, México a
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY
PRESENTE.-Por medio de la presente hago constar que soy autor y titular de la obra denominada"
, en los sucesivo LA OBRA, en virtud de lo cual autorizo a el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey (EL INSTITUTO) para que efectúe la divulgación, publicación, comunicación pública, distribución, distribución pública y reproducción, así como la digitalización de la misma, con fines académicos o propios al objeto de EL INSTITUTO, dentro del círculo de la
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El Instituto se compromete a respetar en todo momento mi autoría y a otorgarme el crédito correspondiente en todas las actividades mencionadas anteriormente de la obra.
De la misma manera, manifiesto que el contenido académico, literario, la edición y en general cualquier parte de LA OBRA son de mi entera responsabilidad, por lo que deslindo a EL INSTITUTO por cualquier violación a los derechos de autor y/o propiedad intelectual y/o cualquier responsabilidad relacionada con la OBRA que cometa el suscrito frente a terceros.
PGI-13.5-F-3 Formato Información y Carta Permiso. Tesis, Tesinas, Disertaciones Doctorales. Versión 5
de 20
Constructabilidad en el Diseño-Edición Única
Title Constructabilidad en el Diseño-Edición Única
Authors María Antonieta Espinosa Estrada
Affiliation Tecnológico de Monterrey, Campus Monterrey
Issue Date 2009-09-01
Item type Tesis
Rights Open Access
Downloaded 19-Jan-2017 00:11:55
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE
MONTERREY
CAMPUS MONTERREY
DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
CONSTRUCTABILIDAD EN EL DISEÑO
TESIS
PRESENTADA COMO REQUISITO PARCIAL PARA OBTENER EL
GRADO ACADÉMICO DE
MAESTRO EN CIENCIAS
EN INGENIERÍA Y ADMINISTRACIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN
ESPECIALIDAD EN INGENIERÍA ESTRUCTURAL
POR:
MARÍA ANTONIETA ESPINOSA ESTRADA
INSTITUTO TECNOLÓGICO Y DE ESTUDIOS SUPERIORES DE MONTERREY CAMPUS MONTERREY
DIVISIÓN DE INGENIERÍA Y ARQUITECTURA PROGRAMA DE GRADUADOS EN INGENIERÍA
Los miembros del comité de tesis recomendamos que el presente proyecto de tesis presentado por la Ing. María Antonieta Espinosa Estrada sea aceptado como requisito parcial para obtener el grado académico de:
Maestro en Ciencias en Ingeniería y Administración de la Construcción Especialidad en Ingeniería Estructural
Comité de Tesis:
_______________________________ M.C. Francisco Carlos Matienzo Cruz
Asesor
______________________________ ___________________________ Dr. Raymundo Antonio Cordero Cuevas. Dr. Salvador García Rodríguez. Coasesor Sinodal
APROBADO:
______________________________ Dr. Joaquín Acevedo Mascarúa, .
Director del Programa de Graduados en Ingeniería
Contenido:
Capitulo 1.
Introducción………4
Capítulo 2.
Marco teórico y antecedentes………..9
Capítulo 3.
Metodología………24
Capítulo 4.
Descripción del proyecto………43
Capítulo 5.
Consideraciones de diseño………50
Capítulo 6.
Propuesta de constructabilidad……….56
Conclusiones………79
Índice de Figuras.
Figura 1. Utilización de herramientas de constructabilidad...……….11
Figura 2. Desarrollo de la etapa de diseño..……….12
Figura 3. Factores que afectan a la constructabilidad………...…………..13
Figura 4. Niveles de influencia……….15
Figura 5. Producto conceptual/Modelo de la matriz de proceso...……….16
Figura 6. Niveles de detalle en proyectos de construcción……….17
Figura 7. Plano topográfico……….……….45
Figura 8. Plano arquitectónico 1……….46
Figura 9. Plano arquitectónico 2………..47
Figura 10.Diseño de techumbre………..……48
Figura 11. Ubicación de columnas y armaduras……….…….49
Figura 12. Diseño de techumbre 2………..…………50
Figura 13. Tipos de armadura……….………51
Figura 14. Ubicación de columnas…………..………..….57
Figura 15. Mapa general de las armaduras………..59
Figura 16. Arreglos de armaduras………... ………..60
Figura 17. Viga perimetral……….…..62
Figura 18. Organigrama de plan de montaje……….…..74
Figura 19. Detalle de conexión……….…..76
Figura 20. Tipo de soldadura…..……….…..76
Índice de gráficas.
Gráfica 1. Tipos de empresas………..………26
Gráfica 2. Tipo de proyectos………..………..26
Gráfica 3. Tamaño de empresas……….………...…27
Gráfica 4. Nivel de expansión………..………28
Gráfica 5. Conocimiento del término constructabilidad………..….28
Gráfica 6. Porcentaje de filosofía documentada………..….29
Gráfica 7. Técnicas de constructabilidad………...30
Gráfica 8. Etapas del proceso de diseño………...31
Gráfica 9. Etapas de proceso de construcción……….…31
Gráfica 10. Expectativas del constructor……….…..34
Gráfica 11. Expectativas del diseñador………..34
Índice de diagramas
Diagrama 1 programación previa a la construcción……….42Constructabilidad en el Diseño. 4
Capítulo 1
Introducción.
1.1 Antecedentes:
Se le denomina constructabilidad a la integración óptima del conocimiento y la experiencia en la construcción. La constructabilidad facilita en cierto grado el proceso constructivo creando un equilibrio entre las metas del proyecto y las limitaciones de recursos.
Para lograr una buena constructabilidad, es decir, lograr los objetivos planteados de un proyecto de manera óptima, se debe contar con:
• Comunicación efectiva.
• Técnicas de construcción óptimas.
• Estándares de administración efectivos, entre otros.
La finalidad de la constructabilidad o el enfoque al que está dirigido es: • Desarrollo de mejores proyectos
• Bajar costos
• Incrementar la productividad
• Uso óptimo del conocimiento constructivo • Incrementar tiempos efectivos
• Ligar el proceso de diseño con el de construcción durante el desarrollo de un proyecto
1.2 Definición del problema:
Constructabilidad en el Diseño. 5
La mayoría de los proyectos de diseño se basan en cumplir con las especificaciones, tratando de ahorrar materiales como son el acero y concreto principalmente. Esto hace, muchas veces que las dimensiones de los diferentes elementos estructurales no sean del todo uniformes, lo cual implica que durante la construcción la mano de obra no rinda tanto como se estimó en la fase de diseño y costeo del proyecto.
La constructabilidad trae grandes beneficios, ya que al agrupar el conocimiento y la experiencia en un proyecto de diseño hace que la mayoría de los proyectos se desarrollen mejor, que se consiga bajar costos y que mejore la productividad.
No existe un modelo a seguir para implementar la constructabilidad en el diseño, sin embargo se han dado ideas y de acuerdo a la información recabada de varios journals se han tratado de aplicar ciertas herramientas las cuales facilitan el proceso de construcción de los componentes y sistemas estructurales propuestos en el diseño. Basados en una planeación apropiada al caso, en el presente trabajo seleccionaremos el mejor camino para una construcción más efectiva y redituable en términos de tiempo, materiales y mano de obra.
1.3 Justificación:
Debido a todos los factores que inciden en el bajo rendimiento, el aumento de tiempo de construcción, la poca comunicación y en ocasiones la falta de información, entre otros, es necesario proponer criterios o algunas bases de constructabilidad en el diseño, para que se pueda desarrollar de una mejor manera la fase de construcción.
1.4 Objetivo:
Constructabilidad en el Diseño. 6
proyectos, al bajar costos y mejorar la productividad de los recursos que participan en el proyecto.
1.5 Alcance:
A partir de la investigación bibliográfica, la aplicación de encuestas, y el cálculo de estadísticas básicas, se busca hacer una lista de control (check list) o revisión en pares (Es la valoración del trabajo o rendimiento, por otras personas en el mismo campo a fin de mantener o mejorar la calidad de la obra o actuación en el campo), con todos los puntos que deben ser considerados en un proyecto para elevar la rentabilidad de la empresa, con base en el desarrollo de un plan rector de construcción que incorpore las consideraciones y lecciones aprendidas derivadas de la experiencia previa de la empresa.
Con estos criterios se podrán ir mejorando las herramientas de programación y las estrategias para el desarrollo de proyectos.
1.6 Supuestos:
A continuación se muestra una serie de preguntas, que regirán el desarrollo de la tesis, tratando de responder a cada una de ellas; aplicando los criterios de la metodología de la investigación en un proyecto real para tratar de producir resultados medibles.
• ¿En base a los criterios de diseño se podría bajar el costo del proyecto?
Constructabilidad en el Diseño. 7
• ¿Será posible incorporar a la planeación de obra el efecto de criterios de diseño apropiados?
• ¿Durante la ejecución del programa de obra, se reducirán los recursos a utilizar o los costos generales del proyecto?
• ¿Estarán las empresas dispuestas a cambiar su manera de trabajar o su mentalidad hacia la constructabilidad?
Para poder plantear una solución general, se hará la revisión de diversos Journals u otros documentos existentes sobre el tema, se investigarán problemas de la construcción, se determinará, cuáles serían sus peticiones hacia el grupo involucrado en la fase de diseño antes de iniciar la fase de planeación y construcción, para evaluarlas, adaptarlas, y ponerlas a disposición en un manual o herramienta que permita cubrir las necesidades del mayor número de contratistas.
Con la solución propuesta, se espera poder reducir el tiempo y los costos en la fase de construcción, creando un check-list de todos los factores que inciden en el diseño orientado a lograr una mejor constructabilidad.
Constructabilidad en el Diseño. 8
Figura 1.1 Secuencia de pasos del proyecto de investigación
En el siguiente capítulo se presenta una recopilación de algunos autores que han utilizado la constructabilidad dentro de sus empresas y como ha llegado a influir en ellas.
Investigación Bibliográfica
Desarrollo de Marco Teórico
Elaboración y aplicación de encuestas.
Propuesta de criterios de constructabilidad. Análisis de resultados
Re diseño del proyecto con la aplicación de las bases de
constructabilidad
Listado de criterios de constructabilidad
Constructabilidad en el Diseño. 9
Capítulo 2
Marco teórico y antecedentes.
Una de las principales razones para realizar el presente trabajo de tesis sobre constructabilidad en el diseño se debe a la importancia en todas las fases de desarrollo de un proyecto. Se le llama constructabilidad a la integración óptima del conocimiento y experiencia de la construcción, es lograr los objetivos planteados del proyecto; es la integración del conocimiento en construcción, recursos, tecnología y experiencia en la ingeniería y en el diseño del proyecto. Para cumplir el requerimiento de constructabilidad debe de haber: comunicación efectiva, técnicas de construcción óptimas, así como diseños claros y construibles. La finalidad es poder desarrollar mejores proyectos, bajar los costos y mejorar o incrementar la productividad de la empresa y/o proyecto con la misma calidad con la que fue proyectado.
Se debe destacar que la Ingeniería de Valor es una herramienta que puede ayudar a que se aplique la constructabilidad, pero no es lo mismo ni se puede sustituir; ya que la ingeniería de valor es la evaluación de las diferentes opciones tecnológicas en base a los criterios de constructabilidad para ser adaptadas al proyecto.
Para utilizar, los conocimientos con los que los contratistas van a contribuir de manera más eficaz, la información debe estar disponible para el equipo de diseño en el punto adecuado en el tiempo y en el nivel apropiado de detalle.
Por lo general los métodos actuales son rudimentarios, es decir, no estructurados, muy poco eficientes y dependen en gran medida de la evaluación. Un método de constructabilidad para la organización, es que la información debe de estar de acuerdo al calendario y con niveles de detalle adecuados.
Constructabilidad en el Diseño. 10 internacional. La razón para realizar estas investigaciones es para ver que tanto ayuda o influye el diseño en la etapa de construcción y si puede aplicarse la constructabilidad desde esa primera fase del proyecto. Se encontró que la administración y el análisis de proyectos fortalecen las disciplinas de diseño y construcción; y que es necesario superar los desafíos, las complejidades, y la fricción que pueden surgir en la construcción por medio de nuevos métodos de prevención.
Existen diferentes ideas de cómo afecta la constructabilidad en el diseño. A continuación se hablará de algunos artículos publicados en donde se describe que es lo que se debe aplicar o donde influye la constructabilidad dentro del diseño.
• Arditil David et al (2002) publicaron un artículo donde hablan de la importancia que tiene para el dueño el tiempo de ejecución de un proyecto y todo lo que se necesita para que se cumpla el plazo en el tiempo pactado.
Esta investigación hace énfasis en la implementación de la revisión de constructabilidad en la fase de diseño en un proyecto de construcción. Esto abarca diferentes cuestiones con respecto a conceptos de constructabilidad, así como la existencia de programas formales de constructabilidad en empresas de diseño, herramientas a utilizar, tiempo de implementación y los factores que mejoran u obstaculizan la revisión de constructabilidad realizada a una empresa de diseño.
Constructabilidad en el Diseño. 11 Para realizar esta investigación se hizo un cuestionario a varias firmas de diseño (anexo 1). Cabe destacar que solo el 4.3% de éstas nunca habían escuchado el termino de “constructabilidad” antes, por lo que el 95.7% están familiarizados con el concepto. También se realizó una encuesta para ver qué herramientas de constructabilidad utilizaban, siendo la “revisión en pares” y el sistema de retroalimentación las dos primeras, como se muestra en la Figura 1.
[image:15.612.215.511.320.560.2]La popularidad de la técnica “revisión en pares” se puede explicar por el hecho que muchas agencias gubernamentales exigen la “revisión en pares” en los contratos.
Figura 1. Utilización de herramientas de constructabilidad. (Arditil David et al 2002).
Constructabilidad en el Diseño. 12 En las respuestas de la Figura 2.- se muestra el desarrollo de la etapa de diseño, donde la revisión por constructabilidad se realiza en un 87%. También se encontró que el 25% de las respuestas indican el análisis de constructabilidad en el proceso entero de diseño (planeación conceptual, diseño preliminar, desarrollo de las etapas de diseño, y después de terminado el diseño). Esto significa que un cuarto de las firmas de diseño utilizan la mejora de constructabilidad como parte de una mejora continua de los procesos del proyecto.
Figura 2. Desarrollo de la etapa de diseño: A, etapa de la planeación conceptual; etapa del diseño preliminar; C, etapa del desarrollo del diseño; D, después de terminar el diseño. (Arditil David et al 2002).
Constructabilidad en el Diseño. 13 Figura 3. Factores que afectan a la constructabilidad. (Arditil David et al 2002).
Finalmente se llegó a un análisis comparativo en donde no existía diferencia alguna entre las firmas de diseño chicas o grandes. Pero el sector de construcción de edificación usa más las herramientas de constructabilidad como sistema de retroalimentación, sesiones de lluvia de ideas, y modelos computacionales. También se encontró que la gente del área de edificación creen que la práctica de diseño y la filosofía afecta la constructabilidad. Esto es probablemente debido a que en ellos tiene gran importancia lo que es el arte, y el estilo arquitectónico, más pronunciado que en las otras áreas.
Como conclusión, los máximos beneficios de la revisión de la constructabilidad están medidos en el impacto que sufre el costo del proyecto, que es la mayoría de las veces en la etapa de diseño.
Constructabilidad en el Diseño. 14 Para utilizar más eficientemente esta experiencia, la correcta información debe estar disponible en el equipo de diseño en el punto y tiempo indicado en un nivel de detalle apropiado.
La constructabilidad en un proyecto puede tener gran éxito; la mayoría de las decisiones de diseño son hechas de manera temprana en el proceso de diseño, afectando la construcción del proyecto. Consecuentemente, la experiencia de la construcción es usualmente incorporada en el proceso de diseño para la mejora de la constructabilidad en el diseño.
A pesar de la importancia de la constructabilidad, el conocimiento para la construcción de los proyectos sigue siendo rudimentario. Son métodos típicos que se siguen utilizando como revisión hecha por expertos en construcción y muchas veces estos métodos son insuficientes y muchas veces llevan a rehacer el trabajo.
Pulaski et al. hicieron una exhaustiva revisión de literatura, donde encontraron que la mayoría de los procesos de constructabilidad que habían funcionado habían sido elaborados por personas que conocían muy bien el proyecto y tenían una gran experiencia en procesos similares. Aquí señalan que Paulson (1976), demuestra que el mejor tiempo para influenciar el costo de un proyecto es al principio del diseño, y conforme el tiempo va avanzando se pueden generar algunos cambios en la etapa de construcción afectando un poco el costo, mientras que en la etapa final algún cambio es casi imposible ya que el costo de realizarlo sería muy elevado. Como se puede observar en la figura 4.
A pesar del potencial de ahorros significativos, muchos equipos de proyectos aún luchan con la mejor manera de abordar las cuestiones de constructabilidad.
Constructabilidad en el Diseño. 15 Parece que hay un interés por el diseño de las empresas para mejorar la constructabilidad de sus diseños.
Figura 4. Niveles de influencia (Paulson 1976). (Pulaski et al 2005).
Sus esfuerzos se demuestran en el uso de algunas herramientas de constructabilidad común, como el uso de las lecciones aprendidas, sesiones de intercambio de ideas, modelos computacionales, y modelos físicos. Sin embargo, la práctica más utilizada es todavía un proceso de “revisión en pares”. Esto a menudo da lugar a cantidades significativas de revisión y diseño ineficiente, la frustración y el conflicto entre los diseñadores y constructores. (Arditi et al. 2002).
Constructabilidad en el Diseño. 16 ser un proceso continuo durante todo el proyecto. Un circuito de retroalimentación de las lecciones aprendidas es parte esencial del proceso. Este es aplicable tanto en la fase de diseño como en la de construcción. Para hacer que la herramienta funcionara, cada concepto debería estar relacionado con una actividad del programa y con el proyecto a desarrollar calendarizado para su aplicación. El desarrollo de esta matriz es útil para comprender conceptos genéricos que se puedan aplicar en cada fase, y para en un futuro ver qué es necesario y poder tomar una decisión de diseño. En general los conceptos solo son relevantes cuando tienen asignada una aplicación específica.
Figura 5. Producto conceptual/Modelo de la matriz de proceso. (Pulaski et al 2005).
En la matriz (Figura 5.) se puede ver la información organizada por niveles de detalle y por fases de proyecto de acuerdo a como es requerida la información. Gracias a esta matriz se puede obtener una tabla en donde se puede definir mejor lo que se necesita a detalle.
Constructabilidad en el Diseño. 17 Figura 6. Niveles de detalle en proyectos de construcción. (Traducción de Pulaski et al 2005).
En el nivel de edificación piden que se diseñe el edificio de acuerdo al contorno natural de la tierra, en lugar de excavar y después construir.
En otro nivel dice que se deben crear accesos a cuarto de maquinas para mantenimiento y eliminar los espacios muertos, es decir todo guardarlo en un solo lugar, entre otros.
Este método se puede utilizar de dos maneras:
1.- Como modelo de captura y organizar constructivamente múltiples proyectos usando un caso descriptivo de análisis.
2.- Implementación experimental e ilustrada para ver cómo puede ser utilizado un modelo y ser guiado constructivamente para un sólo proyecto.
Constructabilidad en el Diseño. 18 • Otro artículo publicado por Nabil Kartam et al. (1997) dice que la
experiencia de errores cometidos en el pasado han ayudado de gran manera a las prácticas presentes, en lo que concierne al ahorro de dinero, tiempo, seguridad y calidad de construcción.
El aumento de costos en la construcción y las grandes demandas de los tiempos de los contratos, fueron la razón por la cual se creó la Base de Datos de la Constructabilidad de Lecciones Aprendidas (The constructability Lessons Learned Database CLLD). Esta base de datos reúne datos automáticamente, organiza sistemas y aplica eficientemente la información vital para la construcción y la actividad diaria para los contratistas.
Las lecciones aprendidas son un componente esencial para la eficacia de la toma de decisiones. Sin su uso, la toma de decisiones rápida basada en experiencia no siempre puede ser una posibilidad.
Los pasos fundamentales para el proceso de toma de decisiones pueden ser:
o Identificación y definición del problema.
o Desarrollo de soluciones alternas.
o Evaluar esas soluciones.
o Finalmente seleccionar e implementar la solución.
El grupo de constructabilidad en el Instituto de Construcción Industrial, define la constructabilidad como “… El uso óptimo de conocimiento de construcción y experiencia en planeación, ingeniería, logística y campo de operación para alcanzar superar los objetivos del proyecto.”.
Ha habido varios intentos para incorporarse a este tipo de principios utilizando sistemas de información de orientación computacional en la industria de la construcción, y algunas de ellas fueron:
o The Advance Construction Technology System (ACTS). - Esta
Constructabilidad en el Diseño. 19 de nuevas tecnologías de construcción innovadoras dentro de una base de datos.
El proyecto intenta responder ante las necesidades de la industria de la construcción, como información de sistemas clasificados que estén disponibles en gran velocidad.
o The Architecture and Engineering Performance Center Project
(AEPIC checar siglas). - Éste primeramente se enfocó en la recopilación, estudio y análisis de información relacionada a estructuras y funciones de fallas de edificios. La información obtenida de AEPIC fue recopilada de investigaciones para cobros de seguros, un simple cuestionario donde exploraba o preguntada la causa de la falla, un analista experto y recomendaciones futuras en las prácticas.
o The Bechtel On-Line Reference Library (OLRL).- Este fue
desarrollado para reducir la cantidad de tiempo físico empleado en la búsqueda de referencias de materiales. Alcanzando esta información y haciéndola disponible en un formato amigable, OLRL capitaliza o almacena referencias de materiales valiosas creadas en proyectos pasados y permite que los ahorros que se tuvieron por la utilización del proyecto, se repercutan a favor del cliente.
o The Civil Engineering Information System (CEIS).- Proporciona un
almacenamiento de la información relacionada con avanzadas tecnologías de construcción, el conocimiento y la planeación de la construcción, los registros terminados de los proyectos y el costo de los proyectos.
Constructabilidad en el Diseño. 20 • Martin Fischer et al, en el año de 1997, publicó un artículo donde se
describía la investigación compilada y formalizada del conocimiento de constructabilidad relacionadas con estructuras de concreto reforzado. Para garantizar la adecuada y específica constructabilidad desde un inicio, ellos clasifican el conocimiento por métodos de construcción y elementos estructurales. Para hacer este un conocimiento específico disponible a los diseñadores en el momento adecuado durante el desarrollo del diseño, ellos más adelante dividen estos en 5 grupos:
o Aplicaciones heurísticas, (application heuristics).
o Conocimiento de diseño, (layout knowledge).
o Conocimiento del dimensionamiento (dimensioning knowledge).
o Conocimiento del detallado (detailing knowledge).
o Conocimientos externos (exogenous knowledge).
Aquí se menciona que el iniciar con la revisión por constructabilidad es necesario debido a la alta complejidad técnica de hoy en día en los proyectos y el aumento de la demandas para que se hagan más rápidos y a menor costo las entregas y acabados. Se menciona que el diseño y su plan de construcción son sumamente dependientes entre si y es muy común que el diseño estipule ciertos métodos de construcción sin haber considerado todos los métodos que se requieren en el método de construcción.
El Instituto de la Industria de la Construcción (CII) formo un grupo de trabajo donde se examinaron varios enfoques para ayudar a mejorar la constructabilidad, estos van desde conceptos generales hasta una lista de control (check-list).
Constructabilidad en el Diseño. 21 De acuerdo a Fischer, un conocimiento específico en constructabilidad se puede encontrar cuando uno busca lugares o construcciones que emplean planeación de construcción e se intercambia conocimiento con el de grupo de diseño-construcción.
Para mejorar la constructabilidad en un diseño preliminar, el diseñador necesita considerar el conocimiento de constructabilidad en 3 tipos de decisiones de diseño: diseño horizontal y vertical y dimensiones de elementos estructurales.
La aplicación práctica que busca esto es que la necesidad y la disponibilidad del conocimiento de constructabilidad y el nivel de detalle permitido se utilicen en las decisiones del diseño.
Aquí hacen una recomendación para futuras investigaciones en donde la variabilidad, el adquirir y clasificar conocimiento de constructabilidad para uso de aplicaciones computacionales, contribuye a aumentar la constructabilidad en los diseños conceptuales. Para un mayor potencial de desarrollo de proyecto se toman en cuenta las decisiones tempranas para que los altos costos no influyan de forma importante.
Para realizar este potencial, se requiere una búsqueda adicional, que necesita de:
o Añadir conocimiento de constructabilidad a los diferentes tipos de
elementos estructurales.
o Proveer o proporcionar desde un inicio construcciones para el diseño
de otros materiales estructurales.
o Integrar conocimiento de otras fases de proyectos.
o Asistir a los diseñadores en la solución de conflictos dadas las
limitaciones.
Constructabilidad en el Diseño. 22 • Finalmente en el año 2006, Michael H. Pulaski. et al., publicaron un artículo
donde el objetivo del mismo es identificar científicamente las prácticas de constructabilidad y los principios de gestión de la construcción y el conocimiento de sustentabilidad en el diseño y proceso de construcción.
Se realizó un estudio, una colección de datos y procesos de análisis; desde una perspectiva de proceso, en el documento se examinan técnicas de constructabilidad específicas que pueden ayudar a gestionar la construcción del conocimiento sostenible en todo el proceso de diseño. A través de la investigación científica, cuatro prácticas de constructabilidad empleadas son evaluadas:
La primera es el uso de un equipo integrado para la organización y el trabajo a realizar, la segunda es construcción de modelos computacionales o maquetas, la tercera es acerca de evaluación y el cuarto son los talleres de lecciones aprendidas.
Se identificaron principios específicos para proporcionar más orientación a los profesionales de la industria.
Algunos de ellos son los mecanismos compatibles con lo establecido en la práctica de constructabilidad, ver si la literatura respalda las aplicaciones de las prácticas o proyectos sustentables, ver si el inicio de la construcción sustentable fue proporcionado por profesionales de la construcción y ver si el proceso de eficiencia obtenida está a prueba.
Constructabilidad en el Diseño. 24
Capítulo 3
Encuestas.
Con el fin de conocer de forma más directa y precisa las necesidades que tienen los constructores con respecto a los diseñadores y viceversa, se planteó una metodología basada en encuestas. Para poder llevar a cabo el propósito de la tesis, nos basamos en una encuesta del artículo de Arditil David (2002). La encuesta tiene trece preguntas que van desde el tipo de organización de la empresa, el monto de sus ingresos, que tipo de filosofía documentada utilizan en su empresa y factores en los que beneficia la constructabilidad, entre otros.
La encuesta (Anexo 2) que se realizó para este proyecto, fue modificada y aumentada para obtener mayores beneficios y para que sea adecuada a México. La encuesta consta de diecinueve preguntas, dentro de las cuales se pide el giro de la empresa, su tamaño, nivel de expansión, se menciona la definición de constructabilidad, una serie de evaluaciones donde se les indica priorizar los diferentes factores de constructabilidad y dos preguntas abiertas en donde se les pide recomendaciones y expectativas para mejorar la constructabilidad.
Estas encuestas fueron repartidas a expertos en la rama de la construcción, para conocer sus opiniones y obtener las pautas necesarias para identificar las necesidades de los mismos y así definir los criterios de constructabilidad en los que se basó el análisis.
Se seleccionó la metodología de encuestas, debido a que se cree que es el más adecuado en cuanto a tiempo de respuesta, de igual forma nos permite conocer de forma directa y confiable los resultados sin necesidad de intermediarios.
Constructabilidad en el Diseño. 25 Tabasco. El criterio de selección condujo a buscar diferentes empresas que estuvieran relacionadas con la construcción en diferentes ramas, como lo es el diseño, la construcción, la administración de proyectos y otras.
Se realizaron un total de quince encuestas a diez empresas.
A continuación se mencionan las empresas:
• Grupo HA
• Desarrollo inmobiliario Angelopolitano S.A de C.V. • Constructora Micrón S.A. de C.V.
• Secretaría de Comunicaciones y Transportes de Puebla. • Corporativo Jass S.A de C.V.
• Geométrica de México, S.A. de C.V. • García Pons.
• Bosra y Seprosa S.A de C.V • Orienta Sucoco S.A. de C.V.
• Ingeniería Estructural Especializada del Sureste (IEEDSUR)
De las empresas que se encuestaron, hubo diferentes áreas de especialidad, se realizaron a empresas de diseño, construcción y de Diseño-Construcción.
Obteniendo los siguientes resultados: (Gráfica 1)
o El 20% se dedica al diseño.
o El 30% se dedica a la construcción.
Constructabilidad en el Diseño. 26 Gráfica 1.- Tipos de empresas
Dentro de esas mismas, existen diferentes áreas en las que participan, tales como vivienda, edificación, caminos y puentes y proyectos industriales en donde: (Gráfica 2)
o El 40% participan en proyectos de vivienda.
o El 30% participan en proyectos de edificación.
o El 50% participan en proyectos de caminos y puentes.
o El 50% participan en proyectos industriales.
Gráfica 2. Tipos de proyectos
0 10 20 30 40 50 Empresas Diseño Construcción
Diseño‐Construcción
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Proyectos Vivienda Edificación
Caminos y Puentes
Constructabilidad en el Diseño. 27 Dentro de las encuestas se maneja una escala para determinar el tamaño de la empresa, siendo el número de empleados el indicador. (Gráfica 3).
Obteniendo como resultados los siguientes datos:
o El 10% son Micro empresas (5 empleados o menos)
o El 20% son empresas pequeñas (de 6 a 10 empleados).
o El 50% son empresas medianas (de 11 a 20 empleados)
o El 20% son empresas grandes (más de 20)
Gráfica 3. Tamaño de empresa.
Otro parametro que se empleó es el nivel de expansión que tiene la empresa, obteniendo los siguientes resultados en la gráfica 4:
o El 40% son empresas locales – estatales.
o El 50% son empresas a nivel nacional.
o El 10% a nivel internacional.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Tamaño de empresa
Micro
Pequeña
Mediana
Constructabilidad en el Diseño. 28 Gráfica 4. Nivel de expanción
De los quince encuestados, (tomando cada encuesta como individual, sin tomar en cuenta si son o no de la misma empresa) obtuvimos lo siguiente:
El 21% no respondieron a las preguntas sobre las características del diseño que esperan como constructor para facilitar la constructabilidad.
La pregunta número cinco de la encuesta se refiere al término de constructabilidad, en la gráfica 5, se observan los resultados.
o El 53.33% conocía el término de constructabilidad.
o El 46.66% desconocía el término de constructabilidad.
Gráfica 5. Conocimiento del término constructabilidad.
0 10 20 30 40 50
Nivel de expanción
Local‐estatal
Nacional
Internacional
SI 53% 47%
Constructabilidad en el Diseño. 29 En lo que respecta a la filosofía documentada (procedimientos), se tiene que:
o El 73.33% dice que si existe dentro de su empresa filosofía documentada
para sobrellevar los problemas de constructabilidad.
o El 26.66% dice que no existe dentro de su empresa filosofía documentada
para sobrellevar los problemas de constructabilidad.
Gráfica 6. Porcentaje de filosofía documentada.
Dentro de las técnicas de constructabilidad que la empresa utiliza, la gráfica 7 nos muestra que:
o Modelos a escala - 13.33%
o Lluvia de ideas - 20%
o Revisión detallada - 66.66%
o Modelos generados por computadora - 46.66%
o Análisis de experiencias previas - 80%
o Formatos de proyectos - 6.66%
o Análisis FODA - 6.66%
NO tienen
73% 27%
Constructabilidad en el Diseño. 30 Gráfica 7. Técnicas de constructabilidad.
En la pregunta que se realizó especialmente para el diseñador, donde se preguntaba , ¿en qué etapas del proceso de diseño, hace un análisis de constructabilidad?. Se encontró:
o El 60% lo hace durante la planeación conceptual.
o El 26.66% lo hace durante el diseño preliminar.
o El 26.66% lo hace durante el desarrollo del diseño (ingeniería de detalle)
o El 6.66% lo hace al concluir completamente el diseño.
Cabe destacar que suman más del 100%, ya que algunos diseñadores hacen varios análisis en diferentes etapas.
0 10 20 30 40 50 60 70 80
Técnicas de constructabilidad
Modelos a escala
Lluvia de ideas
Revisión detallada
Modelos generados por
computadora
Análisis de experiencias
previas
Formatos de proyectos
Constructabilidad en el Diseño. 31 Gráfica 8. Etapas del proceso de diseño
En la pregunta que se realizo especialmente al constructor, donde preguntaban, ¿Cuándo evalúan la constructabilidad de un proyecto?. Se encontró:
o El 26.66% lo hacen durante la elaboración del presupuesto.
o El 40% lo hacen durante la planeación.
o El 6.66% lo hacen durante la construcción.
Cabe destacar que la suma de estos porcentajes no es del 100%, ya que algunos constructores no respondieron.
Gráfica 9. Etapas de proceso de construcción.
0 10 20 30 40 50 60
Etapas del proceso de diseño.
Planeación conceptual
Diseño preliminar
Desarrollo de diseño
Terminar completamente
el diseño
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Etapas de proceso de construcción
Elaboración de
presupuesto
Planeación
Constructabilidad en el Diseño. 32 En cuanto los factores que tienen efecto sobre la constructabilidad tenemos que: (orden de importancia)
1. Tipo de proyecto
2. La complejidad del proyecto. (procedimiento constructivo y tecnologías) 3. Códigos y normas de diseño.
4. Tamaño del proyecto
5. Tipo de contrato (diseño-construcción, concurso). 6. Localización del proyecto
7. Tipo de cliente (público o privado) 8. Edificación, puentes, industrial
La evaluación de las siguientes condiciones en base a su efecto sobre la constructabilidad según su orden de importancia y considerando que los dos primeros con el mismo puntaje son:
1. Planos y dibujos defectuosos, ambiguos, incompletos. 2. Especificaciones poco claras o incompletas
3. Diseño no estandarizados
4. Mala relación entre diseñador y constructor 5. Presupuesto limitado
6. Resistencia del dueño
Según los diseñadores, al realizar una revisión de constructabilidad se obtienen los siguientes beneficios (según su orden de importancia).
1. Mejora la eficiencia del diseño.
2. Reducción en el número de quejas y demandas contra el diseñador. 3. Satisfacción profesional.
Constructabilidad en el Diseño. 33 Según los constructores, al realizar una revisión de constructabilidad para la construcción, se obtienen los siguientes beneficios (Se ordenaron según su orden de importancia).
1. Disminuir retrasos y generar ahorros de recursos 2. Mejorar la eficiencia de los procesos
3. Mejor calidad de los productos terminados 4. Anticipación y reducción de riesgos
5. Reducción de quejas por parte del dueño 6. Facilita la relación con cliente y diseñador
o De acuerdo a todos los encuestados, el 100% opina que los ingenieros de
construcción deben involucrarse en la fase de diseño de un proyecto.
o Así mismo el 93.33% de los encuestados dijeron que tanto los arquitectos
como los ingenieros estructurales y eléctricos (en su papel de diseñadores) deben involucrarse durante la etapa de construcción de un proyecto.
Las expectativas de un constructor, en un diseño son:
o El 40% esperan planos completos y detallados.
o El 33.33% esperan que cumplan con las especificaciones y estándares.
o El 20% alternativa de diseño o seguimiento por parte del diseñador.
o El 26.66% que sea un diseño eficiente y adaptado a las tecnologías y
procedimientos tradicionales.
Constructabilidad en el Diseño. 34 Gráfica 10. Expectativas del constructor.
Las expectativas de un diseñador, en un constructor son:
o El 33.33% esperan que cuenten con la tecnología y el personal adecuado
para el proyecto.
o El 20% esperan que cuenten con un sistema de gestión de calidad.
o El 20% que brinden retroalimentación oportuna y fundamentada.
o El 46.66% esperan todas las anteriores.
Gráfica 11. Expectativas del diseñador.
0 10 20 30 40 50 60
Expectativas del constructor
Planos completos y
detallados
Cumplir con
especificacioines y
estándares.
Alternativas de diseño
y/o seguimiento por
parte del diseñador
Diseño eficiente
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Expectativas del diseñador
Tecnología y personal
adecuado para los
proyectos.
Sistema de gestión de
calidad.
Retroalimentación
oportuna y
fundamentada.
Constructabilidad en el Diseño. 35 Los diseñadores y los constructores hicieron recomendaciones para realizar un proyecto con beneficio de la constructabilidad, y obtuvimos lo siguiente:
Como diseñador:
o Cero modificaciones durante el proceso.
o Que el diseñador tenga experiencia sobre los procesos constructivos y de
los tipos de materiales existentes en la zona donde se proyecta construir.
o Que se esté siempre capacitando y actualizado con nuevos reglamentos y
uso de software computacionales.
o Tener una base sólida de conocimiento y comportamiento de los sistemas
estructurales, lo que permita la acertada toma de decisiones a favor del proyecto.
o Tener la capacidad suficiente para resolver proyectos.
o Recomienda análisis por los diferentes especialistas involucrados, de las
soluciones funcionales a los proyectos, desde la etapa de diseño.
Como constructor:
o Que cumpla con normas, y procedimientos constructivos, vigentes y dentro
del alcance.
o Generar calendarizaciones reales de acuerdo a las características del
proyecto y las condiciones geográficas del sitio de la obra.
o Especificar muy bien los alcances y conocer muy bien el capital que se
puede gastar.
Como diseñador – constructor:
o Juntas de planeación, ejecución y evaluación antes, durante y al término del
proyecto.
o Entrega de un buen proyecto completo sin tener correcciones constantes
Constructabilidad en el Diseño. 36
o Se deben considerar las opciones que aporten constructores y proyectistas,
puesto que la retroalimentación es importante.
o Modulación
o Estudio de tiempos y movimientos.
o Conocer las necesidades básicas del cliente.
Finalmente se realizó una pregunta abierta dentro de la encuesta, donde se pedía escribir diez características, las más importantes de diseño, que esperaría el constructor para facilitar la constructabilidad, y estas son algunas de las respuestas que se obtuvieron.
Cabe destacar que varias de ellas se repitieron y se mencionan sólo las que se consideraron más importantes.
Los responsables de despacho de diseño contestaron lo siguiente: 1. Planos completos, detallados y de fácil entendimiento. 2. Que cumpla con las especificaciones y estándares.
3. Recomendaciones de que materiales de la localidad para usar en la construcción.
4. Asesoría por parte del diseñador durante la ejecución de la obra. 5. Recomendaciones o mejoras en los procesos constructivos.
6. Entregar una memoria de cálculo ordena y de fácil entendimiento. 7. Correcta referenciación entre la memoria de cálculo y los planos.
8. Reunión o junta entre el diseñador y constructor para explicar de inicio lo proyectado por este.
9. Que el diseño se adelante a posibles problemas que puedan ocurrir durante la construcción.
10. Flexibilidad del proyecto en cuanto al uso de materiales alternativos. 11. Atención.
Constructabilidad en el Diseño. 37 14. Tiempos de entrega. (respuestas a tiempo)
15. Cero revisiones.
16. Especificaciones bien definidas. (documentación clara) 17. Diseños completos.
18. Planos impresos y archivos electrónicos.
19. Gente con experiencia, diseñadores y constructores. 20. Calidad.
21. Tiempo justo
22. Usar recursos óptimos. 23. Versatilidad en soluciones.
24. Que lo diseños den las soluciones de la constructabilidad. 25. Que sean factibles y con ideas aterrizadas.
26. Que el diseñador le de seguimiento a la construcción para dar soluciones. 27. Que los diseños incluyan materiales y objetos de fácil acceso para
constructores.
28. Que se evalúe en los diseños la dificultad que implican los diseños propuestos.
Los responsables de construcción contestaron lo siguiente: 1. Simplificación de procesos.
2. Diseño claro y eficiente. 3. Uso de tecnologías vigentes 4. Consideraciones de sitio 5. Análisis de riesgo 6. Flexibilidad
7. Disponibilidad de productos y tecnologías.
8. Bancos de materiales específicos (localidad y volumen extraíble). 9. Relación de pruebas de laboratorio para control de calidad. 10. Especificar normas de calidad.
Constructabilidad en el Diseño. 38 12. Coordinación entre proyectista – constructor - supervisor.
13. Archivos digitales de todo.
14. Que se estudie que tan difícil o factible es desarrollar la construcción del diseño.
Los responsables de diseño – construcción: Comunicación efectiva.
Información correcta y completa. Documentos revisados
Información a tiempo
Soluciones factibles y económicas. Materiales disponibles.
Procedimientos de montajes adecuados. Planeación del montaje o construcción.
Soporte del diseñador al constructor durante la construcción
Soluciones de construcción sin poner en riesgo la seguridad de los trabajadores o la estructura.
Seguimiento
Documentación clara Eficiencia
Usar recursos óptimos Versatilidad en soluciones.
Planos bien acotados, detallados Que no se entreguen planos deficientes
Que no se estén corrigiendo los planos dentro de la construcción. Planos debidamente visibles.
Que los presupuestos estén completos, sin faltantes. Que el paquete de planos se entregue completo
Constructabilidad en el Diseño. 39 Dudas resueltas
Información completa Cero revisiones Especificaciones Diseños completos Archivos electrónicos
Que los diseños den las soluciones de constructabilidad Que los diseños los haga gente con experiencia
Que sean factibles con ideas aterrizadas
Que el diseñador de seguimiento a la construcción para dar soluciones. Que los diseños incluyan material y objeto de fácil acceso para
constructores.
Que se evalué en los diseños la dificultad que implican en la fase de construcción.
Detalles constructivos
Catalogo de conceptos detallado Listado de necesidades básicas Definición del proyecto
Imagen 3D ya sea maqueta o digital
Áreas moduladas (dentro de lo posible) que faciliten la construcción con un determinado ritmo.
Simplificación de procesos. Diseño claro y eficiente
Uso te de tecnologías vigentes o que se encuentren a fácil acceso. Flexibilidad
Disponibilidad de productos y tecnologías Análisis de Riesgo
Constructabilidad en el Diseño. 40 puntos importantes se utilizaron para generar nuestros criterios de
constructabilidad dentro del diseño.
Lo que se propone es que el constructor realice una programación que abarque toda la programación previa a la construcción, desde el momento que le entregan el diseño. (Diagrama 1).
Como se describió con anterioridad, estos fueron los criterios que se siguieron:
1.- Comunicación efectiva: Una vez entregados los planos, el constructor debe aclarar o acordar con el diseñador una cita y poder aclarar los puntos, dudas o recomendaciones que él tenga conforme al diseño para una mayor retroalimentación. Este punto también se puede hacer durante la etapa del diseño.
2.- Documentos revisados: Una vez que se tiene la cita para las aclaraciones, el equipo de construcción debe revisar todos los documentos, planteándose todo tipo de preguntas de, ¿Cómo?, ¿Cuándo? , ¿Dónde? Y ¿Con Que? , se va a construir, para que así se aclaren todas las dudas o dificultades del proyecto a construir.
3.- Que se evalué en los diseños la dificultad que implican los diseños: Una vez realizadas las preguntas anteriores, se ve que tan factible o económico es realizar este tipo de proyecto. Esta evaluación se hará por parte del constructor indicándole al dueño el resultado.
4.- Planeación de montaje o construcción: Con los documentos revisados y con las nuevas ideas o con los inconvenientes presentados, se debe de pensar en una nueva o mejor planeación para el montaje o construcción.
Constructabilidad en el Diseño. 41 6.- Planos bien acotados, detallados: Así como se pide el documento de montaje, también se deben realizar los cambios, si es que hubieron, en los planos y/o memorias digitales; teniendo estas todos los datos necesarios. Se debe hacer énfasis en que todo esté bien acotado y notificado en cada uno de los planos. No se deberá de obviar nada. Estos cambios se deberán hacer por parte del diseñador, pero de no contar con su apoyo, el constructor debe designar a alguien para que lo haga.
7.- Poner más atención en el diseño: Una vez con todo lo anterior resuelto, se discute con el diseñador y se busca una solución para poder adaptarse a los cambios realizados.
8.- Que los diseños den las soluciones de constructabilidad.- Ya que se están realizando los cambios de acuerdo a las necesidades del constructor y diseñador, se debe revisar si este nuevo diseño cumple con las soluciones de
constructabilidad o por lo menos en su mayoría.
9.- Soluciones factibles y económicas: Finalmente se debe de hacer un estudio o analizar si este nuevo cambio en el diseño es factible a hacerse y puede reducir el costo del proyecto, ya sea en tiempo, materiales, o mano de obra, reflejándose en el dueño de manera económica.
Finalmente se espera que con este tipo de programación previa a la construcción, se puedan encontrar algunos factores que ayuden al ahorro del proyecto.
Constructabilidad en el Diseño. 42
Constructabilidad en el Diseño. 43
Capítulo 4
Descripción del proyecto.
Dentro de este capítulo se explica de manera breve el proyecto que se va a utilizar para llevar a cabo para ejemplificar la constructabilidad en el diseño. La memoria de cálculo del diseño original se encontrará en el anexo 3.
El proyecto consta de una memoria de cálculo, que incluye el análisis y diseño estructural de una techumbre a cuatro aguas a base de armadura de perfiles de acero para un auditorio poli funcional. La obra está ubicada en el municipio de Moroleón, Guanajuato.
El análisis de carga para la techumbre se realizó de acuerdo a las Normas Técnicas Completarías 2004 y el Manual de diseño por Viento de la Comisión Federal de Electricidad de 1993.
El diseño de los elementos de acero se realizó de acuerdo a la tercera edición del Manual de Construcción de Acero AISC (American Institute of Steel Construction) - LRFD (Load and Resistance Factor Design).
El sistema estructural de la techumbre será de perfiles de acero de PTR y Ángulos, los cuales formarán las armaduras principales y secundarias. Sobre estas armaduras se colocarán largueros para poder colocar el techo de lámina. Dentro del proyecto arquitectónico se marca una cúpula de 6 m x 9 m y una altura de 3.4 m, para esta se colocaron perfiles de sección I.
Constructabilidad en el Diseño. 44 • Cargas gravitacionales
o Carga Muerta
o Carga Viva
• Cargas Accidentales
o Carga de Viento
Los elementos a considerar en el diseño del proyecto fueron:
• Diseño Armaduras Principales (cuerdas inferiores y superiores, verticales y diagonales).
• Diseño Armaduras Secundarias (cuerdas inferiores y superiores, verticales y diagonales).
• Diseño de Largueros o Polines. • Diseño de Conexiones Soldadas. • Placas Base.
• Anclas.
El Análisis y Diseño Estructural del la techumbre se realizó en el Software Estructural STAAD.PRO 2007.
A continuación se muestra parte de los planos arquitectónicos del proyecto, donde se puede observar el diseño que propone el arquitecto, así como las estructuras ya existentes del proyecto.
Constructabilidad en el Diseño. 45 Figura 7.- Plano topográfico.
En el plano arquitectónico (figura 8 y 9), que se muestra a continuación se puede ver que el área que está libre entre el auditorio y la calle Centenario, se utilizará como gradería del estadio, es decir será parte del complejo.
Constructabilidad en el Diseño. 47 Figura 9.- Plano arquitectónico 2.
Mientras que en la parte que no está construido, las columnas están planeadas con una separación uniforme de 4.5 y 4.6 aproximadamente.
Constructabilidad en el Diseño. 48 Como se puede apreciar, existen columnas ya construidas y columnas a construir para la parte nueva.
Figura 10.- Diseño de techumbre.
Anillo Perimetral
Constructabilidad en el Diseño. 49 Figura 11.- Ubicación de columnas y armaduras.
En la figura 11, se puede apreciar que las columnas ya existentes están marcadas con un cuadro amarillo, mientras que las no existentes están referenciadas con un punto negro. (Ver plano completo en anexo 4).
También como se puede observar, las armaduras se proponen de manera diagonal, saliendo desde el centro de la cúpula las ocho principales; estas descansan en el anillo central y el perimetral. Otras veinte salen del anillo central con dirección al perimetral, referenciándolas como armaduras secundarias.
Armadura principal.
Constructabilidad en el Diseño. 50
Capítulo 5
Consideraciones de diseño.
En este capítulo se mostrara a detalle el diseño del proyecto en su versión original, se identificarán los diferentes tipos de armaduras que se utilizaron al igual que los diferentes tipos de perfiles que se propusieron para el cálculo de la estructura.
[image:54.612.83.527.393.606.2]Al hacer el cálculo de la techumbre, lo que propuso el diseñador fue hacer un anillo el cual descansara sobre todas las columnas y luego se diseño un sistema de armaduras que se apoyaran sobre el anillo. Estas armaduras forman una retícula, es decir que se aleja de la propuesta del arquitecto, que eran de forma diagonal, como se puede observar en la figura 12.
Figura 12.- Diseño de techumbre 2.
Constructabilidad en el Diseño. 51
Figura 13.- Tipos de armadura.
Los perfiles a utilizar en los diferentes tipos de armaduras son los siguientes:
ARMADURAS PERFILES TIPO A1 OR 76X3.2
LI 76X8
OR 102X4.8
TIPO A2 OR 76X3.2
LI 76X8
OR 102X4.8
TIPO A3 OR 76X3.2
LI 76X8
OR 102X4.8
TIPO A4 LI 152X16
LI 152X13
OR 102X4.8
Constructabilidad en el Diseño. 52 ARMADURAS PERFILES
TIPO A5 LI 152X16
LI 152X13
OR 102X4.8
OR 102X6.4
TIPO A6 LI 152X16
OR 102X4.8
OR 102X6.4
TIPO A7 OR 76X3.2
LI 76X8
OR 102X4.8
TIPO A8 LI 152X16
LI 152X13
OR 102X4.8
ARMADURAS PERFILES Tipo A9 LI 152X16
LI 152X13
OR 102X4.8
TIPO A10 LI 152X16
LI 152X13
OR 102X4.8
TIPO A11 LI 152X16
LI 152X13
OR 102X4.8
TIPO A12 OR 76X3.2
LI 76X8
OR 102X4.8
Constructabilidad en el Diseño. 53
ARMADURAS
PERFILES
TIPO A13 OR 76X3.2
LI 76X8
OR 102X4.8
TIPO A 14 OR 76X3.2
LI 76X8
OR 102X4.8
TIPO A15 OR 76X3.2
LI 76X8
OR 102X4.8
VIGA PERIMETRAL OR 305X12.7
Estos fueron los perfiles que se utilizaron en el diseño, a continuacion
Constructabilidad en el Diseño. 55
Constructabilidad en el Diseño. 56
Capítulo 6
Propuesta de constructabilidad.
Como se ha venido explicando en los capítulos anteriores (capítulo 4), esta propuesta de diseño experimenta numerosas deficiencias; desde el proyecto arquitectónico hasta el cálculo de la estructura.
En base a la metodología propuesta de revisión de ocho criterios de constructabilidad en este capítulo, se procederá a rediseñar el proyecto que se ha presentado, para lograr que al final sea un proyecto, económico, fácil y rápido a construir.
A continuación se proponen las siguientes soluciones de constructabilidad para cada uno de los elementos de análisis:
1.- Revisión de planos o de diseño.- Dentro de este criterio se incluye la revisión detallada de los planos. Con esta recomendación se observa que la viga perimetral no descansa sobre las columnas, por lo tanto, se propone que las columnas que no están construidas, sean re ubicadas; con esta propuesta, a las columnas se les resta el efecto de la excentricidad y pueden llegar a ser de menor dimensión.
De igual forma, el anillo puede ser de menor dimensión, ya que las columnas en su nueva posición, están recibiendo la carga de las armaduras y esto puede traer un ahorro de material muy importante.
Constructabilidad en el Diseño. 57 En la figura 14 se puede ver la propuesta de la nueva ubicación de las columnas y/o apoyos.
Figura 14.- Ubicación de columnas.
2.- Poner más atención en el diseño.- En este criterio se analiza lo que es el cálculo de la estructura. Aquí se propone el re calcular la estructura para presentar perfiles de menor peso, lo que traerá consigo una estructura más liviana para el manejo del montaje y un ahorro de material.
3.- Soluciones factibles y económicas.- Dentro de este proyecto se han manejado diferentes tipos de perfiles, algunos de ellos no son comerciales, lo que se propone es que, al re calcular la estructura sea con perfiles comerciales y de fácil acceso, esto hace que el proyecto sea más económico también.
Como primer paso se hizo una lista de los perfiles que utiliza el proyecto para saber cuáles están o no dentro del mercado.
4.- Plan de montaje.- Se elaboro un plan de montaje, en base a los resultados obtenidos del punto 3, es decir, con los nuevos perfiles calculados, se hizo una
Columnas nuevas (lado
izquierdo)
Columnas existentes (lado
Constructabilidad en el Diseño. 58 programación que incluye desde la solicitud de perfiles, hasta la terminación del montaje.
5.- Procedimiento de montaje.- Esta parte se puede hacer en conjunto con el diseñador si es que se cuenta con comunicación efectiva, pero de igual forma, se propone generar un documento de especificaciones en donde se coloquen las instrucciones y/o el orden en que deben ir montando las armaduras, este debe detallarse de forma muy específica, ya que esto al ser mal programado puede llevar a colapsar la estructura.
6.- Planos bien acotados, detallados.- Se hará entrega de las dimensiones exactas de las armaduras, especificando en color y medida los perfiles a utilizar en cada una de ellas. Esto facilitará mucho el trabajo del fabricante, por lo tanto se pretende ahorrar tiempo en su fabricación.
7.- Que los diseños den las soluciones de constructabilidad.- Este criterio es fundamental en esta investigación, ya que lo que se busca es encontrar la manera más fácil de construir las cosas, es decir, no basta con el ahorro de material, se necesita homogeneizar las piezas o elementos para su mejor manejo y rapidez en el armado. Se propone que en el momento de re calcular los perfiles, se traten de homogeneizar en su mayoría para que su construcción sea mucho más fácil, por lo tanto la mano de obra de fabricación sea más eficiente.
8.- Evaluar en los diseños, la dificultad que implica el realizarlos.- Este último punto, pero no menos importante, nos dice que debemos de poner mucha atención en todo el entorno del proyecto, no sólo en los materiales, si no en su zona de construcción, ya que muchas veces no se toman en cuenta factores
externos que dificultan su construcción. En este caso, el acceso al auditorio por
Constructabilidad en el Diseño. 59 A continuación, en la figura 15, se muestra un mapa general de las armaduras, y posteriormente, se muestran las aplicaciones que se hicieron y la solución a la que se llegó utilizando los criterios anteriores.
Figura 15.- Mapa general de las armaduras.
Se llevo a cabo un rediseño de la estructura, en este caso de la celosía (figura 16), obteniendo los siguientes resultados:
ARMADURAS PERFIL PESO KG/M
ANTERIOR ACTUAL ANTERIOR ACTUAL
Constructabilidad en el Diseño. 60 Tabla 1.- Propuesta de perfiles diagonales.
Figura 16.- Arreglos de armaduras.
Aquí se puede observar que todos los arreglos triangulares de estas armaduras son iguales.
Constructabilidad en el Diseño. 61
ARMADURAS PERFIL PESO KG/M
ANTERIOR ACTUAL ANTERIOR ACTUAL
A1 LI 76x8 LI 76x6 9.08 7.29
A2 LI 76x8 LI 76x6 9.08 7.29
A3 LI 76x8 LI 76x6 9.08 7.29
A7 LI 76x8 LI 76x6 9.08 7.29
A12 LI 76x8 LI 76x6 9.08 7.29
A13 LI 76x8 LI 76x6 9.08 7.29
A14 LI 76x8 LI 76x6 9.08 7.29
[image:65.612.146.469.71.231.2]A15 LI 76x8 LI 76x6 9.08 7.29
Tabla 2.- Propuesta de perfiles superiores e inferiores.
Las siguientes armaduras tenían perfiles diferentes, tanto en el arreglo triangular como en el superior e inferior, lo que se propuso para hacerla más homogénea fue que, el elemento inferior se quedara con el mismo perfil, al igual que el triangular, y solo el arreglo superior disminuyera en su perfil.
ARMADURAS PERFILES
ANTERIOR ACTUAL ANTERIOR ACTUAL
TRIANGULAR TRIANGULAR INFERIOR SUPERIOR SUPERIOR
A4 OR 102X4.8 OR 89X4.0 LI 152X13 LI 152X16 LI 152X13
A5 OR 102X4.8 OR 89X4.0 LI 152X13 LI 152X16 LI 152X13
A8 OR 102X4.8 OR 89X4.0 LI 152X13 LI 152X16 LI 152X13
A9 OR 102X4.8 OR 89X4.0 LI 152X13 LI 152X16 LI 152X13
A10 OR 102X4.8 OR 89X4.0 LI 152X13 LI 152X16 LI 152X13
A11 OR 102X4.8 OR 89X4.0 LI 152X13 LI 152X16 LI 152X13
ARMADURAS PESO KG/M
ANTERIOR ACTUAL ANTERIOR ACTUAL
TRIANGULAR TRIANGULAR INFERIOR SUPERIOR SUPERIOR
A4 14.02 10.2 29.17 36.01 29.17
A5 14.02 10.2 29.17 36.01 29.17
A8 14.02 10.2 29.17 36.01 29.17
A9 14.02 10.2 29.17 36.01 29.17
A10 14.02 10.2 29.17 36.01 29.17
A11 14.02 10.2 29.17 36.01 29.17
[image:65.612.109.498.388.690.2]Constructabilidad en el Diseño. 62 Finalmente la viga perimetral (figura 17) quedó de la siguiente forma:
PERFIL
VIGA PERIMETRAL ANTES OR 305X12.7 113.20 kg/m
DESPUES OR 254x12.7 92.50 kg/m
[image:66.612.119.491.246.440.2]Ninguno de los dos perfiles son comerciales.
Figura 17.- Viga perimetral.
La armadura A6 queda igual:
ARMADURA PERFIL
ARREGLOS
A6 TRIANGULAR SUPERIOR INFERIOR
OR 102X6.4 LI 152X16 LI 152X13
18.17 kg/m 36.01 kg/m 29.17 kg/m
El arreglo triangular no es un perfil comercial.
Constructabilidad en el Diseño. 63 Nota: Al momento que se quisieron utilizar perfiles comerciales, la estructura ya no cumplía con la especificación. El programa nos arrojaba valores de ratio mayores al permitido.
Como ya se había mencionado en capítulos anteriores, para el análisis de la estructura las cargas a considerar en el diseño fueron:
• Cargas gravitacionales:
o Carga Muerta = 15 kg/m2
o Carga viva = 40 kg/m2
• Cargas Accidentales:
o Carga de viento = 40 kg/m2
Nota: En el anexo se muestra toda la memoria de cálculo y la obtención de estos valores.
Las combinaciones utilizadas para el análisis de la estructura fueron las siguientes:
• CM+CV
• 1.4 CM
• 1.2 CM + 1.6 CV
Constructabilidad en el Diseño. 66 fuera del software, basado en el manual de acero del American Institute of Steel Construction Inc., para comprobar si se obtenían los mismos resultados.
Beam 767
Propiedades de perfiles mexicanos
PERFIL OR 102x4.8 mmxmm
Area 17.87 cm2
Peso 14.02 kg/m
Inercia (I) 274.3 cm4
Modulo de seccion (s) 54.08 cm3 Radio de giro ( rx) 3.91 cm Radio de giro ( ry) 3.91 cm Modulo plastico (zx) 60.14 cm3 Modulo plastico (zy) 60.14 cm3
E 2100000 kg/cm2
Longitud 253 Cm
k 1
KL/Rx 64.70588235
KL/Ry 64.70588235
FY 36 Ksi 2530 KG/CM2 24.82 Kn/cm2
FU 60 Ksi 4200 KG/CM2 41.37 Kn/cm2
Acciones
Actuantes
Tensión o Compresión
P 65.4 KN 6668.446 kg 14.7025 kip T
My 0.6 KN‐M 6117.863 kg‐cm 0.4425 kip‐ft
Constructabilidad en el Diseño. 67
COMPRESIÒN TENSIÒN
Calculo de phi Pn Calculo de phi Pn
Phi 0.9 phi de FY= 0.9
Fex 4950.323078 kg/cm2 phi de Fu= 0.75
Fey 4950.323078 kg/cm2 phi Pn de FY= 40689.99
Fcrx= 2042.771637 kg/cm2 phi Pn de Fu= 56290.5
Fcry= 2042.771637 kg/cm2
phi Pn= 32853.89623 Kg phi Pn= 40689.99 kg
phiusar= Pn a 40690 kg
Calculo de phi Mn x,
y
phi 0.9
phi Mn x= 136938.78 kg‐cm
phi Mn y= 136938.78 kg‐cm
