Posición de la Tilt-Up Concrete Association:
El representante designado por el propietario para la construcción será responsable de asignar una firma (o firmas) calificada para revisar y confirmar que la capacidad del subsuelo puede soportar de forma segura las cargas de apoyo en tierra de la grúa proporcionadas por el contratista de montaje de concreto prefabricado/compañía de grúas.
La preparación de la movilización del sitio y el diseño de edificios a menudo involucran a un ingeniero geotécnico que determina la idoneidad de las condiciones del suelo existentes, incluida la capacidad de carga, las presiones del suelo y el contenido de humedad, así como los pasos necesarios para la mitigación o adaptación del edificio. Es raro que en esta etapa del diseño se consideren cuestiones de medios y métodos de construcción. Por lo tanto, a medida que los proyectos de construcción de tilt-up avanzan a la etapa de montaje, la maniobra de grandes grúas móviles en el sitio de construcción y la colocación de paneles de concreto, a menudo masivos, desde la posición de fundición introducen cargas mucho mayores de lo que se conoce o se asume durante la fase de diseño. Este artículo proporciona al lector conceptos importantes a considerar para mitigar riesgos y garantizar resultados de construcción más seguros al desarrollar una política de empresa o mejores prácticas para la secuencia de construcción. También sirve como un mensaje a la industria con respecto a la responsabilidad de determinar estas condiciones.
La construcción implica un entorno de ritmo rápido que requiere una atención rigurosa a la planificación, investigación y análisis de riesgos. Sin embargo, en ocasiones, la presión sobre el ritmo de construcción, la compresión del cronograma y el volumen exigido pueden forzar los plazos del proyecto hacia intervalos cada vez más ajustados. Al prepararse los contratistas para intervenir en un sitio de obra y comenzar los trabajos, uno de los mayores riesgos asociados con la construcción de edificios que involucran grúas es ignorar o no observar y reaccionar a los cambios en las condiciones del suelo. Esto es particularmente cierto para el proceso de construcción de concreto precolado (tilt-up), donde una grúa levanta un elemento de concreto de un plano horizontal a una posición vertical en la envolvente del edificio.
La Administración de Seguridad y Salud Ocupacional (OSHA) emite directrices sobre la preparación y el monitoreo de sitios en la norma que cubre grúas y polipastos en la construcción. (29 CFR 1926.1402). En el inciso (d) de esta norma —suponiendo que el contratista general es la entidad o empleador controlador, lo cual es normalmente el caso— la norma de grúas exige que el contratista general mejore el sitio. OSHA afirma: “En última instancia, es responsabilidad de la entidad controladora asegurarse de que se realicen mejoras suficientes en las condiciones del terreno para que la grúa se ensamble o se utilice dentro de los requisitos de §1926.1402(b). Además, la sección 1926.1402(c)(1) requiere que la entidad controladora garantice que se realicen las preparaciones del terreno según sea necesario para cumplir los requisitos del apartado (b).
La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) mantiene la norma B30.5, que es una excelente referencia para cualquier profesional de la construcción que quiera entender sus responsabilidades en cuanto a la seguridad de las grúas. En la B30.5, el supervisor del sitio tiene la responsabilidad de asegurar una preparación adecuada para cualquier área donde se vaya a utilizar una grúa, incluyendo los caminos de acceso para la grúa y el equipo asociado. Dado que las condiciones del sitio de construcción están siempre sujetas a cambios, §1926.1412(d)(1)(x) de la norma de grúas de OSHA requiere que una persona competente inspeccione las condiciones del terreno cada turno para garantizar el soporte adecuado de la grúa. Además, §1926.1402(e) requiere que el operador o director de montaje/desmontaje notifique a la entidad controladora de condiciones inadecuadas del suelo. Por lo tanto, el supervisor del sitio de la entidad controladora, según lo interpretado por ASME B30.5, debe prever las preparaciones necesarias cuando sean requeridas para abordar cambios en las condiciones del suelo que hicieran inadecuado su soporte para la grúa, incluso si la grúa no se ha movido en el sitio.
La industria actual
La construcción tilt-up tiene dos enfoques en cuanto a cómo la empresa constructora puede posicionar la grúa para levantar/erectar los paneles. La posición más común de la grúa históricamente ha implicado colocarla en la losa del piso del edificio (que debe tener una capa de subbase debidamente preparada) con fuerzas distribuidas en el concreto mediante bloques de calzos debajo de los estabilizadores. Esto continúa siendo una selección de colocación común y generalmente es una de las primeras preguntas que se responden durante la fase de planificación de preconstrucción. La utilización de este enfoque permite que las condiciones sean controladas y consistentes para el operador de la grúa y el equipo de erección de paneles.
Durante las últimas dos décadas, un porcentaje creciente de proyectos requieren o eligen tener grúas posicionadas alrededor del perímetro del edificio que se está construyendo. Esto se conoce como “erección fuera de losa”. Esta opción puede seleccionarse por muchas razones, como si el propietario expresa preocupaciones sobre la calidad de la losa, si el proyecto involucra servicios públicos complicados debajo de la losa, si el tamaño de los paneles exige grúas muy grandes, y/o si el presupuesto requiere alquilar grúas sobre orugas en lugar de grúas sobre neumáticos.
Los tamaños y pesos promedio de los paneles prefabricados de concreto (tilt-up) han experimentado aumentos significativos desde la década de 1990. La Tilt-Up Concrete Association (TCA) y el American Concrete Institute (ACI), en el programa de certificación ACI/TCA Tilt-Up Supervisor, establecen una regla general de que se debe considerar que la capacidad de la grúa requerida es tres veces el peso del panel más pesado. El aumento constante del tamaño y peso de los paneles requiere grúas más grandes para levantar los paneles prefabricados. Del mismo modo, las alturas de los paneles continúan creciendo significativamente a medida que el método se adopta para un mercado mucho más amplio. Esto requiere una mayor longitud de pluma, lo que a su vez exige grúas más grandes.
A medida que las grúas aumentan de tamaño para levantar estos elementos prefabricados más grandes y altos, resultan presiones de contacto con el suelo muy elevadas. En la mayoría de los casos en EE. UU., estas grúas grandes excederán los factores de seguridad de la capacidad del suelo y requerirán algún tipo de soporte de subrasante para la presión de contacto con el suelo. En muchos casos, estas presiones de contacto con el suelo no son verificadas por una empresa calificada para asegurar que las rutas de acceso de las grúas puedan soportar estas cargas. Si bien las normas exigen que la entidad controladora sea responsable de las condiciones del suelo, estas a menudo son desconocidas, lo que requiere comunicación e involucramiento del contratista de prefabricados.
En algunos de los mercados de construcción con cimbras inclinadas más grandes, como Texas y California, interviene un montador externo. Esto complica aún más la comunicación y la identificación de roles y responsabilidades con respecto a quién debe determinar tanto el tamaño de la grúa como la carga, así como la presión resultante sobre el suelo. Para cuando el montador llega al sitio, la velocidad del cronograma y los múltiples participantes crean el escenario para una comunicación poco clara. Algunas empresas no verifican, y en algunos casos pueden no saber, cuáles son las cargas cuando un panel se mueve a su posición con una grúa.
El Proceso
Inicialmente, se considera la losa del edificio para la colocación de paneles disponible y adecuada. Esta losa generalmente es diseñada por el ingeniero de registro solo para las funciones del edificio. Es poco probable que la losa del piso sea verificada para las cargas aplicadas de estos paneles muy grandes y las grúas que se requieren para levantarlos.
El contratista general o el subcontratista de muros prefabricados inician la determinación de la idoneidad de la losa del piso para la operación. A continuación, se presenta una lista de elementos que deben considerarse:
- Espesor de capa: La resistencia estructural de la losa del piso del edificio es una función directa del espesor diseñado, así como del tipo y nivel de compactación de la capa de agregado de ruptura capilar que la soporta. La identificación de estas variables puede determinar el soporte adicional necesario en función de la carga máxima del panel más pesado que pivota sobre una esquina de la configuración de la grúa.
- Losa terminada: Comprender la intención del propietario para las operaciones del edificio y la apariencia final de la losa del piso informará al equipo sobre si las precauciones son realistas y están disponibles para proteger el piso al levantarlo de la losa del edificio.
- Acceso a la losa Se debe considerar el punto de acceso disponible o ideal para que la grúa suba a la losa del edificio. Identificar las características del perímetro del sitio, excavaciones, servicios públicos y otros obstáculos puede determinar si el acceso a la losa existe y en qué medida.
- Tipo de grúa: El uso de grúas hidráulicas con neumáticos y la disponibilidad de grúas de tamaño adecuado son factores clave al determinar si la losa del edificio debe usarse para el montaje de paneles. Aunque es posible proteger una losa de una grúa sobre orugas con alfombras de grúa, esto a menudo no es económico o práctico. La disponibilidad del tipo de grúa en relación con las condiciones del suelo también puede dirigir una preferencia o requerir el montaje desde la losa del edificio, ya que las grúas hidráulicas son más difíciles de maniobrar en condiciones de suelo difíciles.
A medida que esta lista se considera, la alternativa de erigir paneles con una grúa que maniobra alrededor del perímetro de la losa del edificio (conocida como erección fuera de-losa) puede volverse más atractiva. Lo siguiente debe ser considerado al evaluar esta opción:
- Condiciones del terreno: ¿Existen excavaciones o condiciones de relleno alrededor del perímetro del edificio que puedan haber modificado sustancialmente las condiciones del suelo desde la evaluación del ingeniero geotécnico? Al consultar el informe del ingeniero geotécnico, es importante saber si sigue siendo relevante dada la actividad que ocurrió desde la evaluación inicial.
- Ruta de Acceso de la Grúa: Una grúa que recorra el perímetro de la losa debe ubicarse lo más cerca posible de la losa del edificio para preservar la máxima capacidad de la grúa.
- Cambios de dirección A medida que la grúa maniobra el perímetro de una losa de edificio, ¿realizará cambios de dirección abruptos, y habrá espacio y condiciones de superficie adecuadas para realizar estos cambios?
- Ubicación de los paneles: La disposición de los paneles que se erigirán es importante y debe basarse en la distancia de alcance y el giro para su colocación. Es fundamental asegurar que los paneles vaciados en la losa de piso estén adyacentes al perímetro del edificio. Además, la losa de vaciado paralela a la losa de piso del edificio, o la línea de cimentación para recibir los paneles, debe ser evaluada en cuanto a alcance y capacidad.
Comunicación
El deber de responsabilidad es complejo y a menudo puede resultar confuso. Determinar la estabilidad y la idoneidad del suelo puede requerir diferentes evaluaciones para la entidad supervisora, y puede o no involucrar al contratista de paneles premoldeado y al montador. Por lo tanto, algunos contratistas generales pueden no ser conscientes de sus responsabilidades a la hora de garantizar que la ruta de la grúa proporcionada al subcontratista de montaje pueda soportar la carga de estas grúas más grandes y paneles premoldeados. La comunicación es fundamental.
Evaluación de riesgos
En los Estados Unidos, los suelos naturales en la mayoría de los sitios de construcción tienen una capacidad de carga promedio de 3,000 psf. Asumiendo un factor de seguridad de 3:1, estos suelos comenzarían a fallar a 9,000 psf. Una grúa oruga de 300 toneladas genera una presión de contacto con el suelo superior a 10,000 psf. Es muy probable que esta carga exceda la capacidad de carga del suelo típico, lo que expone a la cuadrilla de construcción y al proyecto a un riesgo inmenso. Por lo tanto, la vía de la grúa necesitará atención y probablemente soporte adicional para aumentar la capacidad de carga de la subrasante. Esto es incluso antes de considerar que una grúa de este tipo levantaría un panel de hasta 200,000 libras.
Mitigación
Existen varias formas en que un contratista que trabaja con un ingeniero geotécnico puede aumentar la capacidad portante del suelo. Un ingeniero geotécnico, con la ayuda de un ingeniero estructural, puede determinar qué se debe hacer en un subsuelo para soportar las cargas de apoyo de grúas. Esta decisión no debe tomarse sin dicha consulta. Los métodos típicos incluyen los siguientes:
- tratamiento con cemento o cal;
- haciendo vibrar la subrasante;
- añadiendo alfombras de madera para grúas; o,
- operando la grúa sobre placas de acero para caminos.
El TCA continúa trabajando diligentemente para crear conciencia sobre temas como este a través de recursos técnicos y momentos educativos clave. Colocar los recursos de los miembros frente a la industria en general y al liderazgo de opinión en eventos como la Tilt-Up Convention and Expo brinda la plataforma para estos aprendizajes, así como para la colaboración interactiva.
La TCA ahora ofrece una declaración de posición, aprobada por la junta directiva, sobre la observancia y la ingeniería de las presiones de apoyo en el suelo. Este documento refuerza lo que OSHA establece sobre la responsabilidad de verificar la capacidad de acceso de la grúa y garantizar que la industria esté verificando las presiones de apoyo en el suelo de la grúa antes del inicio del montaje de paneles tilt-up.
¿Quieres saber más?
Contacte al Gerente de TCA para Asuntos Regulatorios y Técnicos, James Baty, al 319-895-6911 o a jbaty@tilt-up.org.
La misión de la Tilt-Up Concrete Association es expandir y mejorar el uso del tilt-up como el sistema de construcción preferido, brindando educación y recursos que mejoren la calidad y el rendimiento. Puede encontrar más información en el sitio web de la asociación: www.tilt-up.org.
Comentario
Concrete Strategies se ha posicionado como líder del sector en materia de seguridad en la construcción con el método tilt-up, formando e involucrando a la industria y a los socios comerciales en cuestiones relacionadas con la revisión de los problemas de apoyo al suelo. Barclay Gebel, vicepresidente de servicios de tilt-up y prefabricados de Concrete Strategies, realizó una presentación sobre este tema en la Convención y Exposición Tilt-Up 2021 celebrada en San Luis. Gebel presentó el borrador inicial de la declaración de la TCA junto con formas creativas de abordar el tema de manera segura. El director de seguridad de Concrete Strategies, Joe Rock, explicó que todo comienza con la planificación: “Involucramos a nuestros socios comerciales desde el principio y los educamos sobre temas como la presión de apoyo al suelo y la necesidad de que un ingeniero de suelos brinde orientación y apruebe cualquier vía para grúas. También les ofrecemos soluciones en términos de medios y métodos que hemos utilizado con éxito a lo largo de los años y que, en algunos casos, pueden ahorrarles miles de dólares a nuestros clientes”. Un ejemplo de las soluciones innovadoras presentadas en el evento fue el uso de placas de acero para caminos en lugar de alfombrillas para grúas. “Las alfombrillas para grúas son caras y muy difíciles de mover”, dijo Rock. “Hace aproximadamente un año, se nos ocurrió la idea de utilizar placas de acero para carreteras. Son relativamente económicas en comparación con las plataformas de madera para grúas, están fácilmente disponibles en todos los lugares donde construimos y son más fáciles de mover que las plataformas de madera. Hicimos nuestra tarea y contratamos a algunos ingenieros muy experimentados en el uso de placas de acero para carreteras a fin de proporcionar una vía para grúas segura, eficiente y estable. Hemos utilizado este método en numerosas ocasiones durante el último año con gran éxito”.”
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