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Uso de Prefabricados de Hormigón en Naves Industriales

Una nave industrial es una estructura que permite cubrir cualquier requerimiento de uso para bodega, centro de distribución y línea de procesos. Para supermercado, mall, centro logístico, hangar de aeropuerto y también en diversas industrias como agrícola, ganadera y minería. En este artículo presentamos una introducción del diseño, evaluación y planificación de construcción y montaje.
Nave industrial.

Consideraciones generales

Generalmente con fundaciones in situ, también hay con la alternativa prefabricada de hormigón armado; pilares de hormigón armado y también la alternativa con postensado; viga portante (sección I y delta), viga de rigidez sección I junto a costaneras de techo (tipo T y artesas TCV o Dalla) y costaneras laterales, todas prefabricadas de hormigón pretensado. También muros de fachada prefabricados de hormigón finalizando la cubierta con el arriostramiento metálico en base a perfiles cajón.


Iniciativas de transferencia tecnológica

Las actividades de capacitación desarrolladas por el ICH con el curso Diseño de Estructuras Industriales Prefabricadas de Hormigón, dictado por Vladimir Urzúa, de empresa DS Ingeniería, permiten atender la creciente necesidad de proyectar estructuras de naves con metodologías constructivas industrializadas.


Tipos de naves industriales

En Chile se construyen naves de 3 tipos, simple, con altillo y con vigas carrileras para puentes grúas.

Además, existe la opción mixta, con pilares de hormigón armado y con la estructura de vigas y costaneras, ambas metálicas.

La nave simple se diferencia de la con altillo por considerar esta última una mesanina para oficinas. Se incluyen a nivel funcional vigas carrileras respetando en el diseño de vigas la deformación máxima y contraflecha mínima.


Arquitectura Industrial y evaluación de materialidad

La definición preliminar para considerar una nave industrial íntegramente con prefabricados de hormigón se relaciona con la evaluación global y adecuada respecto de la conveniencia a niveles técnico, económico y financiero. Erradamente se mantiene la comparación entre costos directos de construcción, pero cuando se incluye el costo de protección de la pintura intumescente, más otros materiales para protección frente ambientes corrosivos, salinos (puertos) y ácidos (mineros) y los costos de seguros y primas de incendio, se establece un nuevo escenario de costos totales.

Los prefabricados de hormigón poseen atributos por sobre otros materiales como la mayor resistencia al fuego, mejor comportamiento frente a diferentes condiciones ambientales y de operación, mayor integridad estructural, nula necesidad de mantención por tipo de materialidad y mayor durabilidad. Cuando se parametrizan estos atributos en la evaluación financiera se logra aportar mayor y mejor información para la toma de decisión de la inversión. Así, por ejemplo, la oportunidad de disminuir el plazo de construcción e ingreso de flujos impacta en la TIR y VAN del proyecto. A opinión de Pedro Larraín de PLA Arquitectos, con más de 15 años proyectando estructuras de naves para diferentes necesidades, los prefabricados de hormigón han logrado un posicionamiento y consolidación gracias a que al ser considerados en la fase temprana del estudio de un proyecto destaca la certeza de plazo y costo que otorga, entregando a los clientes mayor garantía respecto de la rentabilidad de la inversión.


Criterios generales de diseño

Comenta Urzúa que se considera el espectro de diseño según NCh2369, peso sísmico, módulo elástico y corte, determinación de la deformación elástica máxima, límites para el corte basal, combinación de carga, espectro elástico de desplazamiento, diseño de hormigón pretensado, diseño y construcción de nudos y diseño del arriostramiento metálico. Con esta información se genera un modelo matemático 3D con cada uno de los elementos estructurales y se realiza un análisis sísmico particular. Se pueden diseñar elementos con hormigones de alta resistencia f´c > 600 (kg/ cm2), permitiendo obtener elementos prefabricados más esbeltos y disminuir la masa sísmica.


Estructuración de nave industrial

En cada estudio y evaluación de proyecto se define el concepto de "espesor equivalente". El ratio es la razón entre el total de m? de la estructura prefabricada y el área total de la nave (m2), logrando un diseño eficiente en un rango de 7 a 12 cm, dependiendo de la zona sísmica, tipo de suelo y sobrecarga de operación (rango para diseños convencionales).

Logística de transporte y montaje.

Conexiones

Según el tipo de estructura y la estrategia de construcción hay varios tipos de conexión en fundaciones tales como empotramiento en cáliz, barra de anclaje en vainas y unión húmeda con armadura saliente de pilar que se hormigona junto a fundación. El tipo cáliz consiste en dejar un espacio confinado por muros para empotrar el pilar. El pilar se fija a una profundidad mínima de 1,5 x B, siendo B el lado más ancho del pilar. Luego el perímetro se rellena con mortero de alta resistencia. El segundo sistema consiste en dejar barras de anclaje conectadas en un set de vainas corrugadas que se rellenan con mortero igualmente. José Bellido, Gerente General del grupo BDL comenta un cuarto sistema (conectores tipo NMB Splice Sleeve) que se utiliza en países con similar condición sísmica que Chile. El conector es una pieza tubular de acero de alta resistencia la cual queda embebida en la pieza prefabricada de hormigón y que permite conectar la armadura de continuidad en los nudos y singularidades de la estructura.

Los calculistas y empresas de prefabricados en Chile usan generalmente la solución tipo cáliz en las fundaciones. En la conexión “pilar con ménsula y vigas” se arma un nudo rígido (unión húmeda), dejando recesos en vigas y ubicando barras de refuerzo para continuidad o también una extensión del nudo rígido en la parte superior de las vigas que convergen al nudo (sentido de la viga de rigidez o puntal). De igual modo la unión se puede diseñar rotulada, con conectores u otra solución, aspecto a definir según el tipo de suelo, zona sísmica, características de la estructura y especialmente, del calculista a cargo del proyecto. Óscar Cañizares, de la empresa de prefabricados Pretam, construye naves con fundaciones prefabricadas y los beneficios que han demostrado a los clientes son notorios por la reducción de plazos en todo el proyecto.


Fabricación

La fabricación de todas las piezas de hormigón se realiza en forma estándar en plantas de prefabricados con controles de calidad y trazabilidad a cada pieza. En opinión de Rodney Bellido, la transformación digital permite el uso de tecnología como el sistema Smart-Precast disminuyendo residuos de construcción por la menor o nula necesidad de toma de muestras de hormigón en probetas, promoviendo mayor productividad e industrialización en plantas de prefabricados.

Según Cristóbal Bobadilla, Grte. General de Ecomundo, la apertura del mercado internalizando la comoditización del prefabricado como materialidad, permite el ingreso de nuevos actores y entregar una propuesta de servicio según nuestra especialidad basada en fundaciones y pilares prefabricados de hormigón.


Planificación de logística de transporte y montaje
Logística de transporte y montaje.

La mayoría de las piezas que conforman estas estructuras tiene elementos con sobredimensión y/o sobrepeso lo que exige una planificación de transporte a obra que comienza con la preparación de estudios de ruta y permisos en MOP. En opinión de Emilio Valenzuela, experto con más de 30 años en transportes especiales, se debe asegurar todo el proceso para la entrega oportuna de piezas a obra desde el orden de carga en planta, la estiba de carga y el seguimiento durante ruta. El transporte estándar no requiere ningún permiso especial utilizándose camiones con rampla de 12 metros. Piezas con sobrepeso y/o sobredimensión requieren equipos especiales con rampla extensible o dollys direccionales, junto con estudios de puentes y gestión de escolta de Carabineros.

La planificación del montaje tiene varias etapas desde el chequeo topográfico de obras en sitio, preparación de plano y secuencia de montaje, programa de cargas, despacho, coordinación con transporte y asignación de cuadrilla hasta la preparación del montaje, entre las principales. Según Eduardo Ruiz, con más de 12 años de experiencia en montajes de estructuras con prefabricados de hormigón, es fundamental la planificación y continua comunicación con obra y planta de prefabricados. La primera actividad que se realiza es la visita a la obra, luego todas las coordinaciones para uso de espacios de trabajo y plataforma para la ubicación de la/s grúa/s definida/s.

Revisión de las maniobras de izaje y cualquier tipo de interferencia. Todo lo anterior con un detallado plan de prevención de riesgos, procedimientos y protocolos.


Oportunidades

Para todos los que participamos en proyectos de construcción la importancia de ampliar la mirada al impacto del uso de metodologías constructivas industrializadas está permitiendo la introducción de los prefabricados de hormigón por ventajas que trascienden más allá de los propios atributos como materialidad y en especial por un mercado de la construcción cada vez más financiero y con un nuevo tipo de clientes (inversionistas y gerentes de finanzas). Un ejemplo de esto es el curso Gestión de Proyectos en Edificación con prefabricados de hormigón, iniciativa que transmite la importancia de realizar una adecuada evaluación de proyectos y liderada por ICH y Discovery Precast.


Fuente: Rodrigo Sciaraffia, Discovery Precast.
Julio 2019
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