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El representante designado del propietario para la construcción será responsable de asignar una empresa calificada para revisar y confirmar que la capacidad del subrasante puede soportar las cargas sobre el terreno de la grúa que son aplicadas por la compañía de la grúa/contratista de montaje de tilt-up.
La preparación de la obra y el diseño del edificio suelen requerir la intervención de un ingeniero geotécnico, quien determina la idoneidad de las condiciones del suelo existente —incluida la capacidad de soporte, las presiones del suelo y el contenido de humedad— y, a continuación, las medidas de mitigación o adaptación necesarias para la construcción. Rara vez se tienen en cuenta en esta etapa del diseño los problemas relacionados con los medios y métodos de construcción. Por lo tanto, a medida que los proyectos de construcción con sistema tilt-up avanzan hacia la etapa de montaje, las grúas móviles cada vez más grandes que maniobran en el sitio de la obra y levantan los paneles de concreto, que a menudo son enormes, desde la posición de colado, introducen cargas mucho mayores a las conocidas o asumidas durante la fase de diseño. Este documento proporciona al lector conceptos importantes que debe considerar para mitigar el riesgo y garantizar resultados de construcción más seguros al desarrollar una política de la empresa o de mejores prácticas para la secuencia de la construcción. También sirve como un mensaje de apoyo a la industria con el fin de asegurar la responsabilidad adecuada para determinar estas condiciones.
La construcción es un entorno de ritmo acelerado que requiere rigurosa atención a la planificación, investigación y análisis de riesgos. Sin embargo, a veces, las presiones del ritmo de construcción, la compresión del cronograma y el volumen de la demanda obligan a acortar los plazos de los proyectos. Mientras los contratistas se preparan para intervenir en una obra y comenzar los trabajos, uno de los mayores riesgos asociados con la construcción de edificios donde las grúas juegan un papel importante es ignorar o no observar y reaccionar ante las condiciones cambiantes del suelo. Esto es particularmente cierto en el proceso de construcción de "tilt-up", en el que un elemento de concreto se levanta desde un plano horizontal a una posición vertical en el cerramiento de un edificio utilizando una grúa.
OSHA emite instrucciones sobre la importancia de la preparación y el control del sitio según la norma que cubre las grúas y grúas viajeras en la construcción, 29 CFR 1926.1402. En el inciso (d) de esta norma, asumiendo que el contratista principal es la entidad controladora o el empleador, como suele ser el caso, la norma de grúas exige que el contratista principal mejore el sitio. OSHA establece que “en última instancia, es responsabilidad de la entidad controladora garantizar que se realicen mejoras suficientes en las condiciones del terreno para permitir el ensamblaje o el uso de la grúa dentro de los requisitos de 1926.1402(b). Además, la sección 1926.1402(c)(1) exige que la entidad controladora garantice que se realicen los preparativos del terreno necesarios para cumplir con los requisitos del párrafo (b).
La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) mantiene la norma B30.5, que constituye una excelente referencia para cualquier profesional de la construcción que desee comprender sus responsabilidades en materia de seguridad de las grúas. En la norma B30.5, el supervisor de la obra tiene la responsabilidad de garantizar la preparación adecuada de cualquier área en la que se vaya a utilizar una grúa, incluidas las vías de acceso para la grúa y el equipo asociado. Dado que las condiciones de la obra siempre están sujetas a cambios, la norma de grúas §1926.1412(d)(1)(x) de la OSHA exige que una persona competente inspeccione las condiciones del terreno en cada turno para asegurarse de que el soporte de la grúa sea adecuado. Además, la norma §1926.1402(e) exige que el operador o el director de montaje/desmontaje notifique a la entidad controladora sobre condiciones inadecuadas del terreno. Por lo tanto, el supervisor de la obra de la entidad controladora, según lo interpretado por ASME B30.5, debe proporcionar los preparativos siempre que sean necesarios para abordar los cambios en las condiciones del terreno que harían inadecuado el soporte de la grúa, incluso si la grúa no se ha movido del sitio.
LA INDUSTRIA ACTUAL
La construcción de tilt-up tiene dos enfoques para la decisión que toma la empresa constructora cuando posiciona la grúa para levantar (o montar como se usa el término más correcto) los paneles. Históricamente, la posición más común de la grúa ha sido colocarla en la losa del piso del edificio, con una capa de subbase correctamente preparada, con las fuerzas distribuidas en el concreto mediante bloques de calzas debajo de los estabilizadores. Esta sigue siendo una selección de colocación común y generalmente es una de las primeras preguntas que se responde durante la planificación previa a la construcción. En este caso, las condiciones son controladas y consistentes para el operador de la grúa y la cuadrilla de montaje de paneles.
Durante las últimas dos décadas, un porcentaje cada vez mayor de proyectos requiere o selecciona una posición de grúa alrededor del perímetro del edificio que se va a construir, lo que se conoce como montaje “fuera de la losa”. La motivación de esta decisión tiene varias influencias, como la preocupación del propietario por la calidad de la losa, los proyectos con servicios públicos complicados debajo de la losa, el aumento del tamaño de los paneles que requieren grúas más grandes y lo rentable del alquiler de grúas sobre orugas en vez de neumáticos, por mencionar algunos.
Los tamaños y pesos promedio de los paneles de tilt-up han experimentado aumentos significativos desde la década de 1990. La Tilt-Up Concrete Association y el American Concrete Institute, en el programa de Certificación de Supervisor de Tilt-Up ACI/TCA, establecen que, como regla general, para decidir la capacidad de la grúa, se debe considerar tres veces el peso del panel más pesado. Este aumento en el tamaño y peso de los paneles continúa requiriendo grúas mucho más grandes para el montaje de paneles de tilt-up. De manera similar, las alturas de los paneles continúan creciendo significativamente a medida que el método es aceptado en un mercado mucho más amplio, lo que requiere un brazo de mayor longitud, que naturalmente solo se obtiene con un tamaño de grúa más grande.
A medida que aumenta el tamaño de la grúa para levantar estos elementos de tilt-up más grandes y altos, se generan presiones de soporte muy elevadas sobre el suelo. En la mayoría de los casos, en EE. UU., estas grúas grandes excederán los factores de seguridad de la capacidad nominal del suelo y requerirán algún tipo de apoyo en el subrasante para la presión de soporte del suelo. En muchos casos, estas presiones de soporte del suelo no son revisadas por una empresa calificada para verificar que las rutas de acceso de la grúa puedan resistir estas cargas de soporte del suelo de la grúa más pesadas. Aunque las normas requieren que la entidad controladora sea responsable de las condiciones del suelo, estas se desconocen en gran medida, lo que requiere la comunicación y el involucramiento del contratista de tilt-up.
En algunos de los mercados de tilt-up más grandes, como Texas y California, se involucra a un montador externo. Esto complica aún más las líneas de comunicación y la identificación del rol y la responsabilidad para determinar tanto el tamaño como la carga de la grúa, junto con la presión resultante sobre el suelo. Cuando el montador llega al sitio, la velocidad del programa y los diferentes participantes sientan las bases para una pérdida de comunicación. Algunas empresas no verifican y, en algunos casos, es posible que no sepan cuáles son las cargas a medida que se mueve un panel a su posición desde la esquina de una grúa.
EL PROCESO
Inicialmente, se considera la losa del edificio para el posicionamiento adecuado y disponible del montaje de los paneles. Esta losa es comúnmente diseñada por el Ingeniero de Registro solo para las funciones de construcción. No es muy probable que se verifiquen las cargas que estos paneles muy grandes y las grúas necesarias para levantarlos aplican a la losa del piso.
El Contratista General o el subcontratista de tilt-up inicia la consideración para determinar la idoneidad de la losa del piso para la operación. La siguiente es una lista de elementos que deben considerarse:
- Grosor de la 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. Identificar estas variables puede determinar qué soporte adicional es necesario con base en la carga máxima del panel más pesado que gira sobre una esquina de la configuración de la grúa.
- Losa terminada Comprender la intención que tiene el propietario para las operaciones del edificio y la apariencia final de la losa del piso informará al equipo si las precauciones son realistas y están disponibles para ofrecer protección al levantar la losa del edificio.
- Acceso a la losa: Se debe considerar el punto de acceso disponible o ideal de la grúa para conducirla sobre la losa del edificio. Identificar las características del perímetro del sitio, las excavaciones, los servicios públicos y otros obstáculos puede determinar si existe un acceso confiable hacia la losa para una grúa y cuál es.
- Tipo de grúa: La utilización de grúas hidráulicas con neumáticos de caucho y la disponibilidad de un tamaño adecuado es un factor clave para la capacidad de usar la losa de construcción para montar los paneles. Si bien es posible proteger una losa de una grúa sobre orugas con almohadillas para grúas, esto a menudo es poco económico o práctico para que el equipo del proyecto lo considere. La disponibilidad del tipo de grúa en relación con las condiciones del suelo también puede indicar una preferencia o necesidad de montar desde la losa del edificio, ya que las grúas hidráulicas son más difíciles de maniobrar donde las condiciones del suelo son desafiantes.
A medida que se considera esta lista, la alternativa de montar paneles con una grúa que maniobra alrededor del perímetro de la losa del edificio puede llegar a ser de interés primordial. De igual manera, existe una lista de consideraciones para evaluar esta condición que se puede revisar de la siguiente manera:
- Condiciones del terreno: ¿Hay excavaciones o condiciones de relleno alrededor del perímetro del edificio que puedan haber alterado significativamente las condiciones del terreno en comparación con lo que determinó un ingeniero geotécnico? Al consultar el reporte del ingeniero geotécnico, es importante saber si sigue siendo relevante basándose en la actividad que se ha llevado a cabo desde entonces.
- Ruta de acceso para la grúa: De índole similar a la disponibilidad para acceder a la losa del edificio, en lugares donde se realiza el montaje fuera de la losa y se opera una grúa por el perímetro de la losa, esta debe ubicarse lo más cerca posible a la losa del edificio para conservar la capacidad máxima de la grúa.
- Cambios de dirección: A medida que la grúa maniobra por el perímetro de una losa de construcción, ¿realizará cambios bruscos de dirección y existen condiciones adecuadas de espacio y superficie para efectuar estos cambios de dirección?
- Ubicación de los paneles: La disposición de los paneles a montar es importante en función de la distancia de alcance, así como de la rotación para colocarlos. Asegurarse de que los paneles colados en la losa de piso estén adyacentes al perímetro del edificio y que la losa de colado sea paralela a la losa de piso del edificio o a la línea de cimentación para recibir los paneles será importante para el alcance y la capacidad.
Comunicación
La responsabilidad es compleja y, a menudo, puede ser confusa dependiendo de quién es responsable del proceso. La estabilidad y la idoneidad del suelo tendrán diferentes evaluaciones para la entidad supervisora con o sin el conocimiento y la interacción del contratista y el montador de elementos prefabricados, si son responsabilidades separadas. Por lo tanto, algunos contratistas generales pueden no ser conscientes de sus responsabilidades al asegurar que la ruta de la grúa proporcionada al subcontratista de montaje pueda soportar la carga de estas grúas y paneles prefabricados más grandes.
EVALUACIÓN DE RIESGOS
En Estados Unidos, los suelos naturales en la mayoría de las obras tienen una capacidad de soporte promedio de 3,000 psf. Si suponemos un factor de seguridad de 3:1, estos suelos comenzarían a fallar a los 9,000 psf. Una grúa sobre orugas de 300 toneladas genera una presión de soporte del suelo superior a 10,000 libras psf. Es muy probable que esta carga exceda la capacidad de soporte del suelo típico sin que se detecte. Esto expone al equipo de construcción y al proyecto a un riesgo increíble. Por lo tanto, la ruta de la grúa necesitará atención y probablemente soporte adicional para aumentar la capacidad de soporte de la subrasante. Esto es incluso antes de considerar que una grúa de este tipo levantaría un panel de hasta 200,000 libras.
Mitigación
Hay varias maneras en que un contratista que trabaja con un ingeniero geotécnico puede aumentar la capacidad de soporte del suelo. Un ingeniero geotécnico, con la ayuda de un ingeniero estructural, puede determinar lo que se debe hacer en una subrasante para soportar estas cargas de soporte del suelo de la grúa. Esta decisión no se debe tomar sin este tipo de consulta. Los métodos típicos incluyen:
- tratamiento con cemento o cal
- colocar rocas en el subrasante
- agregar almohadillas de madera para grúas
- operar la grúa sobre placas de acero para carretera
La Tilt-Up Concrete Association (TCA) continúa trabajando diligentemente para generar conciencia sobre problemas como este mediante recursos técnicos y momentos educativos clave. Presentar los recursos de los miembros a la industria en general y al liderazgo intelectual en eventos como la Tilt-Up Convention and Expo proporciona la plataforma para este aprendizaje, así como para una colaboración interactiva.
La TCA ahora ofrece una declaración de su posición sobre el cumplimiento y la ingeniería de las presiones de soporte del terreno, aprobada por la Junta Directiva. Este documento refuerza lo que OSHA indica sobre la responsabilidad de verificar la capacidad de acceso de la grúa y asegurarse de que la industria esté verificando las presiones de soporte del terreno de la grúa antes de comenzar el montaje de los paneles prefabricados.
¿Desea obtener más información? Comuníquese con el Gerente de Asuntos Técnicos y Regulatorios de la TCA, James Baty, al 319-895-6911 o por correo electrónico a jbaty@tilt-up.org. La misión de la Tilt-Up Concrete Association es expandir y mejorar el uso de tilt-up como el sistema de construcción preferido, proporcionando educación y recursos que mejoren la calidad y el desempeño. 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 del sistema tilt-up, mediante la formación y la implicación del sector y de los socios comerciales en cuestiones relacionadas con la revisión de problemas relacionados con las cargas de soporte del terreno. Barclay Gebel, vicepresidente de Servicios de Prefabricados y Tilt-Up de Concrete Strategies, presentó este tema en la Convención y Exposición de Tilt-Up 2021 en St. Louis, donde presentó el borrador inicial de la declaración de la TCA junto con formas creativas de abordar el problema de manera segura. El director de Seguridad de Concrete Strategies, Joe Rock, explica que todo comienza con la planificación. “Involucramos a nuestros socios comerciales desde el principio y los capacitamos en temas como la presión de soporte del terreno y la necesidad de que un ingeniero de suelos brinde orientación y apruebe cualquier ruta de las 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 carretera en lugar de almohadillas para grúas. “Las almohadillas para grúas son costosas y muy difíciles de mover”, dijo Rock. “Hace aproximadamente un año, se nos ocurrió la idea de utilizar placas de acero para carretera. Son relativamente económicas en comparación con las almohadillas de madera para grúas, son fáciles de conseguir en todos los lugares donde construimos y son más fáciles de mover que las almohadillas de madera para grúas. Investigamos y contratamos a algunos ingenieros con mucha experiencia en el uso de placas de acero para carreteras con el fin de proporcionar un camino seguro, eficiente y estable para la grúa. Hemos utilizado este método varias veces durante el último año con mucho éxito”.
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