El valor económico de la esbeltez
Hemos comentado en muchas oportunidades respecto de la esbeltez como uno de los atributos de la construcción en acero. Esbeltez expresada en la ligereza de las estructuras, en las posibilidades expresivas de la levedad, como se ha apreciado en tantas obras a lo largo de la historia de la construcción en acero. Desde la transparencia casi ingenua de las obras de Mies van de Rohe (véase el pabellón de Barcelona, la casa Farnsworth, o sus edificios como el Seagram), la casa de vidrio de Pierre Chareau en Paris hasta proyectos más recientes como la Fundación Cartieren París, de Jean Nouvel, o la Pirámide del Louvre de I.M Pei, entre tantas otras que podríamos citar.
Esta esbeltez, esta ligereza, han sido parte de lo que hemos podido presentar en este sitio. Hay proyectos de distinto destino y de distinta magnitud que han explorado en este concepto y han contribuido a construir lo que algunos llaman la estética o el lenguaje del acero. En proyectos de vivienda construidos en la región hay ejemplos como la Casa Colico, de C. Undurraga, recientemente premiada en la Primera muestra de arquitectura en acero ICHA 2013, o la Casa Izar, de GA- Daniel Álvarez, de México, entre varias que vale la pena visitar. En edificios de media altura, también en nuestra América, el edificio Habitat 1, en Santa Fé, Argentina, de Biagoni-Pecorari arquitectos, es un buen ejemplo de lo que comentamos. La Escuela Municipal Carlos Soublette y Ambulatorio Bello Campo, de ma+micucci arquitectos, en Caracas, o los proyectos de Juan Sabbagh para la Sede Maipú del DUOC en Chile son parte de esta exploración en el ámbito de los edificios para la educación. Ni hablar, por cierto, de los edificios para el deprote o los edificios para la industria y el comercio. Desde los grandes proyectos de estadios como la ampliación del estadio Pascual Guerrero en Cali hasta los menudos como el Centro de las Artes Aéreas, desde el Cenpes de S. Zanettini, pasando por el centro de distribución de la Ferretería O´Higgins de G. Hevia o la Planta de Agua Mineral Aonni, de Bebin y Saxton, todos ellos exploran en estos atributos del acero.
Lo que hoy me interesa comentar es otro aspecto -u otra mirada- sobre esta esbeltez, su posible valor económico o comercial. La discusión sobre el costo de las construcciones en estructuras de acero en comparación con las construcciones estructuradas en otros materiales, especialmente el hormigón y ocasionalmente la madera, es una cuestión ineludible y que variará y dependerá de factores internos y externos a cada proyecto y a cada realidad o país. El valor (variable) internacional del acero, la disponibilidad local de cemento y plantas de hormigón, la disponibilidad de madera, la capacidad y experticia de la industria local de transformación del acero (talleres y maestranzas) y hasta complejidades de accesibilidad y de topografía (véase los proyectos como la casa Serrana, de Rafael Oráa en Venezuela) inciden en el costo final de la obra y no permiten dar una respuesta categórica a si es más caro o más barato construir en tal o cual material. Por otra parte, la experticia en determinadas técnicas y prácticas constructivas que van acumulando las empresas constructoras y contratistas les permiten, vía procedimientos y gestión, respuestas de distinto costo ante situaciones similares, lo que nuevamente, pone en entredicho la afirmación simplista que a veces cae en la tentación de comparar el costo directo de una columna o una viga de hormigón con otra de acero o madera, en cualquiera de sus formas.
Más allá de que, además, es evidente que no todo proyecto se puede construir en cualquier material sino que cada proyecto, por sus características y condiciones, por las prestaciones esperadas y los requerimientos explícitos, en definitiva, por la respuesta que la arquitectura da a las necesidades del mandante puestas en el terreno y bajo las condiciones de la realidad económica, política y reglamentaria, invita, convoca o demanda una determinada elección de material y de estructuración.
En este escenario complejo para realizar una comparación de costos ex ante, valga esta pequeña reflexión sobre la esbeltez como un valor comercial. En efecto, según distintos testimonios citados en Arquitectura y Acero (Borgheresi, Pfenniger, ICHA 2001) la construcción en acero demanda significativamente menos sección en las columnas, en las vigas de entre piso y en los muros sísmicos que la construcción en hormigón. Esto responde a la, muchas veces comentada, mejor relación masa-resistencia que tiene el acero en comparación con otros materiales. El mismo texto citado ofrece algunos valores de predimensionamiento que comentaremos.
Vigas
Las alturas de una viga de alma llena son eficientes en luces entre 3 y 50m, las que logran salvar con una altura de viga variable entre 1/20 y 1/30 de la luz. Esto se compara muy favorablemente con las alturas usualmente aceptadas de las vigas de hormigón armado, cuyo orden de magnitud se sitúa en 1/10 de la luz, incluyendo el espesor de la losa. Naturalmente, la precisión de estos guarismos, así como los espesores o los pesos de los perfiles, se deben ajustar a cada situación y proyecto de cálculo estructural, pero estos valores permiten hablar de un orden de magnitud probable. Esto llevado a la práctica, significa que la altura de piso a piso en un edificio en altura puede ser menor si se construye en acero que si se construye en hormigón. Ante una altura máxima de construcción establecida en los instrumentos de planificación territorial de cada lugar, en determinados casos, esto puede llevar a lograr, en la misma altura total del edificio, una o más plantas adicionales. Por cierto, hay que construirlas y eso tiene un costo. Pero también es posible venderlas y eso tiene un impacto en la rentabilidad de la inversión y, especialmente, en la rentabilidad del terreno. Según lo comentara en su oportunidad el ingeniero Elías Arze en Chile, es lo que sucedió en el primer proyecto de edificación en altura importante en Chile en la década de los años 1980: el edificio Torre Las Condes. Bajo la misma altura máxima se lograron construir 2 nuevas plantas completas.
Columnas
El mismo texto entrega una pauta de pre dimensionamiento de columnas para edificios de varias plantas, de acuerdo al cuadro siguiente.
nº de pisos Perfil (mm.) Con Recubrimiento de protección al fuego(mm.)
5 Pisos 250 x 250 350 x 350
10 Pisos 300 x 300 400 x 400
15 Pisos 350 x 350 450 x 450
20 Pisos 350 x 350 450 x 450
30 Pisos 400 x 400 500 x 500
Probablemente, un edificio de 20 pisos de altura tendrá columnas de hormigón cercanas a 0,90-1,00m x 0,90 -1,00m. Nuevamente, valga la explicación de que estamos hablando de órdenes de magnitud y en abstracto, lo que puede variar mucho en cada caso y de acuerdo al proyecto de cálculo. Sin embargo, el ejemplo permite considerar el impacto que esta menor sección puede tener sobre la superficie útil en cada planta que, en algunos casos –como la solución eficiente de los estacionamientos en el subsuelo- puede llegar a ser crítica.
Muros sísmicos
En las zonas sísmicas, es una práctica frecuente incluir muros sísmicos en las direcciones principales del edificio, que toman los esfuerzos cortantes. Una fórmula simplificada para el pre dimensionamiento que entrega E. Arze muestra que los requerimientos de muros sísmicos en cada sentido en los edificios estructurados en acero es cercana al 50% de lo que se requiere en edificios de hormigón armado.
Nº de pisos Acero Hormigón
10 Pisos S= 0,5 % S= 0,9 % en cada dirección
20 Pisos S= 0,9 % S= 1,7 % en cada dirección
30 Pisos S= 1,4 % = 2,5% en cada dirección
*Siendo “s” la superficie total de cada planta.
Peso de la estructura
Por otra parte, es sabido que una estructura de un edificio construido en acero tiene un peso que suele ser aproximadamente el 60% del peso de una estructura de hormigón, lo que tiene a su vez un impacto no menor en el diseño de las fundaciones. Dependiendo de cada país y condición local, una estructura de acero más ligera, puede ser de una montaje bastante más fácil y eficiente que una estructura de hormigón armado vaciado en obra.
Conclusión
Más allá de la evidente necesidad de hacer estudios y proyectos de cálculo completos para analizar cada caso en particular (cosa que en su momento se hizo para el proyecto de la Torre Las Condes, en Santiago), las dimensiones de pre dimensionamiento mostradas arriba permiten incorporar una variable adicional a las consideraciones arquitectónicas y estructurales para la evaluación de una determinada opción de material estructural en un edificio. Algunos ejercicios realizados en años recientes en Chile hablan de un aumento de la superficie útil alrededor de un 3% en comparación con las soluciones tradicionales. Al principio no parece mucho, pero si se agregan las posibles plantas adicionales comentadas antes, esta cifra puede aumentar significativamente. No corresponde hacer el ejercicio comercial aquí, pero no hay dudas que la mayor superficie útil (que en muchos casos es la que se valora y/o se vende) es una ganancia que es posible valorizar frente a los costos directos de construcción en cada caso y, según ello, tomar una decisión informada y adecuada respecto del material a emplear en la estructura de una determinada construcción. Cuánto cuesta y cuánto vale un 3% adicional de superficie útil son preguntas que deberán contestar los departamentos de estudio y de mercadeo de las empresas constructoras o inmobiliarias, o los economistas.
Francis Pfenniger - Arquitecto Editor