ILAFA Construccion en Acero Mexico

Sao Paulo, Brasil 14/septiembre/2006

STEEL CONSTRUCTION IN MEXICO:

Challenges and Competitiveness

CONSTRUCCION EN ACERO EN MXICO:

Desafos y Competitividad

CONSTRUCCION EN ACERO EN MXICO:

Desafos y Competitividad

M. en I. Ismael Vzquez Martnez


Cmo ha evolucionado la estructura metlica a travs de los aos?

ANTECEDENTES


1796: primera estructura metlica en Shrewsbury, Inglaterra.

1889: primer rascacielos con estructura metlica (Rand McNally Building) en Chicago.

1909: primer nave prefabricada por Butler Manufacturing Co.

ANTECEDENTES


1923: aparicin de la American Institute of Steel Construction (AISC) y primer reglamento de estructuras metlicas.

1942: fabricacin en serie de hangares llamados Quonset-Hut para la II Guerra Mundial.

ANTECEDENTES


1958: primeras naves industriales con claros libres de alrededor de 30 m.

1960s: inicia anlisis y diseo de estructuras metlicas por computadora. Posibilidad para disear cualquier tipo de estructura metlica.

ANTECEDENTES


ANTECEDENTES


ANTECEDENTES

Estructuracin de Edificios No Residenciales

Otro tipo de Estructuras

35%

Estructuras Metlicas

65%


ANTECEDENTES

Usos de Edificios de Estructura Metlica

Industria manufacturera

40%Uso agrcola12%

Propsitos comunitarios

12%Uso comercial

36%


VENTAJAS DEL ACERO

Claros ms grandes.

Columnas ms pequeas.

Flexibilidad y adaptacin en el diseo.

Facilidad para la modificacin y renovacin.

Tiempo reducido de construccin.


VENTAJAS DEL ACERO

Reduccin de los costos de los cimientos.

Reduccin de los costos de financiamiento.

Desempeo superior durante movimientos ssmicos.

Completo reciclaje.


TENDENCIAS ACTUALES DE DISEO

Qu es lo que busca un cliente cuando invierte en la construccin de un bien inmueble fabricado con estructura metlica?

a) Que sea segurab) Que le cueste barato (No necesa-

riamente busca el peso mnimo)


En el pasado el diseo de estructuras metlicas consideraba:nicamente satisfacer el Reglamento de

Construcciones vigentes (seguridad). Actualmente se rige por criterios

asociados a:seguridad, facilidad de fabricacin y montaje yeconoma del proyecto.



Requisitos bsicos que debe cumplir una estructura de acuerdo al Reglamento de Construcciones del D.F. (29 de enero de 2004) y sus Normas Tcnicas Complementarias:Seguridad adecuada contra todo estado lmite

de falla posible ante las combinaciones de acciones desfavorables que puedan presentarse en su vida esperada.

No rebasar ningn estado lmite de servicio ante combinaciones de acciones correspondientes a las condiciones normales de operacin.



AVANCES DE LA TECNOLOGA

El tiempo de construccin de cualquier tipo de estructura se ha reducido gracias a:1) programas de cmputo para el anlisis y diseo

tridimensional de las estructuras,2) programas para el modelado tridimensional de las

estructuras y elaboracin automatizada de planos de fabricacin y montaje,

3) fabricacin de estructuras metlicas con tcnicas C.N.C. de procesos automatizados de fabricacin utilizando conexiones atornilladas.

4) programas para el control y la administracin del proyecto (Project Manager).


1) Programas de cmputo para el anlisis y diseo tridimensional de las estructuras. Hoy en da existen muchos tipos de

programas para el anlisis y diseo tridimensional de estructuras.

En general estos programas se basan en los mtodos de las rigideces o de las flexibilidades.

Ejemplos de estos programas son el ETABS, el SAP2000, el RAM Advance, el STAD Pro, etc.

PROGRAMAS PARA ANLISIS Y DISEO


PROGRAMAS PARA ANLISIS Y DISEO


1) Programas para el modelado tridimensional de las estructuras y elaboracin automatizada de planos de fabricacin y montaje. Debido a la rpida fabricacin de estructuras

con las mquinas CNC es necesario incrementar la velocidad de elaboracin de los planos de fabricacin y montaje.

Al utilizar conexiones atornilladas las tolerancias son mnimas (1 o 2 mm.), por lo tanto se requiere una gran precisin en los planos de taller.

PROGRAMAS PARA PLANOS DE TALLER


Los nuevos programas para la elaboracin de los planos de taller poseen las siguientes ventajas:Modelado totalmente tridimensional con

elementos slidos.Elaboracin automtica de listas de materiales

y tornillos.Actualizacin automtica de planos cuando

sea necesario modificar el modelo por razones arquitectnicas o constructivas.



Generacin de subrutinas automticas para conexiones (macros).

Verificacin automtica de no interferencia de elementos.

Compatibilidad de los programas con las mquinas CNC.

Compatibilidad con el programa administrador de proyectos (Project Manager).



Plano de partes individuales



Plano de pieza completa



Isomtrico de modelo tridimensional



1) Fabricacin de estructuras metlicas con tcnicas C.N.C. de procesos automatizados de fabricacin utilizando conexiones atornilladas mediante una lnea de produccin integral.

FABRICACIN CON TCNICAS CNC


Solucin Integral



TIPOS DE PROCESOS DE FABRICACIN MANEJADOS POR LAS MQUINAS CNC.

A) Corte en froB) BarrenacinC) MarcadoD) Corte trmicoE) Soldadura



A) CORTE EN FRO.

Se aplica en dos formas: Sierra cinta: aplicado generalmente para

perfiles menores. Sierra de disco: aplicado a todo gnero de

perfiles debido a su gran rigidez.



B) BARRENACIN.Existen dos procedimientos para barrenacin:

Punzonado: realizado va sistemas hidrulicos que se traducen en mayores velocidades de produccin, pero con limitaciones en cuanto a dimetros y espesores.

Taladrado: consistente en un trabajo de desgaste mecnico por broca pudiendo atacar cualquier dimetro y espesor requerido.



C) MARCADO.

Consiste en el troquelado para la identificacin de las piezas con relacin a su etiqueta en el plano de montaje.



D) CORTE TRMICO.

Este proceso se logra a travs de la utilizacin de robots que manejan antorchas alimentadas por oxi-acetileno que permiten despatinar, desmembrar, biselar y en general crear cualquier forma hueca dentro del elemento.



E) SOLDADURA.

En la actualidad no hay gran utilizacin de la tcnica de CNC aplicada al proceso de soldadura para fabricacin de estructura metlica.

La mxima automatizacin se consigue con mquinas de soldadura automticas para perfiles de tres placas, ya sean de seccin variable o constante.



Qu es el Project Manager?

Programa utilizado para conocer el estado en el que se encuentra el proyecto en todo momento.

Adems, nos permite revisar los cambios que han ocurrido durante la realizacin del mismo.

Se puede tener control del proyecto desde la etapa de ingeniera conceptual hasta la etapa de fabricacin y montaje.

ADMINISTRADOR DE PROYECTOS(Project Manager)


Ventajas del Project Manager: Asignar partes del proyecto a diferentes

personas (o incluso compaas) y tener el seguimiento completo de los trabajos correspondientes

Aadir datos de proyecto a elementos o grupos de elementos del mismo.

Dar un seguimiento visual del proyecto en la pantalla de la computadora.

Generar reportes basados en el avance de obra.



Publicar en alguna pgina web el modelo del proyecto.

Realizar bsquedas de elementos o de grupos de elementos con cierta caracterstica (filtrar).

Crear fases para dividir el modelo en diferentes secciones.

Crear lotes de elementos (por ejemplo, lote para transportacin con peso total menor a 20 toneladas).



Crear secuencias para montajes. Manejar el modelo en cuatro dimensiones (4-D)

con la escala del tiempo incluida. Esto permite visualizar el progreso del proyecto.



CMO LOGRAR UN PROYECTO MS EFICIENTE?

Cmo aprovechar de la manera ms eficiente los recursos que la tecnologa nos ofrece actualmente?


Existen tres actores principales que deben interactuar para lograr un proyecto de estructura metlica eficiente:

El Cliente (inversionista y/o arquitecto), El Ingeniero Estructurista, El Fabricante de Estructura Metlica.



I. Cliente Estar convencido de las bondades que

ofrece la estructura metlica como opcin de construccin.

Contratar a un buen despacho de clculo para que realice un diseo eficiente (seguro y econmico). No irse por el ms barato.

Contratar a un fabricante de estructura metlica con capacidad y experiencia para fabricar el proyecto. No contratar un maestro herrero.



I. Ingeniero estructurista Seleccionar adecuadamente los tipos de

acero que se van a utilizar: A-36 o Gr-50 Tratar de utilizar perfiles laminados o

bien perfiles de tres placas soldadas. Utilizar pocas secciones de perfiles

(estandarizar).



Evitar utilizar secciones que no son de fabricacin comn.

En caso de no poder evitar las secciones armadas con cuatro placas, tratar de aplicarles soldadura de filete, en lugar de penetracin.



Seccin de cuatro placas con soldadura de penetracin.

Evitar en la medida de lo posible.



Seccin de cuatro placas con soldadura de filete.

Alternativa 1



Seccin de cuatro placas con soldadura de filete.

Alternativa 2



Forma eficiente de soldar el atiesador interior en seccin de cuatro placas.

Paso 1: soldar con filete en las primeras tres caras



Paso 2: soldar la cuarta cara con soldadura de botn



Aprovechar los incrementos de esfuerzos que permiten los reglamentos para las cargas accidentales.

Aprovechar la reduccin de carga viva en reas grandes cuando aplique segn Reglamento.



Disear largueros trabajando en seccin compuesta.

Hacer una buena seleccin de la orientacin de los largueros (paralelos al lado largo (1.25a


Alternativa 1: tornillos a doble cortante



Alternativa 2: tornillos a cortante simple



Conexin sesgada a cortante



Especificar soldaduras de filete en lugar de penetracin completa cuando sea posible.



Conexin a momento tipo end-plate

Placas de mun soldadas a columna con filete



Placas de mun soldadas a columna con soldadura de penetracin

Conexin a momento tipo end-plate



Unin de patines del perfil al end-plate

Con soldadura de filete para patines de poco espesor



Unin de patines del perfil al end-plate

Con soldadura de penetracin para patines de gran espesor



Indicar soldaduras de filete que pueden realizarse en una sola pasada con mquinas de soldadura automtica cuando sea posible.

Ejemplo: seccin constante o variable de tres placas (de alma delgada) para naves industriales.



Seccin de tres placas de alma delgada

Soldadura de filete por un solo lado



Seccin constante de tres placas de alma delgada





Seccin variable de tres placas de alma delgada



Seccin de tres placas de alma gruesa

Soldadura de filete por los dos lados



No indicar ms soldadura que la realmente necesaria. As se evita sobrecalentamiento y deformacin de perfiles.

Buscar el menor nmero de empalmes de columnas posible.



Considerar la posibilidad de utilizar una seccin ms rgida para evitar la colocacin de atiesadores

Especificar refuerzo en almas de trabes en zona de huecos para instalaciones slo donde realmente se requiera.

Tratar de utilizar perfiles HSS para contraventeo de marcos.



Detalle de conexin de contraventeo con perfil HSS

Conexin en zona de nudo viga-columna



Conexin con placa (tipo peine)



Detalle de conexin de contraventeo con perfil HSS

Conexin con trabe al centro del claro



Elaborar un presupuesto de acuerdo a las caractersticas del proyecto estructural:

Analizar con cuidado la fabricacin y montaje.

No cobrar por kilogramo de estructura indiscriminadamente. Cobrar de acuerdo a la facilidad de fabricacin y montaje del proyecto.

I. Fabricante de estructura metlica



Estudiar una buena estrategia de fabricacin:

a) Comprar con tiempo de anticipacin los materiales requeridos (de preferencia cortados a la medida), o bien fabricar con anticipacin los perfiles de tres placas.

b) Establecer un orden de fabricacin con el programa administrador de proyectos.

c) Dar el seguimiento del proceso de fabricacin con el mismo programa.



Acordar con el cliente quien va a fabricar y colocar algunos accesorios metlicos como son:

Guas para elevadores Anclas Fijacin para precolados Etc.



Acordar con el cliente las caractersticas del recubrimiento (pintura) de los perfiles.

Negociar con el estructurista el uso de agujeros oblongos en conexiones con elementos de concreto (muros, columnas).



Estudiar una buena estrategia de montaje con el auxilio del programa administrador de proyectos:

Orden de montaje de las piezas Ubicacin de la(s) gra(s) Coordinacin con contratistas de obra

civil.



Utilizar tornillos de tensin controlada o arandelas indicadoras de torque.



CONCLUSIONES

Cada vez los proyectos son ms complejos y el tiempo para llevarlos a cabo es ms corto.

Slo con procesos automatizados es posible ajustarse al ritmo dinmico y a la precisin que exigen los proyectos actuales.

El cliente debe convencerse de las ventajas que actualmente ofrece la tecnologa, no slo para la fabricacin de estructuras metlicas, sino para mejorar el comportamiento de las mismas.


CONCLUSIONES


CONCLUSIONES

Es importante conscientizar al ingeniero estructurista para que adecue sus diseos de manera que se puedan aplicar al mximo los procesos de fabricacin automatizada.

El fabricante de estructura metlica debe invertir en la compra de equipos y programas de computo que faciliten las labores de fabricacin y montaje, as como el control del proyecto.

Al considerar todo lo anterior, los proyectos podrn abaratarse y realizarse en mucho menos tiempo.


Quien no logre adaptarse a los avances tecnolgicos de hoy en da ser menos competitivo y tarde o temprano estar condenado a desaparecer.

CONCLUSIONES

CONSTRUCCION EN ACERO EN MXICO: Desafos y CompetitividadANTECEDENTESPgina 3Pgina 4Pgina 5Pgina 6Pgina 7Pgina 8Pgina 9VENTAJAS DEL ACEROPgina 11TENDENCIAS ACTUALES DE DISEOPgina 13Pgina 14AVANCES DE LA TECNOLOGAPROGRAMAS PARA ANLISIS Y DISEOPgina 17Pgina 18Pgina 19Pgina 20PROGRAMAS PARA PLANOS DE TALLERPgina 22Pgina 23Pgina 24Pgina 25Pgina 26Pgina 27Pgina 28Pgina 29FABRICACIN CON TCNICAS CNCPgina 31Pgina 32Pgina 33Pgina 34Pgina 35Pgina 36Pgina 37Pgina 38Pgina 39Pgina 40Pgina 41Pgina 42Pgina 43Pgina 44Pgina 45Pgina 46Pgina 47Pgina 48Pgina 49Pgina 50ADMINISTRADOR DE PROYECTOS (Project Manager)Pgina 52Pgina 53Pgina 54Pgina 55CMO LOGRAR UN PROYECTO MS EFICIENTE?Pgina 57Pgina 58Pgina 59Pgina 60Pgina 61Slide 62Slide 63Slide 64Slide 65Slide 66Slide 67Pgina 68Pgina 69Pgina 70Pgina 71Slide 72Slide 73Slide 74Slide 75Slide 76Slide 77Pgina 78Slide 79Slide 80Slide 81Slide 82Pgina 83Pgina 84Slide 85Slide 86Slide 87Slide 88Slide 89Slide 90Pgina 91Pgina 92Pgina 93Slide 94Slide 95Slide 96Slide 97Pgina 98Pgina 99Pgina 100Pgina 101Pgina 102Pgina 103Pgina 104Pgina 105Pgina 106Pgina 107Pgina 108Pgina 109CONCLUSIONESPgina 111Pgina 112Pgina 113Pgina 114

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