Por Scott Collins, PE – Ingeniero Jefe, Norteamérica, Leviat
Este es el primero de una serie planificada que describe la historia, los avances y las innovaciones presenciadas por la industria de la construcción con paneles prefabricados (tilt-up) desde su inicio a principios del siglo XX hasta su notable crecimiento en el último siglo.
Gran parte del siguiente artículo fue posible gracias a la redacción y los relatos personales de David Kelly, exingeniero jefe en Meadow Burke (ahora Leviat). Las generosas contribuciones de David a este proyecto han sido invaluables, ofreciendo una gran cantidad de conocimientos de primera mano de una de las figuras más importantes en la historia de la construcción "tilt-up" (desmontable).
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La humilde espiga de inclinación es uno de los componentes más emblemáticos de la construcción norteamericana. Visibles incluso desde la distancia, hileras de imponentes espigas de acero anguladas indican la señal inequívoca de un proyecto de construcción de hormigón prefabricado.
Si bien el moderno tirante puede parecer una solución simple a primera vista, su desarrollo refleja la evolución de la propia industria del tilt-up: un progreso marcado por avances y retrocesos, impulsado por la seguridad en obra, los avances en materiales y tecnología, y la creciente complejidad de los proyectos y la física de los paneles.
Comienzos de Brace
Antes de mediados de la década de 1950, los paneles precolados se arriostraban de forma normal con soportes improvisados, utilizando a menudo piezas de madera o tubería de acero de longitud fija. Era un proceso laborioso y que consumía tiempo, ya que los paneles recién erigidos debían mantenerse verticales con la grúa hasta que se fijaran los componentes rígidos de arriostramiento. Se requerían supervisión y ajustes constantes para cada panel antes de que se pudiera liberar el aparejo de la grúa y trasladarlo a la siguiente ubicación.
Con el tiempo, los contratistas desarrollaron un sistema ajustable de madera y herrajes que consistía en un zapato superior giratorio que podía atornillarse al panel y atornillarse o clavarse a los puntales de madera. La unidad inferior también tenía un zapato giratorio que podía atornillarse al piso y estaba unido a un tensor. Esta unidad permitía que el panel se levantara, de modo que se pudieran fijar los soportes y liberar el aparejo de la grúa, y luego se pudieran hacer ajustes finales utilizando el tensor para aplomar el panel. Si bien esta fue una mejora definitiva con respecto a la madera de longitud fija, estas estructuras de madera ajustables todavía estaban limitadas en cuanto a resistencia.
Abrazaderas para tuberías
El primer apuntalamiento de tubería ajustable fue probablemente el “A” Brace, el cual fue desarrollado por Richmond Screw Anchor y suministrado a los contratistas por sus distribuidores. Este apuntalamiento estaba compuesto por una zapata inferior fabricada, unida a un tensor de rosca Acme con 9.5 pulgadas de ajuste.
Esto iba adjunto a un tubo de 10 pies de largo, 1½ pulgadas de diámetro, cédula 40 con agujeros de ajuste de ⅝ de pulgada cada 6 pulgadas. Esto se deslizó dentro de un tubo de 10 pies de largo, 2 pulgadas de diámetro, cédula 40 con un zapato giratorio fabricado en la parte superior. El ’A” Brace podía ajustarse en longitud de 12 pies a 20 pies 6 pulgadas, pero su capacidad general se vio significativamente disminuida por el tubo de 1½ pulgadas de diámetro con todos los agujeros.
En 1962, Burke Concrete Accessories desarrolló un tirante “B” que reemplazó el tubo de menor diámetro con un tubo de 1½”ø, Schedule 80, y colocó la serie de orificios en el tubo de mayor diámetro de 2”ø. Este tirante era aproximadamente el doble de resistente que el tirante “A”.
A medida que los contratistas comenzaron a fundir paneles basculantes más altos, Burke desarrolló extensiones adicionales que alargaron el alcance máximo de la “B” Brace a casi 31 pies. Sin embargo, a estas longitudes mayores, a menudo se requerían soportes de rodilla y refuerzos transversales construidos en obra para proporcionar una capacidad de carga adecuada.
Diseño moderno de frenos
A mediados de la década de 1970, los soportes abatibles sufrieron otra evolución que permitiría ajustes más fáciles y rápidos y aumentaría la durabilidad general.
Primero, el ensamblaje de tensor y las roscas Acme fácilmente dañables fueron reemplazados por un tornillo de ajuste con rosca Dywidag (17.5” de ajuste). Esta rosca es virtualmente indestructible debido a su extrema dureza y patrón de rosca. También permite ajustes más rápidos debido a su mayor paso.
Los pernos de ajuste ya no eran necesarios para deslizar una tubería dentro de la otra. En su lugar, se diseñó una junta giratoria en la parte superior de los soportes, y ajustar el soporte en longitud era tan simple como girar toda la tubería exterior alrededor del tornillo de ajuste. Las conexiones de pared fabricadas se reemplazaron por fundiciones menos costosas, y los nuevos soportes, más robustos, se volvieron verdaderamente reutilizables.
Con este nuevo diseño, Burke desarrolló los soportes Little G, Standard G y Big G con una variedad de componentes intercambiables para obtener longitudes de 13’ 6” a 39’. Las tres variantes utilizaban tuberías más pequeñas de 2” ø, cédula 40, y tuberías más grandes de 2½” ø, cédula 40, roscas Dywidag y zapatos fundidos. Los soportes de rodilla y los tirantes cruzados todavía se requerían a menudo para cumplir con las capacidades de carga.
En la década de 1980, Burke desarrolló el puntal Super 22 con una longitud fija de 22 pies, que se fabricó a partir de una sola tubería de 3½”ø Schedule 10, una rosca Dywidag y zapatas fundidas. Debido a la tubería más delgada y de mayor diámetro, el Super 22 era más resistente, ligero y menos costoso de fabricar. Poco después siguió el Burke Super 17. Era más resistente, ligero y 30% más económico de producir que el Super 22, al mismo tiempo que cumplía los mismos requisitos de 70% de los paneles que se habían logrado con el Super 22.
Satisfacer la demanda del cliente
Para la década de 1990, diseñadores e ingenieros comenzaron a llevar al límite la construcción con paneles prefabricados (tilt-up). No solo el método estaba explotando en popularidad, sino que también se volvían más comunes los nuevos acabados, la geometría compleja y los paneles cada vez más altos.
Ante esta nueva era de construcción prefabricada, los contratistas y distribuidores de suministros de construcción recurrieron a los fabricantes de arriostramientos con una lista de requisitos para obtener arriostramientos duraderos y reutilizables que fueran más fuertes, más largos, más ligeros y más fáciles de usar.
Para el equipo Burke, esto significó trabajar mano a mano con los clientes para perfeccionar los próximos avances en el diseño de aparatos ortopédicos. El ingeniero jefe de Burke, Dave Kelly, desempeñó un papel destacado en esa iniciativa.
“La abrazadera Burke Super 32 se desarrolló directamente con la participación de Lou Boldt, quien dirigía Form Services en ese momento, un distribuidor de inclinación de larga data en el área de Baltimore”, recuerda Kelly. “Pensó que una abrazadera de 32 pies sería ideal para varios trabajos que tenía en puerta, y estaba listo para hacer un pedido si Burke los diseñaba y manufacturaba”.”
Esa sociedad resultaría extremadamente exitosa.
El Burke Super 32 se lanzó en 1996 y presentaba una longitud fija de 32 pies, fabricado a partir de una sola tubería de 5⅝’ ø de cédula 10. Debido a su diámetro más delgado y mayor, el Burke Super 32 era más resistente y ligero que los soportes anteriores y rara vez requería los refuerzos de rodilla y el arriostramiento cruzado que se encontraban en proyectos anteriores.
“Después de que produjimos el primer pedido de Super 32, y Form Services comenzó a venderlas para proyectos, todos las querían, por lo que se convirtieron en otra medida estándar de soportes en la industria”, dijo Kelly.
La progresión sincronizada de arquitectos que diseñan paneles más altos, contratistas que exigen puntales más largos y fabricantes que responden a la demanda continúa hasta el día de hoy.
“El conocimiento que obtuvimos de la línea Super 32 definitivamente ayudó a impulsar las longitudes de soporte subsiguientes”, dijo Kelly. “Pero los soportes Super 37, Super 42, Super 52 y Super 62 posteriores fueron definitivamente el resultado de que nuestros clientes continuaran expandiendo el método tilt-up y redefiniendo para qué podría utilizarse”.”
Guías formales
Otro avance clave de la llave fue la publicación de la primera Pautas de arriostramiento de la Tilt-Up Concrete Association (TCA) para la construcción de concreto Tilt-Up. Redactado y publicado a mediados de la década de 1990, el documento buscaba estandarizar las operaciones de arriostramiento y establecer un conjunto común de consideraciones de seguridad y mejores prácticas para que los contratistas las emplearan al erigir paneles prefabricados de hormigón.
Ahora en su cuarta edición, la Norma del TCA para el Arriostramiento Temporal con Viento de Paneles de Concreto Tilt-Up Durante la Construcción es el estándar de la industria para la guía en el arriostramiento de paneles de concreto prefabricado y ofrece la base para las recomendaciones de la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional de EE. UU. (OSHA).
Avances tecnológicos
La construcción con paneles prefabricados (tilt-up) en el siglo XXI continúa evolucionando rápidamente, y las alturas de los paneles cada vez mayores sirven como un indicador clave. En el año 2000, la base de datos de proyectos de la TCA solo incluía un edificio de paneles prefabricados conocido con una altura superior a los 65 pies. Hoy en día, esa lista incluye casi 150 edificios de este tipo. En 2015, un dormitorio estudiantil en la Universidad Internacional de Florida (Florida International University) en Miami presentó múltiples paneles prefabricados de más de 110 pies de altura, que actualmente ostentan el récord.
Los pesos de los paneles también siguen aumentando. Una planta de fabricación de Northrop Grumman en Arizona en 2021 presentaba un enorme panel de hormigón prefabricado que pesaba 504,000 libras.
Para satisfacer estas crecientes demandas, los fabricantes de soportes también han evolucionado para ofrecer materiales avanzados y soluciones personalizadas. Además, el diseño asistido por computadora ahora ofrece cálculos precisos que adaptan cada soporte a los requisitos específicos del panel en el que se utiliza.
La integración de tecnología inteligente conectada en red también podría convertirse en práctica estándar, con sensores integrados monitoreando las cargas de las abrazaderas en tiempo real para mejorar el rendimiento y la seguridad general.
Preparándonos para el futuro
La historia de los soportes basculantes y el diseño de arriostramiento es un testimonio del compromiso continuo de la industria con la innovación, la eficiencia y, lo más importante, la seguridad.
Desde los primeros días de soportes improvisados de madera hasta los diseños asistidos por computadora del siglo XXI actual, la evolución de la tecnología de arriostramiento ha desempeñado un papel fundamental en el éxito de la construcción tilt-up.
A medida que los materiales y la tecnología continúan evolucionando, la única certeza es esta: que el próximo avance en el diseño de plataformas basculantes estará impulsado por la imaginación y la determinación de los mejores y más brillantes profesionales de la industria de las plataformas basculantes de hoy.
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