¿Cuáles son las fases de la construcción de estructuras de acero?

Fase 1: Planificación y diseño previos a la construcción

Una planificación adecuada previa a la construcción sienta las bases, tanto regulatorias como técnicas, para los proyectos de estructuras de acero. Esta etapa inicia la planificación para transformar los requisitos conceptuales en planes de acción ejecutables y aborda los riesgos futuros.

Ingeniería estructural, coordinación BIM y elaboración de planos detallados listos para fabricación

Los ingenieros estructurales participan en la construcción de una estructura según el diseño del arquitecto, transformando dicho diseño en realidades tangibles y estructuras que cumplen con los requisitos legales, reguladas por la norma AISC 360. No obstante, también consideran la optimización de los recursos empleados en la estructura y cómo mejorar la resistencia sísmica del edificio. Mediante la coordinación BIM, muchos de los conflictos entre elementos constructivos relacionados con el diseño se identifican con mayor antelación. Esto significa que pueden resolverse antes de iniciar cualquier construcción real, minimizando las correcciones en obra. De hecho, este enfoque ha demostrado reducir el retrabajo en un 15 %, lo que supone un ahorro de tiempo y dinero. Se preparan los últimos planos detallados de construcción para la fabricación. Estos planos constituyen también los detalles finales para la construcción e incluyen todo, desde los archivos CAD para el corte láser de metales, las especificaciones de los agujeros para los pernos (con una tolerancia de ±1,5 milímetros) hasta los materiales conformes con la norma ASTM (certificados). Los detalles correctos garantizan el ajuste adecuado en obra y facilitan la construcción, sin necesidad de ajustes extensos en el lugar.

Antes de que comience la competencia, usted tiene ventaja al comunicarse con las autoridades locales competentes. Al conocer las normativas de zonificación, ambientales y de construcción, las autoridades pueden explicar los posibles problemas y facilitar mejor la obtención de la documentación necesaria. Una revisión previa al inicio de la construcción es fundamental, ya que pueden surgir cuestiones tales como: alcance insuficiente de las grúas desde el punto de construcción, transporte de materiales o interdependencia entre trabajos debido a conflictos en la programación temporal. Una colaboración más eficaz entre las partes, con sus entregables del proyecto, se logra mediante la integración contractual. Los propietarios, las entidades de diseño y los proveedores de construcción alinean mejor sus intereses y objetivos. Por lo tanto, la mayoría de los problemas se resuelven con antelación. Comienza la construcción y los problemas se eliminan. Se pueden controlar los incrementos de tiempo y costes derivados de los trabajos adicionales, y los propietarios alcanzan el estado deseado. Casi el ochenta por ciento de los problemas se resuelven gracias al enfoque proactivo. Una documentación completa y exenta de ambigüedades contribuye a la eliminación de conflictos. La población de «Temas pendientes de resolver» y «Temas aún preocupantes», relacionada con el cronograma, se mantiene en el estado deseado, sin necesidad de recuperar el tiempo perdido.

Fase 2: Fabricación fuera del sitio y garantía de calidad

Fabricación de precisión: corte, soldadura y preparación de superficies (ASTM A6/SSPC-SP6)

Transformar el acero en bruto en componentes estructurales implica tres procesos principales, que también constituyen tres puntos de control de calidad. En primer lugar, las chapas de acero se cortan mediante tecnología de corte por plasma/láser de precisión. Esta tecnología de corte logra una tolerancia de corte de ± 2 mm y es fundamental para el posterior ensamblaje de los componentes de acero. En segundo lugar, según la norma AWS D1.1, soldadores certificados unirán las piezas. Se emplea ensayo por ultrasonidos para garantizar la fusión completa y adecuada de las soldaduras. En tercer lugar, respecto a la preparación de superficies, cumplimos con la norma SSPC-SP6 para desarrollar un perfil de anclaje por granallado de 50 a 85 micrómetros. Este perfil garantizará un sustrato apropiado para la adherencia del recubrimiento y eliminará la cascarilla de laminación y la herrumbre como parte de la preparación. Durante este proceso, controlamos tanto el entorno de preparación como el de granallado, lo cual representa una ventaja frente a los entornos impredecibles de preparación en campo. Antes del envío, todos los componentes se someten a pruebas en una máquina de medición por coordenadas para asegurar el ajuste adecuado de todas las piezas en el sitio previo al ensamblaje.

Protocolos de control de calidad en proceso y de inspección por terceros

La construcción de un sistema robusto de control de calidad garantizará que los problemas se identifiquen y resuelvan en cada etapa de la producción. El control de calidad en puntos de verificación implica que los técnicos de control de calidad realicen mediciones físicas y que los inspectores de soldadura tomen fotografías de las uniones mediante imágenes de soldadura con radiografía digital. Las auditorías sorpresa de control de calidad son realizadas por inspectores independientes cualificados según la norma ISO 17020 y por consultores especializados en el cumplimiento de la norma AISC 303. Dependiendo del alcance de la auditoría, cuando proceda, se llevan a cabo evaluaciones de grietas superficiales mediante ensayos no destructivos (END), utilizando partículas magnéticas, evaluaciones de dureza (posterior al tratamiento térmico) y mediciones del espesor del recubrimiento como parte de la lista de comprobación de la auditoría. Las auditorías de seguridad del año anterior indicaron que la utilización de sistemas de control de calidad estructurados en tres niveles redujo los defectos, en promedio, un 66 % en comparación con las inspecciones de una sola etapa. Utilizamos un sistema integral de trazabilidad para garantizar que se documente la historia de cada componente desde el origen de las materias primas, pasando por cada etapa del proceso de fabricación, hasta el momento de su expedición desde la instalación de fabricación.

Fase 3: Preparación del emplazamiento e integración de la cimentación

La preparación del terreno es uno de los pasos más críticos en la construcción de estructuras de acero. Al comienzo del proceso, el equipo de construcción limpia el sitio de construcción de cualquier resto innecesario de estructuras antiguas, así como de otros tipos de desechos y biomasa, como árboles y arbustos. Una vez limpio el terreno, nivelan el área de trabajo para garantizar que la superficie del suelo sea uniforme con una tolerancia máxima de 25 mm en cualquier dirección. Distintas plataformas y edificios de construcción requieren distintos valores de capacidad portante. Antes de iniciar la excavación de las cimentaciones del edificio, los ingenieros civiles realizan ensayos del suelo para determinar su capacidad portante. Durante el proceso de preparación del suelo, los trabajadores de la construcción compactan el terreno en varias capas y colocan los conductos necesarios para los sistemas de agua, electricidad y telecomunicaciones. Una vez preparado el suelo, se somete al hormigón a un tratamiento térmico y los trabajadores de la construcción colocan pernos de anclaje en hormigón groutado para su alineación futura con el entramado de acero del edificio. Tras el curado completo del hormigón, los trabajadores de la construcción realizan una inspección final para verificar si el sitio de construcción se encuentra dentro de las tolerancias especificadas. Una vez que el sitio de construcción está completamente preparado, los ingenieros civiles inician el proceso constructivo propiamente dicho.

Fase 4: Montaje de la estructura y estabilización de los marcos

Orden de montaje: Contraviento primero y prioridad de los compartimentos resistentes al viento

Comenzar con el contraviento es fundamental para la construcción de ensamblajes estables de estructuras de acero en condiciones de viento. Esta técnica consiste en instalar los tirantes principales inmediatamente después de colocar las primeras columnas. Este procedimiento crea un área de trabajo autosoportada que reduce las flechas verticales y minimiza los riesgos futuros de colapso. Al considerar los compartimentos resistentes al viento, los constructores prefieren, desde el punto de vista operativo, aislar y montar dichos compartimentos por separado, en lugar de intentar montarlos todos simultáneamente. Esto reduce la flecha total sobre la estructura. Estos principios se aplican en los sitios de construcción y mejoran la seguridad de los trabajadores, la fiabilidad del ensamblaje correcto de los componentes constituyentes y la integridad general del proceso de montaje de la estructura.

Cumplimiento de la norma AISC 360: Calibración dimensional, posicionamiento de columnas y vigas inclinadas, e instalación de correas

Las desviaciones respecto a todas las mediciones se encuentran dentro de las tolerancias establecidas en el Capítulo 7 de la norma AISC 360 para los procesos de fabricación y montaje. Las inspecciones demostrarán que las desviaciones se han mantenido dentro de los límites especificados antes del inicio de la instalación del cerramiento.

Fase 5: Finalización del Cerramiento y Cierre del Proyecto

Revestimiento, Puente Térmico y Revisión Pre-Entrega

El paso final antes de la finalización total de la envolvente del edificio es la instalación de los paneles de revestimiento, lo que contribuye a mejorar la eficiencia energética del edificio. Como primer paso, los contratistas encargados del revestimiento alinearán los paneles del edificio mediante un sistema de fijación resistente a la corrosión y, a continuación, aplicarán un sellado impermeable en todas las juntas para proteger el edificio frente a la humedad. Una preocupación clave durante todo el proceso constructivo es el puente térmico, responsable del 30 % de las pérdidas energéticas en edificios comerciales. Para eliminar los puentes térmicos, los constructores aíslan las conexiones estructurales de modo que la separación permanezca completa y continua. Antes de que un proyecto pueda ser entregado, el equipo del proyecto debe cumplir una lista de verificación de 12 funciones visuales relativas a la tensión de los elementos de fijación, el sellado, el funcionamiento del sistema de drenaje y la integridad de la barrera de aire. Técnicos independientes evalúan la integridad de la barrera de aire conforme a la norma ASTM E283. Las dimensiones y las separaciones son verificadas por los contratistas para garantizar el cumplimiento de las Directrices AISC 360. La garantía se documenta y se formaliza. Todas estas funciones constituyen los pasos finales necesarios para asegurar que la envolvente del edificio sea estanca al agua, cumpla con el código vigente, esté lista para su ocupación y sea energéticamente eficiente, ofreciendo comodidad a sus ocupantes durante todo el año.

Preguntas frecuentes

¿Qué es la planificación previa a la construcción en proyectos de estructuras de acero?

La fase de planificación previa a la construcción mitiga los riesgos de retrabajo al establecer el primer marco técnico y normativo y al convertir los requisitos conceptuales en un plano detallado.

¿Qué ventajas ofrece la coordinación BIM en la fase previa a la construcción?

La coordinación BIM permite identificar problemas de diseño desde una etapa temprana, lo que reduce el retrabajo aproximadamente un 15 %. Esto supone un ahorro tanto de tiempo como de dinero.

¿Cuál es la ventaja de la fabricación fuera de obra frente al trabajo en sitio?

Al trabajar fuera de obra, el entorno está mejor controlado, lo que permite ejecutar los trabajos con mayor precisión y una mayor consistencia. Asimismo, los efectos adversos del mal tiempo tienen menor influencia.

¿Qué es la fase de integración de cimentación y qué comprende?

La fase de integración de la cimentación comprende la limpieza del terreno, el nivelado del terreno, la realización de ensayos de suelos, la instalación de las instalaciones subterráneas y el vertido de hormigón para la cimentación con pernos de anclaje correctamente colocados.

¿De qué maneras se garantiza la estabilidad estructural durante la erección de un edificio?

La estabilidad estructural se garantiza principalmente mediante un enfoque basado primero en los arriostramientos y utilizando inicialmente compartimentos resistentes al viento para arriostrar la estructura durante la fase de montaje.