Principios de constructibilidad y naves industriales

En este artículo redactado por Daniel Ureña, alumni y actualmente profesor del Máster Internacional en Estructuras Metálicas y Mixtas de Edificación, explica qué es la constructibilidad y cómo construir naves industriales. Para ello, se abordan los cuatro principios de la constructibilidad desarrollados por el ingeniero Schwinger.

Una de las primeras cuestiones que aparece al momento de plantearse la construcción de una nave industrial es el material que se va a utilizar. Sin embargo, una vez se tiene claro que la nave industrial se va a construir en acero, la siguiente pregunta que surge es: ¿Qué tipo de piezas vamos a utilizar? 

Para responderla, se podría escoger entre diferentes tipologías como piezas laminadas en caliente (vigas W), trabes armados, celosías o cerchas, o incluso pensar en sistemas híbridos en donde se combinen (ver Fig. 1). Esta decisión, no obstante, se debería de tomar en conjunto ya que obedece a la constructibilidad del proyecto. Y para tenerlo claro resulta fundamental definir el concepto de la constructibilidad, como haremos a continuación.

¿Qué es constructibilidad?

El CIII (Construction Industry Institute USA) define la constructibilidad como el uso óptimo del conocimiento en construcción y experiencia en el planeamiento, diseño, adquisición de bienes /servicios y operaciones en campo para poder alcanzar todos los objetivos del proyecto. Por lo tanto, el proyecto es un trabajo en equipo y, desde el diseño, el ingeniero estructural de la nave industrial puede colaborar en la optimización de recursos. Lo cierto es que para que esto suceda se deben considerar factores como: disponibilidad del material, ubicación geográfica del proyecto, mano de obra y tamaño de la nave industrial. 

¿Qué principios de constructibilidad se pueden aplicar en el diseño?

En la conferencia “50 Tips for designing constructable Steel Buildings” (NASSC 2012), el Ing Schwinger, menciona los cuatro principios de la constructibilidad:

1. Simplicidad = economía.
2. Menos peso no siempre es igual a menor costo.
3. A menor número de piezas, más económico el proyecto.
4. Diseño de conexión eficiente = diseño económico.

Primer principio de constructibilidad: ¿Simplicidad = economía?

Es mejor adaptar el proyecto al material y no el material al proyecto.

Para dar un ejemplo: si las correas clavadores disponibles en mercado son de 6, 9 o 12 metros, estas deberían de regir la selección inicial de separación de marcos, así el desperdicio en el rubro clavadores (correas), se minimiza. Algo muy parecido ocurre en el caso de la altura de las columnas. Si por ejemplo lo disponible en el mercado para las piezas W, laminadas en caliente corresponde a 40 pies (12 metros aproximadamente), la altura a codo de columna y la zona de acartelado (en donde se hace el cambio de sección) debería de modular a este valor. Asimismo, dado que el acartelado se hace hasta una distancia en donde el momento flector sea de 0 a un 25% del momento de empotramiento, en esta zona se debería de buscar entonces longitudes de 3, 4 o 6 metros de tal forma que se minimice el desperdicio de viga W (ver figura 2). 

El peso de la estructura de la nave industrial y el número de piezas

Por lo general, en las zonas en la que se debe considerar el sismo se utilizan marcos ordinarios de acero de acuerdo con la clasificación de AISC, y los pesos en promedio oscilan entre los 35 a 50 kg/m2. Esto último depende de las características del proyecto de la nave industrial: separación de marcos, luces entre columnas, cantidad de columnas por marcos, cerramiento. Sin embargo, este valor se debe de revisar también con la cantidad de tipos de piezas a utilizar. 

Uniformizar tipos de piezas ayuda a disminuir desperdicio de acero, así como acelerar el proceso constructivo ya que reduce la cantidad de uniones por realizar.

Las uniones de la nave industrial

La definición del tipo de unión más eficiente está condicionado al proyecto de la nave, especialmente a la ubicación y disponibilidad de mano de obra. Las uniones apernadas, si bien es cierto tienen la ventaja de que permite un montaje en el que el tiempo en obra se disminuye, deben de realizarse por personal calificado (temas como soldadura de penetración y planos de taller deben de ser cuidadosamente realizados). Las uniones soldadas permiten la ventaja de que se pueden hacer ajustes en sitio, sin embargo, se aumenta el tiempo de ejecución en obra.

¿Cómo puedo aplicar la constructibilidad en mis proyectos?

El objetivo a alcanzar, el proyecto, es un trabajo en equipo; si desde el punto de vista de diseño el ingeniero estructural tiene una visión general en donde incluya el punto de vista del desarrollador, del constructor general y del taller de metal mecánica encargado de armado y montaje, la constructibilidad será óptima.