Los costos específicos del proyecto son una decisión temprana clave

Costo del acero estructural y precios de los materiales en el levantamiento de una construcción metálica

Servicio complejo de enrutamiento entre y a través de vigas de acero

El costo es una consideración fundamental en la selección del material y la forma del marco estructural, que es una decisión temprana clave en el proceso de diseño. Esta selección debe basarse en los costos específicos del proyecto, y el desafío para el consultor de costos es reconocer y conciliar las fluctuaciones en los precios de los materiales en relación con los datos de precios de licitación devueltos, todo en el contexto de información de diseño disponible limitada durante las primeras estimaciones.

Este artículo describe una serie de factores de costo clave que deben tenerse en cuenta para hacer que las tasas de cuadros de acero sean específicos del proyecto, y proporciona orientación sobre los rangos de costos actuales para diferentes tipos de edificios y ubicaciones. Mediante la identificación de los factores clave relevantes para cada proyecto y el ajuste de las tasas típicas en consecuencia, se puede mejorar significativamente la precisión de la estimación del presupuesto del acero estructural.

Introducción en las decisiones sobre la elección y la forma del material al principio del proceso de diseño

Para la mayoría de los proyectos, la decisión sobre la elección y la forma del material de la estructura ocurre al principio del proceso de diseño, a menudo sobre la base de principios de diseño tempranos, información limitada y costos presupuestarios. Una vez seleccionado, es poco probable que cambie el material del marco, ya que hacerlo puede tener implicaciones significativas en el programa debido al impacto consecuente en el diseño de otros elementos importantes, como revestimiento, instalaciones de servicio , etc.

Si bien la decisión sobre el tipo de estructura para la mayoría de los desarrollos no se basará solo en el costo, es una consideración clave en el proceso de toma de decisiones y es vital para apoyar la toma de decisiones informada con una indagación realista de costos en esta etapa temprana, antes de refinar durante el proceso, etapas de diseño detallado . Esta es una tarea desafiante ya que el costo del acero estructural puede fluctuar a través del ciclo económico, y la conciliación de la información de precios de materiales con los precios de licitación devueltos, no siempre es sencilla. Los costos de los marcos de acero también se ven muy afectados por los factores de costos clave específicos del proyecto, como el programa, el acceso, los tramos y la forma del edificio, lo que dificulta el ajuste preciso de las tarifas recientemente licitadas o los modelos de costos.

Para aquellos con experiencia previa limitada en la construcción con armazón de acero, las características únicas del sector pueden no ser evidentes de inmediato.

Las historias anecdóticas apuntan a decisiones de diseño que se toman sobre la base de tasas históricas de acero no ajustadas o mal ajustadas, lo que sugiere que las complejidades de la industria y la importancia de los factores clave de costos no necesariamente se entienden ampliamente.

La alta cuota de mercado de acero para edificios de varios pisos de alrededor del 65% y una revisión de las tendencias recientes de la industria, resaltan la importancia de mantener el asesoramiento de costos actual y probado en el mercado, para la construcción de acero estructural. Mediante la consideración de una serie de factores clave y la consulta con el mercado y la cadena de suministro, la estimación del presupuesto del acero estructural, se puede adaptar rápida y exitosamente a proyectos específicos.

La importancia del precio realista del acero

Como la selección del material de la estructura es una decisión de diseño clave e impacta en tantos elementos de construcción relacionados : cimientos, acabados, proporción de pared a piso y revestimiento por nombrar solo algunos, una vez que se ha tomado la decisión y el diseño ha progresado, es disruptivo y generalmente abortivo para hacer cambios fundamentales en el tipo o forma del cuadro.

Hacerlo implicaría volver a las etapas de diseño ya completadas e involucrará la mayoría de las disciplinas de diseño. Cuando hay que mantener un programa, esto es casi imposible de lograr. Por lo tanto, aunque el período de tiempo para identificar y seleccionar el marco de mejor valor no es largo, no debe apresurarse.

Por lo tanto, por su propia naturaleza, la decisión se basa comúnmente en propuestas de diseño de esquema, con una cantidad limitada de información disponible para el consultor de costos.

Cuando las estimaciones presupuestarias iniciales de los costos de la estructura de acero no son realistas, se puede seleccionar la solución de marco incorrecta a un costo más alto no solo de la estructura sino también de los elementos de construcción relacionados. También puede tener un efecto sobre la capacidad de construcción, la logística y el programa de construcción, ya que la construcción del marco es una actividad de ruta crítica.

Aprovechar al máximo la información disponible

En las primeras etapas de diseño de cualquier proyecto, los modelos de costos, los puntos de referencia y los datos de costos históricos son herramientas clave utilizadas por los consultores de costos en la estimación de todos los elementos del edificio. En esta etapa, los costos elementales, incluido el del marco estructural, generalmente se expresarán como una tasa por m² basada en el área bruta del piso interno.

Los rangos de costos típicos para diferentes tipos de cuadros se pueden desarrollar a través de modelos de costos, y hay algunos rangos indicativos dados como parte de este artículo, pero ¿cómo se debe inclinar la tasa para un proyecto específico?.

En lugar de utilizar arbitrariamente la tasa más alta de un rango, es clave interrogar y comprender qué compran esas tasas y cómo se pueden adaptar los rangos estándar para adaptarse a factores específicos del proyecto. Para hacer esto con mayor precisión, el consultor de costos debe hacer preguntas relevantes al equipo de diseño y hablar con la cadena de suministro para usar esta información de manera efectiva. Esto generará una imagen del mercado actual y futuro a corto plazo, en lugar de depender de índices para ajustar las tasas de referencia o históricas.

Impulsores clave de costos

Se puede considerar que varios factores tienen un impacto clave en el precio de los marcos de acero estructural. Estos 'impulsores de costos clave' se pueden revisar como parte de los siguientes grupos :

• Función, sector y altura del edificio.
• Forma, condiciones del sitio y complejidad.
• Ubicación, logística y acceso.
• Programa, riesgo y ruta de adquisición.

Función, sector y altura del edificio

Cobertizo industrial típico de alero bajo

Las diferentes funciones de construcción en diferentes sectores tienen diferentes costos de armazón típicos debido a sus diferentes usos del espacio de piso creado. El uso del edificio influirá en las cargas de diseño consideradas por el ingeniero estructural y la función del edificio también dará como resultado diferentes requisitos para tramos claros y alturas de piso a piso.

Esto significa que el peso promedio de la estructura de acero variará entre los tipos de construcción. Por ejemplo, un edificio industrial de "cobertizo'' de alero bajo podría tener un peso de marco de 40 kg / m², mientras que una oficina del centro de la ciudad con una cuadrícula larga para evitar un bosque de columnas podría tener un peso de 90 kg / m².

El requisito de menos columnas conducirá a vigas de mayor longitud y secciones de acero más pesadas, lo que puede aumentar el peso total de la estructura y, por lo tanto, el rango de costos para el edificio.

Claramente, estos factores deben considerarse al determinar la tasa del marco estructural para las primeras estimaciones. La confirmación de los supuestos y principios de diseño con el ingeniero estructural es esencial para aclarar esto. También es importante recordar que la tasa por m² se basa en el área bruta interna del piso, que no tendrá en cuenta las variaciones en las alturas de piso a piso. Si para un proyecto específico estos están fuera del rango normal utilizado en los modelos de costo, se debe considerar una tasa más alta o más baja para adaptar las tasas indicativas al proyecto.

Complejas estructuras metálicas.

Forma, condiciones del sitio y complejidad

La complejidad de la estructura está estrechamente relacionada con la forma y función del edificio, así como con las condiciones específicas del sitio.

La forma del edificio tendrá un impacto en la regularidad de la rejilla estructural y la necesidad de introducir secciones no estándar, una amplia gama de diferentes secciones y conexiones para lograr la estabilidad estructural. Es posible que también sea necesario introducir soluciones estructurales complejas, como estructuras de transferencia y vigas fabricadas para superar las características o restricciones específicas del proyecto, como las fachadas retenidas, la adyacencia de otros edificios, las condiciones del terreno, etc.

La inclusión de secciones no estándar también aumentará la velocidad de fotogramas general ya que los costos de fabricación son más altos. Los detalles de conexión complejos también pueden afectar los costos de instalación, las tolerancias y las interfaces.

Ubicación, logística y acceso

Estructura de acero en sitio congestionado.

La ubicación de un proyecto es un factor clave en la determinación de precios y los índices están disponibles para permitir el ajuste de los datos de costos en diferentes regiones. Las variaciones en estos índices, como los índices BCIS , destacan la existencia de diferentes condiciones de mercado en diferentes regiones, que no deben pasarse por alto.

La ubicación geográfica del sitio no solo es una consideración importante, sino que también se deben revisar las características específicas del sitio. Si bien la solución de la estructura diseñada de dos edificios puede ser muy similar, la logística y los arreglos de acceso variarán significativamente entre un sitio congestionado en el centro de la ciudad y un parque empresarial aislado o un sitio de polígono industrial, o incluso entre sitios alternativos en el centro de la ciudad.

Trabajar en el centro de la ciudad o en áreas ocupadas puede significar restricciones en las horas de trabajo, ruido, entregas y grúas, todo lo cual influye en los costos de instalación y puede resultar en un programa extendido en el sitio. Como la construcción del marco es generalmente una actividad de ruta crítica, cualquier aumento en el programa de construcción tendrá un impacto asociado en el costo del proyecto.

Programa, riesgo y ruta de adquisición

Los pronósticos precisos de los costos de los armazones de acero son desafiantes debido a la incertidumbre de las condiciones económicas generales y la fluctuación de los precios de los materiales experimentados en la industria del acero en Colombia a través del ciclo económico.

Componentes del costo del marco estructural

Desglose de los costos del marco o estructura de acero para un edificio comercial típico de varios pisos

Además de comprender los generadores de costos discutidos anteriormente, también es importante apreciar los diferentes elementos que conforman el costo total del marco estructural, sus proporciones relativas típicas y la interrelación entre ellos.

A menudo se supone que una estructura con el tonelaje mínimo también tendrá el costo más bajo. Sin embargo, como muestra la figura (izquierda), el costo de la materia prima generalmente representa solo el 30-40% del costo total del marco, y los costos de fabricación también representan el 30-40%.

Para diseños de estructuras más complejas, con mayores proporciones de secciones no estándar, conexiones complejas o sistemas especializados con mayores requisitos de fabricación, es probable que la tasa general por tonelada sea mayor que para una estructura estándar.

La construcción del marco o estructura de acero generalmente representa alrededor del 10-15% del costo total del marco. Por lo tanto, es necesario considerar si hay características del edificio propuesto que afectarían significativamente el costo de la construcción, ya que esto tendrá un impacto correspondiente en el costo total del marco. La extensión de la repetición, el recuento de piezas, el tipo de conexiones que se utilizarán y el acceso pueden tener un impacto significativo en el costo de construir el marco.

Costo actual

Este artículo busca brindar algunos rangos de costos indicativos actuales para marcos de acero estructural para tres tipos de edificios clave :

• Edificios de poca altura y poca envergadura, típicamente de 2 a 4 pisos.
• Edificio de gran altura y mayor envergadura, generalmente de 10 a 15 plantas más sótano.
• Edificios industriales, divididos en aleros bajos de 6-8 my aleros altos de 10-13 m.

Todos los costos incluyen asignaciones para un núcleo de concreto. Las tarifas se han desarrollado a partir de modelos de costos de los diferentes tipos de edificios y para cada uno se ha dado el peso promedio del marco estructural.

Como ya se destacó, antes de usar tales 'rangos estándar' es importante confirmar el peso del cuadro anticipado y las variables como las alturas de piso a piso con el equipo de diseño para determinar si están por encima o por debajo del promedio y ajustar la tasa utilizado en consecuencia. Del mismo modo, todos los demás factores clave de la complejidad, las condiciones del sitio, la ubicación, la función, la logística, el programa y la estrategia de adquisición deben considerarse a su vez.

Edificios de poca altura y poca envergadura

Edificio de poca altura y poca envergadura

Los edificios de baja altura con una cuadrícula estructural regular de corto alcance son características típicas de las oficinas de parques empresariales y las instalaciones de enseñanza. Una característica clave de estos edificios es la flexibilidad, particularmente para desarrollos especulativos de parques empresariales que necesitan atraer a tantos ocupantes potenciales como sea posible.

Los edificios a menudo necesitan subdividirse fácilmente en unidades más pequeñas y tienen grandes placas de piso, por lo general son de dos a cuatro pisos y tienen alturas de piso a piso de 3.75-4m. Estos edificios generalmente tendrán una cuadrícula uniforme de 6-9 m que proporciona espacio en gran parte libre de columnas y alturas relativamente altas de piso a piso.

La falta de estructuras de acero complejas necesarias para construir la cuadrícula regular contribuye a mantener bajo el peso promedio del marco o estructura de acero, generalmente 50-60 kg / m2, incluidos los accesorios, pero esta categoría puede cubrir muchos tipos de edificios y funciones. Por lo tanto, esta suposición central debe revisarse con el equipo de diseño. Debido a la naturaleza de baja altura de estos edificios, los requisitos de protección contra incendios no son tan onerosos como para los desarrollos de gran altura y la protección contra incendios de 30-60 minutos se consideraría estándar.

Edificios de gran altura y mayor envergadura

Proyecto de edificio de varios pisos

La construcción de gran altura (10-15 pisos) es una característica típica de la construcción del centro de la ciudad. Estos edificios a menudo requerirán tramos de rejilla estructural más largos para lograr más espacio abierto en las áreas de piso alquilables, lo que aumenta el peso del marco de acero. Para maximizar las alturas de piso a techo y aumentar la flexibilidad para el equipamiento del edificio, se pueden adoptar vigas celulares con aberturas a través de la red para la distribución de servicios.

Los edificios del centro de la ciudad generalmente se construyen en sitios confinados o irregulares existentes, lo que influye en la forma del edificio y es probable que evite el uso de una cuadrícula de columna regular y puede alterar las placas del piso en los pisos superiores. En los esquemas de uso mixto, las estructuras de transferencia pueden reducir las cuadrículas más amplias de oficinas o áreas comerciales en niveles inferiores a una cuadrícula residencial más racionalizada en los pisos superiores.

Todos estos factores contribuyen a un mayor peso promedio del marco de acero, típicamente 75-90 kg / m², incluidos los accesorios y, junto con la mayor complejidad, dan como resultado rangos de costos de marco estructural significativamente más altos que para los edificios más bajos y más simples.

El rango de tarifas indicado aplicable para edificios de hasta aproximadamente 15 pisos, comienzan a tener menos comparables en términos de puntos de referencia y es probable que tengan una proporción mucho mayor de elementos complejos, secciones de secciones no estándar y logística complicada, especialmente cuando se construyen en sitios estrechos en el centro de la ciudad. El rango de tasas para edificios altos puede ser 15-20% más alto que el límite superior del rango estándar.

Edificios industriales

Cobertizo industrial de aleros altos

Los edificios industriales pueden abarcar una variedad de usos, incluidos almacenes, tiendas minoristas no alimentarias, parques científicos y centros de distribución.

La forma de construcción más común es un almacén de una sola planta con proporciones variables de espacio de oficina en el entresuelo del primer piso . El marco estructural tradicional para un edificio industrial es un marco de portal de acero, ya que la flexibilidad del espacio interno es una prioridad, ya que requiere espacios de columna regulares y largos para un área interna despejada.

Sin embargo, puede haber variantes en el diseño del la estructura de marco estándar. Por ejemplo, un marco de portal de acero que incorpore luces del norte necesitaría consideración al ajustar los rangos de costo estándar.

Los requisitos de protección contra incendios también pueden considerarse como parte de los costos de los marcos o estructuras de edificios industriales. La situación más común en la que se requiere protección contra incendios en edificios de una sola planta, es donde es necesario satisfacer las condiciones de contorno; Este es un factor específico del proyecto que necesitará algún enlace con el equipo de diseño. Sin embargo, en general, los edificios de una sola planta no requieren protección contra incendios.

Otro factor clave para determinar el costo del marco de los edificios industriales es la altura del piso del almacén. Si bien el área bruta del piso interno puede ser la misma, el peso del marco de acero de un edificio industrial de una sola planta de aleros altos, será más alto que el de un edificio de aleros bajos, lo que resultará en un costo total de marco más alto por m².

Los pesos típicos de la estructura o marco de acero estructural para edificios de alero bajo (6-8 m de altura) son de aproximadamente 30-40 kg / m², incluidos los accesorios y aproximadamente 40-50 kg / m² para edificios de alero alto (10-13 m de alto). Sin embargo, los rangos para edificios de aleros altos, son generalmente más amplios que para edificios de aleros bajos, ya que pueden tener una proporción mucho más alta de áreas de piso superior, en hasta 3 niveles de entrepiso; Por lo tanto, los cuadros para estos edificios deben analizarse cuidadosamente de forma individual.

Planificación de costos a través de las etapas de diseño

Un componente clave del costo de cualquier tipo de edificio es el marco (estructura) que, para edificios de varios pisos, representa aproximadamente el 10% del costo total del edificio. La precisión de cualquier ejercicio de costeo depende del nivel de información de diseño en el que se basa. A medida que se desarrolla el diseño y se dispone de más información, aumenta la medida en que se puede detallar el costo.

Etapa 1 - 2

El presupuesto establecido en las primeras etapas del diseño debe reflejar el costo final de construcción a pesar de que hay información limitada disponible. Esto significa que las tasas utilizadas durante esta fase deben incluir elementos que aún no son cuantificables.

En esta etapa crítica del proyecto, se lleva a cabo gran parte de la toma de decisiones sobre el método de construcción del marco estructural. El diseño del marco de acero se representa como un peso relativo (kg / m2 ) en lugar de un diseño de estructura con tamaños de viga. Los costos y tasas basados ​​en una intención de diseño de kg / m2 deben considerar lo siguiente :

• La cantidad de acero basada en el área bruta interna del piso o áreas relativas que cubre el marco (estructura) de acero, que dependerá del tipo de edificio y los requisitos de carga.
• Cómo los puntos de referencia kg / m2 contra edificios similares.
• Si la cantidad de acero (kg / m2 ) representa herrajes y de acero-acero a conexiones o si una asignación adicional necesita ser hecho.
• La mezcla potencial de miembros de acero : columnas, vigas, fabricados / secciones, etc.
• Consideración del método de protección contra incendios y la clasificación de incendios.
• Detalles no estándar como voladizos y transferencias.
• La estrategia de montaje y elevación y si será necesario que algunos miembros se erijan con grúas móviles en lugar de grúas torre.

Además, los elementos típicos que no estarían cubiertos en la acería primaria (kg / m2 ) pero que deberán considerarse incluyen :

• Carpintería secundaria que incluye enmarcar a elevadores, elevadores y revestimientos.
• Conexiones a hormigón o estructuras existentes.

Luego de considerar todo lo anterior, se deriva una tasa de "mezcla todo" y se aplica al kg / m2 calculado. Estas tasas luego se revisarán en relación con proyectos similares y tipos de marcos de acero que proporcionan análisis en comparación con los puntos de referencia. Las pruebas de mercado también deben buscarse a través de consultas con los contratistas de la industria siderúrgica para garantizar la precisión de las tarifas, formando una base creíble para los costos del acero que se desarrollarán en las etapas de diseño posteriores.

Etapa 3-4

A medida que avanza el diseño, estará disponible información técnica del ingeniero estructural sobre el marco propuesto, lo que permitirá una cuantificación más precisa y desarrollada del costo del marco estructural, que ahora incluirá un recuento de piezas y una revisión de la evolución del diseño.

Otra información que probablemente esté disponible en esta etapa incluye :

• Dibujos que muestran la configuración del marco.
• Núcleos y muros de corte.
• Tamaños y tipos de columnas y vigas.
• Detalles de la construcción del piso.
• La estrategia para la integración de servicios mecánicos y eléctricos.

El diseño del marco estructural de acero en desarrollo se puede dividir en cuatro componentes :

• Miembros principales : soportes primarios que transportan las cargas, como vigas, columnas y armaduras.
• Miembros secundarios : aquellos que llevan cargas específicas.
• Accesorios y conexiones : arriostramientos, refuerzos y juntas que transfieren fuerzas entre los elementos estructurales.
• Artículos diversos, como carpintería temporal, cubiertas de metal para pisos compuestos, escaleras, plataformas elevadoras, ángulos de núcleo externo, rejas de grúas torre y trozos para pistas de BMU (en inglés: "Building maintenance unit", dispositivo utilizado para ayudar en el mantenimiento de grandes estructuras.).

Todavía es importante en esta etapa del proceso de diseño continuar determinando y reparando lo que no se ha incluido en los dibujos y asegurarse de que estos elementos faltantes se tengan en cuenta. Por ejemplo, no se debe pasar por alto la extensión de los miembros secundarios, ya que estos pueden representar una proporción significativa del recuento total de piezas de acero y el costo.

Para calcular el costo del marco estructural, cada uno de los componentes mencionados anteriormente tendrá una tasa por tonelada aplicada y luego totalizada. Esta tarifa debe incluir las materias primas, fabricación, construcción, protección contra incendios, ingeniería y costos de transporte.

Existen riesgos y limitaciones en la planificación de costos de acero basado en una tasa simple por tonelada, ya que esto no tiene en cuenta características específicas como vigas de tramo largo, manivelas o conos, curvatura de acero, secciones huecas, voladizos, irregularidad de la rejilla, parte posterior conexiones de apuntalamiento y movimiento, todo lo cual puede requerir un ajuste a la tasa básica de acero aplicado.

Tendencia de cuota de mercado en la construcción de varios pisos

El acero sigue siendo abrumadoramente el material de estructura estructural elegido para edificios no residenciales de varios pisos. Cifras principales de la cuota de mercado en el mercado total de edificios de varias plantas :

• 64.3% - Acero.
• 19,6% - Hormigón.
• 7.1% - Albañilería de carga.
• 4.0% - Hormigón prefabricado.
• 5.0% - Madera.

El acero ahora tiene una participación del 72.5% en el mercado de oficinas de varios pisos y una participación del 60.9% en el sector de 'otros edificios de varios pisos', que incluye venta minorista, educación, ocio y salud. Esta alta participación en el mercado se debe en parte a las ventajas de costo clave de la estructura de acero :

Placas de piso sin columnas :
El armazón de acero es un medio económico para proporcionar tramos largos sin el requisito de columnas intermedias, creando así un mayor espacio de planta abierta que es ventajoso para el alquiler de edificios de oficinas.

Adaptabilidad :
Las alteraciones de los inquilinos son considerablemente menos complejas con los edificios con estructura de acero , particularmente las alteraciones importantes, como la introducción de escaleras internas de alojamiento o espacios de doble altura.

Fabricación fuera del sitio :
Esto da como resultado una reducción en el trabajo en el sitio, lo que como consecuencia reduce los riesgos para la salud y la seguridad.

Servicios de integración :
La integración de los servicios dentro de los elementos estructurales de los edificios conduce a economías en la construcción mediante la reducción de la altura de piso a piso, que tiene un doble beneficio de reducir el revestimiento externo requerido y también reducir la pérdida de calor a través del sobre. En edificios de varios pisos, la integración de servicios puede permitir que se proporcionen pisos adicionales dentro de la misma altura total del edificio.

Ligero :
El peso reducido de un edificio con estructura de acero tiene un efecto beneficioso en el diseño de los cimientos. Permite que el edificio se construya sobre áreas de carga restringidas, como cajas de estaciones de ferrocarril y estructuras de transferencia.

Programa :
La instalación del marco de acero y su capacidad de ser prefabricado ofrece ventajas del programa debido a la certeza de entrega y la velocidad de instalación.