaAndrés Ignacio Peirano GuzmánIgnacio Andrés Peña SerranoJuan Adolfo Pereira Villanueva Ismael Blas Peruga RetamalJavier Eduardo Pilar León Sebastián Alejandro Pino GuevaraDaniel Andrés Pinto OlateMario Antonio Portugal CuevasGabriela Andrea Prieto Cárdenas Claudio Francisco Pumpin Galaz Constanza Margarita Quintana Manzo Juan Ignacio Ramírez Ovalle Patricia Soraya Reveco DuránFelipe Nemesio Reyes PalmaManuel Alejandro Reyes TrincadoÁlvaro Manuel Reyes VallejosClaudio Roberto Reyes VargasLuis Alejandro Riquelme VillasecaDaniel Eugenio Riveros CarreñoFrancisco Javier Rodríguez Escobar Juan Enrique Rodríguez Ramírez Daniel Alejandro Rodríguez Silva Gabriel Ignacio Rubio Sekul

Juan Luis Ruiz de Gamboa Salas Tomás Andrés Saba Wehbi Katherine Andrea Saez HormazábalJosé Wladimir Salas ParraAndrés Ignacio Salgado Saint-Anne Cristián Eduardo Salinas Bustamante Mejor egresadoGuillermo Andrés Enrique San Martín Camponovo Andrés Ignacio Sánchez CandiaMauricio Sebastián Sánchez Mesina Sergio Andrés Sandoval OyanaderSebastián Alberto Sanhueza Espinoza Felipe Sebastián Schalper EtchebarneAlfredo Christian Schulz Ogaz Karla Andrea Sepúlveda Vergara María Paz Silva GiglioElizabeth Andrea Silva Martinez Diego Fernando Silva Mujica Alejandro Antonio Silva MuñozSergio Iván Seguel CanessaRodrigo Enrique Sepúlveda Salinas Pablo José Silva PérezMarcela Alejandra Silva Vallejos Carolina Denisse Tapia Fuentes Sebastián Teuber SalazarHernán Ignacio Torres HonoratoCristóbal Crescente Tuñón Pardo Víctor Hugo Ubilla Fabre Rosa Ester Umanzor NúñezPaola Edith Urrea Castillo Pía Nicole Valdés GuerraTamara Alejandra Valdivia SotoMaría Alejandra Valencia Leyton Gonzalo Efraín Vásquez Arredondo Cristián Gonzalo Vergara Castro José Manuel Villarroel CerdaAndrés Ricardo Werner Sánchez Thelma Alejandra Yáñez Barrera Claudio Selem Yapur ArayaLuis Alfredo Zamora MenesesRenato Javier Zamora Montecinos Fernando Manuel Zamora Peñaloza Mauricio Andrés Zeidan Musleh Marko Esteban Zepeda ArayaMacarena Andrea Zepeda CarrascoRoberto Andrés Zepeda Molina

Martha Viluska Becerra PandoPaolo Alberto Brignardello Sermini Mejor rendimientoEfraín Martínez InsignaresCarlos Alberto Orellana AmaroCarlos Alberto Riffo RubilarRoberto Antonio Ríos Bustos

Rodrigo Diego Ríos GálvezChristian Eduardo Ruiz WelzelClaudia Alejandra Valderrama UlloaMauricio Andrés Varas DíazFelipe Andrés Vidal Silva

Mauricio Alejandro Pradena Míquel Mejor rendimiento

POSTÍTULO ADEC (Administración de Empresas Constructoras)

MAGÍSTER EN CONSTRUCCIÓN

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[ 141 Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Evaluación de los artículos

PÚBLICO OBJETIVO

La Revista de la Construcción está dirigida a profesionales, constructores, académicos, investigadores, empresas, arquitectos, ingenieros y toda aquella persona que desee profundizar y actualizar sus conocimientos en el área de la construcción, por ello invitamos a todos los profesionales y académicos a enviar sus aportes para ser evaluados y eventualmente publicados en este medio.

OBJETIVOS

Los objetivos de la Revista de la Construcción son:

1.- Difundir los nuevos conocimientos en todos los ámbitos relacionados con la construcción (Edificación, Obras Civiles, Materiales, Negocios, Enseñanza, etc.).

2.- Proporcionar a los profesionales del área un material de discusión que renueve y actualice sus conocimientos.3.- Difundir nuevas tecnologías aplicadas en la construcción en el medio nacional e internacional.4.- Proporcionar a los académicos nacionales y extranjeros de un medio avalado internacionalmente, con el fin de

compartir sus conocimientos y abrir la discusión en las temáticas planteadas.

EVALUACIÓN DE ARTÍCULOS

1.- El equipo editorial, conformado por dos profesionales del área de la construcción y el Editor, tienen la responsa-bilidad de recepcionar los artículos y emitir un primer juicio sobre los aspectos formales, además de rechazar un artículo cuando este no cumpla con las instrucciones básicas para su publicación y esté fuera de la temática de la Revista o bien no cuente con suficiente mérito científico y académico.

2.- El Editor enviará el artículo a un árbitro (miembro del Comité Editorial) especialista en el área del tema, el cual deberá realizar su evaluación de acuerdo a una pauta previamente confeccionada. Este árbitro deberá rechazar, aceptar o bien aceptar con distinción un artículo. En caso de rechazo se deberá fundamentar esta situación, luego el artículo será devuelto al autor con las observaciones pertinentes.

3.- Los árbitros o evaluadores deberán verificar que se cumplan todos los aspectos formales, además de comprobar que las conclusiones estén acordes con los diseños metodológicos expuestos y los objetivos planteados. Los árbitros conocerán la identidad de los autores, pero estos desconocerán a sus evaluadores.

4.- De existir observaciones, sean menores o medianas, y si el artículo está aceptado, el Editor se contactará con el autor para que este realice las modificaciones indicadas en un plazo prudente, una vez realizadas estas modifica-ciones el artículo estará en condiciones de ser publicado.

5.- Si el artículo no es aceptado será enviado a otro árbitro; si el rechazo es confirmado, el artículo lo será definitiva-mente y se comunicará al autor esta decisión y se enviarán las evaluaciones correspondientes.

6.- Si el artículo es rechazado por un árbitro y aceptado por un segundo, se enviará el artículo a su autor con las evaluaciones correspondientes, una vez que se hayan realizado las modificaciones el Comité Editorial lo incluirá nuevamente en la lista de artículo para evaluar.

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142 ] Revista de la ConstrucciónVolumen 8 No 1 - 2009

Normas de PublicaciónAceptamos artículos originales de carácter científico, dentro del ámbito de la construcción. Previo a su publicación, los artículos serán evaluados por nuestro Comité Editorial.

Los artículos deben ser enviados como un archivo digital a [email protected]. El texto podrá tener una extensión de entre 4.000 a 6.000 palabras, incluyendo figuras y tablas.

Los artículos enviados deberán cumplir con los siguientes requerimientos:- Incluir al menos las secciones: Introducción, Resultados, Discusión y Conclusiones.- Documento en Microsoft Office Word (versión 97 o posterior).- Texto en Times New Roman o Arial, tamaño: 12 pt, Justificado.- El título, tres palabras clave y resumen escritos tanto en español como en inglés.- La extensión del resumen será entre 100 y 200 palabras.- Enviar las ecuaciones, figuras, imágenes, fotografías, tablas y diagramas separadamente del texto y en su formato

original.- Presentar las referencias bibliográficas de acuerdo a los estándares de APA (American Psychology Association).

La fecha de entrega para el próximo número es el 30 de octubre de 2009.

Ante cualquier duda, agradecemos contactarnos vía correo electrónico a:[email protected] - [email protected] - [email protected]

Submission GuidelinesWe welcome original scientific work, covering all areas within the Construction field. Prior to their publication, papers are assessed by experts from our Editorial Committee.

Papers must be submitted in a digital format to [email protected]. In length, the main body of the text should be between 4,000 and 6,000 words long.

Papers submitted for publication will comply with the following requirements:- They must be written including at least the four following sections Introduction, Results, Discussion and Conclu-

sions. - Microsoft Office Word file (97 or older).- Text in Times New Roman or Arial, size: 12pt, Justified.- Title, Three Keywords and Abstract should be included in both Spanish and English languages.- Abstracts’ length should be between 100 to 200 words.- All equations, figures, photos, tables and diagrams must be submitted separately from the text, in their original

format. - References are to be presented according to APA (American Psychology Association) standards.

The deadline for the next issue is 30th October 2009.

Should you have any queries, please do not hesitate to contact us on:[email protected] - [email protected] - [email protected]

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Inscripción Nº ISSN 0717 - 7925Edición: agosto 2009

DISEÑO:MARÍA PAZ CROXATTO

DIAGRAMACIÓN:MARCELA BUSTAMANTE SALGADO

EQUIPO EDITORIAL RESPONSABLE

MIGUEL ANDRADE GARRIDOFELIPE VIDAL SILVA

MARCELA BUSTAMANTE SALGADO

[email protected]