CONSTRUCCION CONSTRUCCIONEN

Transcripción

1 CONSTRUCCION CONSTRUCCIONEN EN ACERO ACEROEN ENMÉXICO: MÉXICO: Desafíos y Competitividad Desafíos y Competitividad STEEL CONSTRUCTION IN MEXICO: Challenges andm.competitiveness en I. Ismael Vázquez Martínez

2 ANTECEDENTES Cómo ha evolucionado la estructura metálica a través de los años?

3 ANTECEDENTES 1796: primera estructura metálica en Shrewsbury, Inglaterra. 1889: primer rascacielos con estructura metálica (Rand McNally Building) en Chicago. 1909: primer nave prefabricada por Butler Manufacturing Co.

4 ANTECEDENTES 1923: aparición de la American Institute of Steel Construction (AISC) y primer reglamento de estructuras metálicas. 1942: fabricación en serie de hangares llamados Quonset-Hut para la II Guerra Mundial.

5 ANTECEDENTES 1958: primeras naves industriales con claros libres de alrededor de 30 m s: inicia análisis y diseño de estructuras metálicas por computadora. Posibilidad para diseñar cualquier tipo de estructura metálica.

6 ANTECEDENTES

7 ANTECEDENTES

8 ANTECEDENTES Estructuración de Edificios No Residenciales Estructuras Metálicas 65% Otro tipo de Estructuras 35%

9 ANTECEDENTES Usos de Edificios de Estructura Metálica Uso comercial 36% Uso agrícola 12% Propósitos comunitarios 12% Industria manufacturera 40%

10 VENTAJAS DEL ACERO Claros más grandes. Columnas más pequeñas. Flexibilidad y adaptación en el diseño. Facilidad para la modificación y renovación. Tiempo reducido de construcción.

11 VENTAJAS DEL ACERO Reducción de los costos de los cimientos. Reducción de los costos de financiamiento. Desempeño superior durante movimientos sísmicos. Completo reciclaje.

12 TENDENCIAS ACTUALES DE DISEÑO Qué es lo que busca un cliente cuando invierte en la construcción de un bien inmueble fabricado con estructura metálica? a) b) Que sea segura Que le cueste barato (No necesariamente busca el peso mínimo)

13 TENDENCIAS ACTUALES DE DISEÑO En el pasado el diseño de estructuras metálicas consideraba: Únicamente satisfacer el Reglamento de Construcciones vigentes (seguridad). Actualmente se rige por criterios asociados a: seguridad, facilidad de fabricación y montaje y economía del proyecto.

14 TENDENCIAS ACTUALES DE DISEÑO Requisitos básicos que debe cumplir una estructura de acuerdo al Reglamento de Construcciones del D.F. (29 de enero de 2004) y sus Normas Técnicas Complementarias: Seguridad adecuada contra todo estado límite de falla posible ante las combinaciones de acciones desfavorables que puedan presentarse en su vida esperada. No rebasar ningún estado límite de servicio ante combinaciones de acciones correspondientes a las condiciones normales de operación.

15 AVANCES DE LA TECNOLOGÍA El tiempo de construcción de cualquier tipo de estructura se ha reducido gracias a: 1) programas de cómputo para el análisis y diseño tridimensional de las estructuras, 2) programas para el modelado tridimensional de las estructuras y elaboración automatizada de planos de fabricación y montaje, 3) fabricación de estructuras metálicas con técnicas C.N.C. de procesos automatizados de fabricación utilizando conexiones atornilladas. 4) programas para el control y la administración del proyecto ( Project Manager ).

16 PROGRAMAS PARA ANÁLISIS Y DISEÑO 1) Programas de cómputo para el análisis y diseño tridimensional de las estructuras. Hoy en día existen muchos tipos de programas para el análisis y diseño tridimensional de estructuras. En general estos programas se basan en los métodos de las rigideces o de las flexibilidades. Ejemplos de estos programas son el ETABS, el SAP2000, el RAM Advance, el STAD Pro, etc.

17 PROGRAMAS PARA ANÁLISIS Y DISEÑO

21 PROGRAMAS PARA PLANOS DE TALLER 1) Programas para el modelado tridimensional de las estructuras y elaboración automatizada de planos de fabricación y montaje. Debido a la rápida fabricación de estructuras con las máquinas CNC es necesario incrementar la velocidad de elaboración de los planos de fabricación y montaje. Al utilizar conexiones atornilladas las tolerancias son mínimas (1 o 2 mm.), por lo tanto se requiere una gran precisión en los planos de taller.

22 PROGRAMAS PARA PLANOS DE TALLER Los nuevos programas para la elaboración de los planos de taller poseen las siguientes ventajas: Modelado totalmente tridimensional con elementos sólidos. Elaboración automática de listas de materiales y tornillos. Actualización automática de planos cuando sea necesario modificar el modelo por razones arquitectónicas o constructivas.

23 PROGRAMAS PARA PLANOS DE TALLER Generación de subrutinas automáticas para conexiones (macros). Verificación automática de no interferencia de elementos. Compatibilidad de los programas con las máquinas CNC. Compatibilidad con el programa administrador de proyectos ( Project Manager ).

24 PROGRAMAS PARA PLANOS DE TALLER

26 PROGRAMAS PARA PLANOS DE TALLER Plano de partes individuales

27 PROGRAMAS PARA PLANOS DE TALLER Plano de pieza completa

28 PROGRAMAS PARA PLANOS DE TALLER Isométrico de modelo tridimensional

30 FABRICACIÓN CON TÉCNICAS CNC 1) Fabricación de estructuras metálicas con técnicas C.N.C. de procesos automatizados de fabricación utilizando conexiones atornilladas mediante una línea de producción integral.

31 FABRICACIÓN CON TÉCNICAS CNC Solución Integral

32 FABRICACIÓN CON TÉCNICAS CNC Solución Integral

33 FABRICACIÓN CON TÉCNICAS CNC TIPOS DE PROCESOS DE FABRICACIÓN MANEJADOS POR LAS MÁQUINAS CNC. A) Corte en frío B) Barrenación C) Marcado D) Corte térmico E) Soldadura

34 FABRICACIÓN CON TÉCNICAS CNC A) CORTE EN FRÍO. Se aplica en dos formas: Sierra cinta: aplicado generalmente para perfiles menores. Sierra de disco: aplicado a todo género de perfiles debido a su gran rigidez.

35 FABRICACIÓN CON TÉCNICAS CNC

38 FABRICACIÓN CON TÉCNICAS CNC B) BARRENACIÓN. Existen dos procedimientos para barrenación: Punzonado: realizado vía sistemas hidráulicos que se traducen en mayores velocidades de producción, pero con limitaciones en cuanto a diámetros y espesores. Taladrado: consistente en un trabajo de desgaste mecánico por broca pudiendo atacar cualquier diámetro y espesor requerido.

41 FABRICACIÓN CON TÉCNICAS CNC C) MARCADO. Consiste en el troquelado para la identificación de las piezas con relación a su etiqueta en el plano de montaje.

44 FABRICACIÓN CON TÉCNICAS CNC D) CORTE TÉRMICO. Este proceso se logra a través de la utilización de robots que manejan antorchas alimentadas por oxi-acetileno que permiten despatinar, desmembrar, biselar y en general crear cualquier forma hueca dentro del elemento.

47 FABRICACIÓN CON TÉCNICAS CNC E) SOLDADURA. En la actualidad no hay gran utilización de la técnica de CNC aplicada al proceso de soldadura para fabricación de estructura metálica. La máxima automatización se consigue con máquinas de soldadura automáticas para perfiles de tres placas, ya sean de sección variable o constante.

51 ADMINISTRADOR DE PROYECTOS (Project Manager) Qué es el Project Manager? Programa utilizado para conocer el estado en el que se encuentra el proyecto en todo momento. Además, nos permite revisar los cambios que han ocurrido durante la realización del mismo. Se puede tener control del proyecto desde la etapa de ingeniería conceptual hasta la etapa de fabricación y montaje.

52 ADMINISTRADOR DE PROYECTOS (Project Manager) Ventajas del Project Manager : Asignar partes del proyecto a diferentes personas (o incluso compañías) y tener el seguimiento completo de los trabajos correspondientes Añadir datos de proyecto a elementos o grupos de elementos del mismo. Dar un seguimiento visual del proyecto en la pantalla de la computadora. Generar reportes basados en el avance de obra.

53 ADMINISTRADOR DE PROYECTOS (Project Manager) Publicar en alguna página web el modelo del proyecto. Realizar búsquedas de elementos o de grupos de elementos con cierta característica (filtrar). Crear fases para dividir el modelo en diferentes secciones. Crear lotes de elementos (por ejemplo, lote para transportación con peso total menor a 20 toneladas).

54 ADMINISTRADOR DE PROYECTOS (Project Manager) Crear secuencias para montajes. Manejar el modelo en cuatro dimensiones (4-D) con la escala del tiempo incluida. Esto permite visualizar el progreso del proyecto.

55 ADMINISTRADOR DE PROYECTOS (Project Manager)

56 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Cómo aprovechar de la manera más eficiente los recursos que la tecnología nos ofrece actualmente?

57 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Existen tres actores principales que deben interactuar para lograr un proyecto de estructura metálica eficiente: El Cliente (inversionista y/o arquitecto), El Ingeniero Estructurista, El Fabricante de Estructura Metálica.

58 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? I. Cliente Estar convencido de las bondades que ofrece la estructura metálica como opción de construcción. Contratar a un buen despacho de cálculo para que realice un diseño eficiente (seguro y económico). No irse por el más barato. Contratar a un fabricante de estructura metálica con capacidad y experiencia para fabricar el proyecto. No contratar un maestro herrero.

59 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? I. Ingeniero estructurista Seleccionar adecuadamente los tipos de acero que se van a utilizar: A-36 o Gr-50 Tratar de utilizar perfiles laminados o bien perfiles de tres placas soldadas. Utilizar pocas secciones de perfiles (estandarizar).

60 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE?

61 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Evitar utilizar secciones que no son de fabricación común. En caso de no poder evitar las secciones armadas con cuatro placas, tratar de aplicarles soldadura de filete, en lugar de penetración.

62 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Sección de cuatro placas con soldadura de penetración. Evitar en la medida de lo posible.

63 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Sección de cuatro placas con soldadura de filete. Alternativa 1

64 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Sección de cuatro placas con soldadura de filete. Alternativa 2

65 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Forma eficiente de soldar el atiesador interior en sección de cuatro placas. Paso 1: soldar con filete en las primeras tres caras

66 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Paso 2: soldar la cuarta cara con soldadura de botón

68 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Aprovechar los incrementos de esfuerzos que permiten los reglamentos para las cargas accidentales. Aprovechar la reducción de carga viva en áreas grandes cuando aplique según Reglamento.

69 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Diseñar largueros trabajando en sección compuesta. Hacer una buena selección de la orientación de los largueros (paralelos al lado largo (1.25a<b<1.50a)). Utilizar conexiones atornilladas para la unión de largueros a trabe principal.

72 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Alternativa 1: tornillos a doble cortante

74 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Alternativa 2: tornillos a cortante simple

76 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Conexión sesgada a cortante

78 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Especificar soldaduras de filete en lugar de penetración completa cuando sea posible.

79 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Conexión a momento tipo end-plate Placas de muñón soldadas a columna con filete

80 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Conexión a momento tipo end-plate Placas de muñón soldadas a columna con soldadura de penetración

81 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Unión de patines del perfil al end-plate Con soldadura de filete para patines de poco espesor

82 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Unión de patines del perfil al end-plate Con soldadura de penetración para patines de gran espesor

84 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Indicar soldaduras de filete que pueden realizarse en una sola pasada con máquinas de soldadura automática cuando sea posible. Ejemplo: sección constante o variable de tres placas (de alma delgada) para naves industriales.

85 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Sección de tres placas de alma delgada Soldadura de filete por un solo lado

86 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Sección constante de tres placas de alma delgada Soldadura de filete por un solo lado

88 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Sección variable de tres placas de alma delgada Soldadura de filete por un solo lado

89 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Sección de tres placas de alma gruesa Soldadura de filete por los dos lados

91 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? No indicar más soldadura que la realmente necesaria. Así se evita sobrecalentamiento y deformación de perfiles. Buscar el menor número de empalmes de columnas posible.

93 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Considerar la posibilidad de utilizar una sección más rígida para evitar la colocación de atiesadores Especificar refuerzo en almas de trabes en zona de huecos para instalaciones sólo donde realmente se requiera. Tratar de utilizar perfiles HSS para contraventeo de marcos.

94 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Detalle de conexión de contraventeo con perfil HSS Conexión en zona de nudo viga-columna

96 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Conexión con placa (tipo peine)

97 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Detalle de conexión de contraventeo con perfil HSS Conexión con trabe al centro del claro

98 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? I. Fabricante de estructura metálica Elaborar un presupuesto de acuerdo a las características del proyecto estructural: Analizar con cuidado la fabricación y montaje. No cobrar por kilogramo de estructura indiscriminadamente. Cobrar de acuerdo a la facilidad de fabricación y montaje del proyecto.

100 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Estudiar una buena estrategia de fabricación: a) Comprar con tiempo de anticipación los materiales requeridos (de preferencia cortados a la medida), o bien fabricar con anticipación los perfiles de tres placas. b) Establecer un orden de fabricación con el programa administrador de proyectos. c) Dar el seguimiento del proceso de fabricación con el mismo programa.

102 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Acordar con el cliente quien va a fabricar y colocar algunos accesorios metálicos como son: Guías para elevadores Anclas Fijación para precolados Etc.

104 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Acordar con el cliente las características del recubrimiento (pintura) de los perfiles. Negociar con el estructurista el uso de agujeros oblongos en conexiones con elementos de concreto (muros, columnas).

105 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Estudiar una buena estrategia de montaje con el auxilio del programa administrador de proyectos: Orden de montaje de las piezas Ubicación de la(s) grúa(s) Coordinación con contratistas de obra civil.

108 CÓMO LOGRAR UN PROYECTO MÁS EFICIENTE? Utilizar tornillos de tensión controlada o arandelas indicadoras de torque.

110 CONCLUSIONES Cada vez los proyectos son más complejos y el tiempo para llevarlos a cabo es más corto. Sólo con procesos automatizados es posible ajustarse al ritmo dinámico y a la precisión que exigen los proyectos actuales. El cliente debe convencerse de las ventajas que actualmente ofrece la tecnología, no sólo para la fabricación de estructuras metálicas, sino para mejorar el comportamiento de las mismas.

111 CONCLUSIONES

112 CONCLUSIONES

113 CONCLUSIONES Es importante conscientizar al ingeniero estructurista para que adecue sus diseños de manera que se puedan aplicar al máximo los procesos de fabricación automatizada. El fabricante de estructura metálica debe invertir en la compra de equipos y programas de computo que faciliten las labores de fabricación y montaje, así como el control del proyecto. Al considerar todo lo anterior, los proyectos podrán abaratarse y realizarse en mucho menos tiempo.

114 CONCLUSIONES Quien no logre adaptarse a los avances tecnológicos de hoy en día será menos competitivo y tarde o temprano estará condenado a desaparecer.