Por: Wendy Ward
Recientemente, Mark Johnson, presidente de Johnson Structural Group, Inc., ofreció una presentación en la Convención Anual de la TCA en Amelia Island, Florida. La presentación de Johnson abordó los desafíos de diseño para algunos de los proyectos más reconocibles y populares del Tilt-Up. Tiene más de 20 años de experiencia en ingeniería estructural en el diseño de todos los aspectos de estructuras nuevas y renovadas, incluidas instalaciones comerciales, educativas, de vivienda multifamiliar, industriales y de uso mixto. Habiendo gestionado más de 800 proyectos notables en el sureste, Johnson es responsable de todas las fases del diseño estructural, desde el esquema hasta la administración del proyecto. Él comparte algunos consejos de su presentación en este artículo. Se puede contactar a Johnson en mark@johnsonstructural.com o al 561-982-8999 ext. 11.
¿Cuál es la clave del éxito para diseños de Tilt-Up desafiantes?
A. Siento que la clave para un diseño exitoso de Tilt-Up complejo radica en el ingeniero de diseño de paneles. Esta persona necesita tener una comprensión completa del diseño de paneles, así como de cómo el contratista fabricará y erigirá los paneles. Si el ingeniero de paneles también es el ingeniero responsable del proyecto, los diseños de paneles pueden ser llevados al límite para maximizar sus fortalezas en proyectos complejos. He visto y he sido parte de una serie de proyectos muy complejos que utilizan paneles donde no era el ingeniero responsable, pero tuve que trabajar muy de cerca con el ingeniero y ayudar a esa persona a modificar el diseño para que se adaptara mejor a los paneles.
P. ¿Qué es importante que otros miembros del equipo (arquitecto, contratista, etc.) comprendan sobre el diseño Tilt-Up?
A. Necesitan comprender mejor las limitaciones de los paneles. Hago esta afirmación en sentido positivo, no negativo. Siento que todavía existe una idea preconcebida de que los paneles Tilt-Up se utilizan para almacenes y edificios sencillos. Si observan a los ganadores del Premio TCA Tilt-Up Achievement Award en los últimos años, esa afirmación está lejos de la verdad. He descubierto que, cuando trabajo con arquitectos que no saben tanto sobre paneles, les doy sugerencias sobre cómo usar los paneles como elementos de diseño. Intento estimular su creatividad desde las primeras etapas del diseño. Con los contratistas, se trata más de educarlos sobre la velocidad de construcción. Por ejemplo, cuando diseñamos un edificio utilizando paneles, nos esforzamos mucho para que cada elemento portante sea un panel Tilt-Up. Esto hace que la construcción del edificio fluya de los paneles a la estructura y acelera el proceso de secado.
¿Cuáles son los desafíos de diseño para los paneles curvos?
A. Desde un punto de vista de ingeniería, los paneles curvos suelen ser diseños sencillos y la curva realmente los hace más resistentes a cargas fuera del plano (cargas de viento). El mayor desafío de diseño puede ser el costo de construcción. Para crear un panel curvo, el contratista debe moldear completamente el panel en forma de “cuenco” o sobre una “colina”. La cimbra es laboriosa y requiere mucho tiempo, y añade un costo significativo al panel. Siempre que tenemos un panel curvo en el diseño de un edificio, intentamos asegurarnos de que sea un elemento de diseño importante que no se “supere en ingeniería de valor” debido al costo. Las paredes curvas segmentadas, que utilizan paneles rectos pero los colocan en curva, son una forma rentable de lograr una pared curva larga.
P. Describe un proyecto que utilizó paneles curvos.
A. La sede corporativa de The Nations Safe Driver en Boca Ratón tiene dos entradas principales a su edificio. En cada una de estas entradas, utilizamos un panel curvo que se fundió con un radio de 20 pies. Los paneles soportaban cargas para el edificio y sostenían las viguetas de hormigón prefabricado utilizadas para el suelo y el tejado. El panel tiene puertas y ventanas en ambos niveles.
P. ¿Cuáles son los desafíos de diseño para los paneles de antepecho?
A. Los paneles de antepecho —paneles que no tocan el suelo— pueden ser tanto portantes como no portantes. Cuando están en una condición portante, pueden usarse como una viga profunda que se extiende entre apoyos. Los diseñadores a veces pueden usar esto a su favor. En otros casos, el panel está soportado por otros elementos estructurales, como columnas o apoyado sobre una viga de soporte. El diseño de la conexión se vuelve crítico para estos paneles. El panel querrá flexionarse, y el diseñador debe tener esto en cuenta al detallar la conexión con las columnas o la estructura de soporte. Hemos visto a diseñadores que no entienden completamente esto, lo que resulta en fallas de los paneles.
Se instalaron paneles de antepecho en la fachada del edificio para mejorar su estética y aislamiento térmico.
En el Palm Beach Community College, utilizamos más de 70 paneles dintel en condiciones de carga y sin carga. Una de las principales características de diseño en uno de los edificios de aulas tiene el segundo piso suspendido sobre un patio abierto. Los paneles del segundo piso se extienden entre grandes columnas de concreto y soportan los sistemas de estructura del segundo piso y del techo. Con luces de paneles de 20 y 30 pies, los paneles fueron diseñados como vigas profundas entre las columnas. También utilizamos paneles sin carga para crear elementos de pasarelas y características del edificio.
¿Cuáles son los desafíos de diseño para los paneles inclinados?
A. Hemos visto más paneles inclinados en diseños en los últimos años. Los paneles suelen mantenerse separados de la vertical por paneles adyacentes y/o arriostrados a miembros de estructura de piso y techo. Lo más común son los paneles inclinados hacia adentro o hacia afuera del plano entre 5 y 10 grados. Hemos diseñado paneles que se inclinan hacia afuera hasta 30 grados. La estabilidad del panel es la principal preocupación desde el punto de vista del diseñador. Debe asegurarse de que el panel permanezca en su lugar para todas las condiciones de carga. Cuando es posible, intentamos diseñar dos métodos de soporte para el panel para garantizar un factor de seguridad en la estabilidad del panel.
Describa un proyecto que utilizó paneles inclinados.
A. En la sucursal de la biblioteca Hagen Ranch Road, tenemos cuatro paneles a lo largo del camino de acceso principal que se inclinan 30 grados. El diseño de los paneles de una sola planta incorpora dos soportes principales que también contienen ventanas. Cuando diseñamos estos paneles, nos aseguramos de que pudieran soportar las cargas de diseño sin estar conectados al techo. Una vez que conectamos los paneles al techo, nos brindó un segundo medio de soporte y, por lo tanto, un factor de seguridad para los paneles.
P. ¿Cuáles son algunas lecciones que ha aprendido al diseñar estructuras Tilt-Up complejas?
La educación de todas las partes es la clave. Trabajar en estrecha colaboración con el arquitecto durante la fase de diseño o con el ingeniero responsable durante la fase de diseño de los paneles es fundamental. Si se le entrega un diseño y completa su tarea sin esta interacción, seguramente está perdiendo una oportunidad. Esto asume que el diseñador tiene un buen conocimiento no solo de cómo diseñar los paneles, sino también de cómo el contratista Tilt-Up abordará el proyecto y completará la secuencia de montaje.
R. ¿Cuáles son las consideraciones clave al convertir un proyecto de mampostería a Tilt-Up?
A. Un proyecto de conversión de paneles tiene sus propios desafíos. Cuando nos piden que examinemos una conversión de proyecto, generalmente proviene de un contratista general que está informado sobre el Tilt-Up y le ha presentado al propietario los ahorros de costos y tiempo de realizar la conversión. Por lo general, el arquitecto y/o el ingeniero se resisten a usar paneles Tilt-Up por diversas razones. Es por eso que el proyecto no fue diseñado inicialmente con paneles. Por lo tanto, el principal desafío que tenemos es lograr que el arquitecto comprenda cómo el uso de paneles afectará el diseño. La mayoría de las veces, esto tiene un impacto positivo. Hemos visto desde ingenieros que no quieren tener nada que ver con el rediseño hasta aquellos que están ansiosos por aprender el sistema y participar en el proceso de rediseño. Para aquellos que no están dispuestos, generalmente nos convertimos en el ingeniero responsable del proyecto. Para aquellos dispuestos a aprender, el proceso suele ser muy bueno con un resultado positivo.
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