Inglés | Traducción patrocinada por Grupo de productos Nox-Crete
La demanda de edificios de oficinas, almacén y distribución es la más alta de la historia. Estas instalaciones varían desde edificios con una huella de menos de 50 mil pies cuadrados hasta más de un millón de pies cuadrados, así como desde edificios independientes hasta desarrollos con múltiples edificaciones. Si bien algunas de estas estructuras pueden ser edificios metálicos prefabricados con paneles de muros metálicos o paneles de concreto precolado, el tipo de construcción preferido utiliza paneles de concreto precolado de carga en el exterior con una estructura de acero convencional en el interior. Por lo general, la construcción en acero utiliza columnas tubulares con correas y vigas maestras en el techo. Un desequilibrio en la oferta y la demanda está haciendo que estos componentes sean un problema.
Situación actual
En el ambiente actual, estos proyectos están enfrentando varios desafíos en cuanto a costo y cronograma. La fuente principal de estos problemas son las viguetas y vigas maestras de acero. Los precios han aumentado más del doble durante el año pasado y los tiempos de entrega también se han pospuesto. Las estimaciones de entrega actuales son de siete a ocho meses a partir del momento de firmar el contrato. Como resultado, los desarrolladores deben gastar más dinero y tomarse más tiempo en comparación a hace un año para entregar el mismo tipo de edificio. El impacto en el tiempo de construcción puede ser de hasta más de tres meses según el tamaño del proyecto.
La TCA ha estado analizando los datos relacionados con los graves desafíos del mercado del acero desde principios del año en curso. Se ha analizado un entendimiento profundo de las causas, así como la duración potencial del impacto, en varias conversaciones con importantes productores de acero, incluidos NUCOR, Worthington Steel y Steel Dynamics.
Al principio, la primera ola de la pandemia, que provocó el cierre de todos los mercados, tuvo uno de los mayores impactos en el sector manufacturero. Dado que las plantas de fundición se vieron obligadas a enviar a casa a su personal, estas permanecieron inactivas o redujeron su ritmo de producción a un nivel muy lento. Aunque la duración de la inactividad se limitó a un par de meses como máximo, el regreso a la producción se realizó mediante un programa escalonado. Durante este tiempo, la industria de la construcción no se detuvo en la mayoría de los mercados y casi no disminuyó su ritmo. Los inventarios se agotaron y, para cuando las plantas volvieron a funcionar a su capacidad normal, el daño ya estaba hecho. La industria automotriz, de electrodomésticos, accesorios metálicos, material laminado y casi todos los mercados secundarios que necesitaban acero no podían hacer pedidos ni recibir suficiente material para satisfacer la demanda. Esto ha sido aún más limitante debido a una escasez mundial tanto de mineral de hierro como de acero reciclado, lo cual dejó a las plantas siderúrgicas con porcentajes de asignación muy inferiores a su demanda. El efecto dominó que tienen estas asignaciones afecta a todos los niveles de fabricación y distribución. Hay mucha más demanda de pedidos que capacidad, y las plantas siderúrgicas se concentran más en cumplir con sus contratos, dejando poco o ningún margen para otras compras o para lo que utiliza la mayor parte de la industria de la construcción, que son las compras en el momento. Esto ha dado lugar a frustración, acaparamiento y plazos de entrega prolongados.
Como resultado del trabajo de los proveedores de viguetas en varios turnos en las líneas, no parece que los programas de entrega o los costos vayan a mejorar en un futuro cercano. En las proyecciones actuales, la industria del acero cree que continuará enfrentando este desafío a lo largo de 2021 y hasta finales del segundo trimestre del año 2022. Por lo tanto, es momento de considerar otras opciones además de las viguetas y vigas maestras de acero.
OPCIONES
Existen varias opciones, incluidas alternativas a las viguetas de acero, disponibles en los proyectos. El camino obvio de menor resistencia sería aceptar el aumento de los costos y hacer ajustes al cronograma. Eso probablemente incluiría comenzar la construcción en una fecha posterior para evitar la brecha en el camino crítico donde no habría mucha actividad a la espera de la entrega de las viguetas/vigas principales de acero.
Otra opción sería hacer el pedido de los paquetes de acero antes de preparar los documentos de la construcción para así fijar el precio y la entrega muy temprano en el proyecto. Esto solo sería una parte del retraso en la entrega y es probable que ayude poco o nada con el costo elevado y, en la mayor parte, requiere que un contratista general (CG) ya esté involucrado desde muy temprano en el proyecto. No todos los urbanizadores siguen ese modelo al seleccionar al CG.
Por supuesto, los edificios metálicos prefabricados (PEMB, por sus siglas en inglés) o el uso de elementos estructurales para PEMB es otra posibilidad. Los PEMB resultarían en una instalación de columnas alrededor del perímetro del edificio lo que invadiría el espacio de construcción que se puede utilizar. Además, no está claro si el mercado está dispuesto a aceptar los PEMB como el equivalente a un edificio de acero convencional.
Otra consideración sería reemplazar las vigas maestras con vigas de ala ancha. Las vigas normalmente se utilizan en esta situación en proyectos sin bahías grandes. Esto puede ahorrar un poco de tiempo en el programa, porque las vigas maestras profundas afectan en mayor medida el programa que las viguetas típicas, pero las viguetas aún tendrán un tiempo de entrega largo.
Hay una opción disponible: el uso de secciones de ala ancha en lugar de las viguetas y vigas maestras. Esta opción podría hacer que estos proyectos regresaran a los programas de construcción de hace un año, posiblemente sin un alto costo debido a los precios actuales.
OPCIÓN DE VIGA DE ACERO
El uso de vigas de alma ancha de acero para la estructura del techo se ha vuelto atractivo en el mercado actual. Se pueden solicitar perfiles de alma ancha a la medida del largo en plantas de acero y, por lo general, la fabricación de estas vigas no presenta complicaciones. Sin embargo, esto implica más que simplemente elegir una viga de acero en lugar de una vigueta. Debe considerarse el proyecto completo, con énfasis en optimizar el diseño teniendo en cuenta varios elementos.
El primer cambio que se necesita al elegir vigas de acero es cambiar la cubierta. Se debe usar una cubierta 3N en lugar de la 1.5B. Esto permite que las vigas tengan un espaciado significativamente mayor que las viguetas de barra. Con tramos típicos de 52’, 54’ o 56’, el lugar ideal para comenzar el espaciado de las vigas es de cuatro espacios por tramo. Esto crea un espaciado entre 13’
y 14’ que equivale a colocar las vigas en cada junta de panel de muro inclinable, con una viga colocada entre ellas en la mayoría de los proyectos. Las presiones de resistencia al viento deben revisarse y verificarse con las tablas de tramos. Además, los requisitos de FM Global pueden afectar los tramos de las cubiertas cuando sea necesario cumplirlos. Finalmente, sugerimos que se consulte a los proveedores de cubiertas para confirmar los largos de las cubiertas que están disponibles para una condición de tres tramos. Una vez que se determina el espaciamiento inicial de las vigas, se pueden seleccionar los tamaños preliminares de las vigas para las correas y vigas maestras. Le recomendamos que considere usar una contraflecha para estas vigas con el fin de ayudar a reducir los tamaños.
Después de determinar la disposición inicial, se puede diseñar el diafragma. Deben considerarse tanto la rigidez de la cubierta como los accesorios. Para optimizar el costo, es importante considerar el costo de la cubierta, así como el costo de los accesorios de la cubierta, incluidos los conectores del solapo lateral. Hemos visto que la cubierta de calibre 22 puede ser más rentable que la de calibre 20, incluso con muchos más sujetadores para la fijación. Los fabricantes de acero, los montadores y los proveedores de cubiertas son recursos valiosos que le pueden ayudar a optimizar el diseño de la cubierta.
Para las vigas principales, es posible considerar el uso de vigas voladizas/prefabricadas. Dado que las vigas se pedirán a la planta, no es necesario considerar las limitaciones de longitud de las vigas. Si se utilizan vigas voladizas/prefabricadas, no se recomienda usar una contraflecha. Además, se necesitarían riostras con alas inferiores. Si se utiliza este sistema y las vigas prefabricadas resultan con poca profundidad, sugerimos que consulte con los desarrolladores y agentes inmobiliarios para asegurarse de que no vean el cambio en las profundidades como algo que desalentaría a los posibles inquilinos.
Al reemplazar las viguetas de barra con vigas, ya no habría un arriostramiento en el techo. Sin embargo, es necesario verificar las cargas de levantamiento por viento que tienen las vigas. En lugar de usar ángulos con espacio aumentado, se podrían usar vigas de ala ancha más pequeñas para arriostrar las alas inferiores de las vigas.
Es necesario revisar cómo afectarían las vigas a otros contratistas, especialmente con los requisitos de los aspersores. El contratista de aspersores es el subcontratista cuyo trabajo y costo es el que se ve más afectado por los cambios en las vigas. Hay requisitos muy específicos para los aspersores en estos edificios, especialmente con respecto a la distancia de los cabezales desde la parte inferior de la losa y la ubicación de los cabezales. Las líneas de derivación de los aspersores normalmente pasan por las viguetas cerca de la losa. Por lo tanto, hay dos opciones con las vigas. Una es perforar varios orificios en el alma de las vigas para acomodar las tuberías de los aspersores a la misma altura a la que estarían si se utilizaran viguetas. La otra opción es pasar las tuberías por debajo de las vigas y colocar una tubería vertical para que llegue a los cabezales a las alturas correctas.
Si se toma la decisión de perforar orificios en el alma de las vigas, se debe considerar el equipo del fabricante. Dependiendo del equipo, los orificios pueden tener un impacto mínimo en un fabricante o pueden requerir más tiempo y gastos. Además, la longitud preferida del tubo para las líneas de derivación de los aspersores es de 21’-0”. Si el espaciamiento de las vigas es demasiado estrecho, no se podrá instalar la longitud de tubería y los costos aumentarán debido al uso de tramos de tubería más cortos.
Otro beneficio de optar por vigas es el ajuste potencial en la parte superior de las elevaciones de acero en el techo. La opción de las vigas normalmente será menos profunda que el sistema de viguetas/vigas maestras. Por lo tanto, existe el potencial de disminuir la elevación del techo al tiempo que se mantienen los mismos requisitos de altura. La cantidad variaría con la geometría del edificio, pero podría ser de aproximadamente un pie. Esto podría ahorrar un pie de altura de panel alrededor del edificio y aproximadamente dos a tres por ciento en costos de calafateo y pintura de los paneles.
Con respecto al montaje del acero, hay una cantidad considerablemente menor de miembros que instalar. Algunos montadores han modulado con éxito secciones del techo en el suelo para levantarlas y montarlas en su lugar. Posiblemente se pueda utilizar una idea similar con las vigas. Sospechamos que a medida que el sistema de vigas se utilice en más proyectos, los ahorros potenciales en los costos de montaje pueden estar disponibles. Al considerar la opción de vigas voladizas/premoldeadas, debe hablar con el montador acerca del impacto que tendría modular el edificio, si es que se planificó usar este método.
OTRAS IDEAS DE AHORRO DE COSTOS
Hay otras ideas a considerar para ayudar con los costos del acero. Sin embargo, se debe tener en cuenta que algunos urbanizadores y agentes inmobiliarios podrían no estar de acuerdo con estos puntos debido a las diferentes opiniones que existen sobre si afectarán la comercialización del edificio.
La primera opción es la que hemos estado sugiriendo durante años. Sería utilizar una inclinación de 1/2” por pie en las zonas de velocidad. Dado que las alturas requeridas normalmente no comienzan hasta 6” después de la primera línea de columnas interiores, los tamaños de las viguetas y vigas maestras no se ven afectados por este cambio. En cambio, para una zona de velocidad típica de 60’, hay una disminución de 15” en la altura de los paneles en los muelles, lo que resulta en ahorros de costos con esos paneles.
La segunda opción es considerar usar secciones de columnas de ala ancha en lugar de HSS/tubos. Actualmente, el precio de los tubos es más volátil que el de las alas anchas y es más alto por libra. Según el precio actual y los detalles del edificio, las alas anchas más pesadas pueden estar disponibles y ser aún menos costosas que los tubos. Para quienes requieren secciones encerradas en las columnas, una consideración sería añadir placas a lo largo de las alas en las secciones inferiores de las columnas de ala ancha. Por supuesto, esto tiene un costo y podría hacer que los tubos sean una mejor opción.
RESUMEN
Reemplazar las viguetas y las vigas principales por vigas de ala ancha es una buena opción en el entorno actual. El tiempo que esto continúe siendo una opción dependerá de los costos y los tiempos de entrega de las viguetas y vigas principales. Es importante considerar los costos de fabricación e instalación, así como la forma en que afectan a otros contratistas y utilizar esta información para optimizar el diseño. Recomendamos utilizar los recursos disponibles (CG y subcontratistas relevantes) para que ayuden en el diseño.
Lamentablemente, no hay muchos proyectos disponibles para usarlos como estudios de caso. En algunos proyectos, nuestra experiencia ha sido que los costos del acero para la construcción de la cáscara han tenido ahorros de hasta 14 % con la opción de las vigas basado en los costos actuales de las viguetas y que el programa de construcción puede ahorrar bastante tiempo en comparación con la opción de las viguetas. Por supuesto, las cifras pueden cambiar rápidamente porque los costos de las viguetas continúan fluctuando. Próximamente tendremos más información a medida que la opción del acero se considere en más proyectos.
Sobre los autores
Don Greive, Ingeniero es el CEO de Pinnacle Structural Engineers, con sede en Houston, Texas. Greive es una de las 50 personas más influyentes en la industria de tilt-up y actualmente forma parte de la Junta Directiva de la Tilt-Up Concrete Association.
Matt Postel es Presidente de Postel Companies, que se especializa en la fabricación y montaje de acero en Texas.
James R. Baty II, FACI, FTCA es el Gerente de Asuntos Regulatorios y Técnicos de la Tilt-Up Concrete Association.
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