En Construcción.

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Montaje Directo/In Situ: Estrategias y Consideraciones en la Construcción de Estructuras Metálicas

El montaje directo, también conocido como montaje "in situ" (en el sitio), es un método de construcción de estructuras metálicas en el que los elementos estructurales individuales (vigas, columnas, diagonales, placas, etc.) se ensamblan y conectan directamente en su posición final en la obra. A diferencia del montaje por subconjuntos o módulos prefabricados, que se ensamblan parcial o totalmente en taller y luego se transportan y elevan a su posición final, el montaje directo implica la manipulación y conexión de cada pieza individual en el lugar de la construcción.

La elección entre el montaje directo y otros métodos de montaje (como el premontaje o la prefabricación) depende de varios factores, incluyendo el tamaño y la complejidad de la estructura, las condiciones del sitio, la disponibilidad de equipos de elevación, los plazos de construcción, los costos y las preferencias del constructor. El montaje directo puede ser más adecuado para estructuras pequeñas o medianas, con diseños simples y repetitivos, donde el acceso al sitio es fácil y se dispone de espacio suficiente para la manipulación de los elementos.

En Colombia, el montaje directo de estructuras metálicas es una práctica común, especialmente en proyectos de edificación de baja y mediana altura, naves industriales, bodegas y otras estructuras similares. El montaje directo debe cumplir con los requisitos establecidos en la Norma Sismo Resistente NSR-10, Título F (Estructuras Metálicas), y las normas técnicas a las que hace referencia, como la AWS D1.1 para soldadura y las especificaciones del AISC y RCSC para conexiones atornilladas.

Ventajas del Montaje Directo

• Flexibilidad: El montaje directo permite una mayor flexibilidad para adaptarse a cambios de última hora en el diseño o a imprevistos que puedan surgir durante la construcción.
• Menor costo de transporte: Al transportar elementos individuales en lugar de subconjuntos o módulos prefabricados, se pueden reducir los costos de transporte, especialmente en proyectos ubicados en zonas de difícil acceso o con restricciones de espacio.
• Menor necesidad de equipos de elevación pesados: El montaje directo puede requerir equipos de elevación menos potentes y costosos que el montaje de grandes subconjuntos o módulos.
• Adaptabilidad a condiciones del sitio: Puede ser más fácil de adaptar a terrenos irregulares o con obstáculos.
• Menor inversión inicial en equipos especializados: No requiere de grandes inversiones en equipos de premontaje en taller.

Desventajas del Montaje Directo

• Mayor tiempo de montaje en obra: El montaje directo suele ser más lento que el montaje de subconjuntos prefabricados, ya que cada elemento se debe manipular y conectar individualmente en su posición final.
• Mayor exposición a las condiciones climáticas: El montaje directo se realiza completamente en obra, por lo que está más expuesto a las inclemencias del tiempo (lluvia, viento, sol), lo que puede afectar la productividad, la calidad de la soldadura y la seguridad de los trabajadores.
• Mayor dificultad para el control de calidad: El control de calidad en el montaje directo puede ser más difícil que en el montaje de subconjuntos prefabricados, ya que las actividades de soldadura, apriete de pernos, alineación y nivelación se realizan en obra, en condiciones menos controladas que en un taller.
• Mayor riesgo de accidentes: El montaje directo implica más trabajo en altura y la manipulación de elementos individuales, lo que puede aumentar el riesgo de accidentes si no se toman las precauciones adecuadas.
• Mayor necesidad de mano de obra en obra: Requiere una mayor cantidad de mano de obra en el sitio de construcción.
• Mayor dificultad para soldar en posiciones: Es más probable tener que soldar en posiciones verticales u horizontales, que son más demandantes.

Estrategias de Montaje Directo

Existen varias estrategias para el montaje directo de estructuras metálicas, que se pueden adaptar a las características específicas de cada proyecto:

1. Montaje por Elementos Individuales (Pieza a Pieza)

Es la forma más básica de montaje directo. Cada elemento estructural (viga, columna, diagonal, etc.) se iza individualmente y se conecta a los elementos previamente montados. Este método es adecuado para estructuras pequeñas o medianas, con diseños simples y repetitivos.

2. Montaje por Paneles o Marcos

En este método, se ensamblan en el suelo pequeños paneles o marcos formados por varios elementos (por ejemplo, un panel de fachada con vigas y diagonales, o un marco de pórtico con columnas y vigas). Estos paneles o marcos se izan luego a su posición final y se conectan a la estructura principal. Este método puede acelerar el montaje y reducir el trabajo en altura.

3. Montaje Secuencial por Niveles

La estructura se monta nivel por nivel, comenzando por las columnas del primer nivel, luego las vigas y diagonales del primer nivel, y así sucesivamente. Este método es común en edificios de varios pisos.

4. Montaje por Zonas o Sectores

La estructura se divide en zonas o sectores, y cada zona se monta de forma independiente. Luego, las zonas se conectan entre sí. Este método puede ser adecuado para estructuras grandes o complejas.

5. Montaje con apuntalamiento temporal.

En algunos casos, se requiere el uso de estructuras temporales (torres, puntales, etc.) para soportar los elementos durante el montaje, hasta que la estructura sea autoestable.

Planificación del Montaje Directo

Una planificación cuidadosa es esencial para el éxito del montaje directo de estructuras metálicas. La planificación debe incluir:

• Secuencia de montaje: Definir la secuencia detallada en la que se montarán los elementos, considerando la estabilidad de la estructura durante el montaje, la accesibilidad, la disponibilidad de equipos de elevación y la minimización de los riesgos.
• Planos de montaje: Elaborar planos de montaje detallados que muestren la ubicación y orientación de cada elemento, las conexiones, las secuencias de apriete de pernos (si aplica), las soldaduras a realizar en obra y cualquier otra información relevante para el montaje.
• Selección de equipos de elevación: Seleccionar los equipos de elevación adecuados (grúas, plataformas elevadoras, manipuladores telescópicos, etc.) para cada etapa del montaje, considerando el peso y las dimensiones de los elementos, la altura de montaje, el alcance requerido y las condiciones del sitio.
• Distribución de áreas de trabajo: Definir las áreas de trabajo, las áreas de almacenamiento de materiales, las áreas de circulación de equipos y personal, y las zonas de seguridad.
• Plan de seguridad: Elaborar un plan de seguridad que identifique los riesgos asociados al montaje directo (caídas de altura, golpes por caída de objetos, atrapamientos, electrocución, etc.) y establezca las medidas de prevención y control necesarias.
• Plan de control de calidad: Definir los procedimientos de inspección y control de calidad que se aplicarán durante el montaje, incluyendo la verificación de la alineación y nivelación, la inspección de conexiones atornilladas y soldadas, la protección anticorrosiva, etc.
• Programa de montaje: Elaborar un programa de montaje detallado que establezca las fechas de inicio y finalización de cada actividad, los recursos necesarios (mano de obra, equipos, materiales) y las dependencias entre actividades.
• Coordinación con otros oficios: Coordinar las actividades de montaje con otros oficios que intervengan en la obra (encofradores, instaladores de cerramientos, etc.) para evitar interferencias y retrasos.

Consideraciones de Seguridad en el Montaje Directo

El montaje directo de estructuras metálicas es una actividad de alto riesgo, por lo que la seguridad debe ser una prioridad absoluta. Algunas consideraciones de seguridad importantes incluyen:

• Trabajo en altura: Implementar medidas para prevenir caídas de altura, como el uso de plataformas elevadoras, andamios, líneas de vida, arneses de seguridad y redes de seguridad.
• Izaje de cargas: Asegurar que los equipos de elevación estén en buenas condiciones y sean operados por personal calificado. Verificar que las eslingas, estrobos y otros accesorios de izaje sean adecuados para la carga a levantar. Delimitar y señalizar las áreas de izaje.
• Manipulación de elementos: Utilizar técnicas y equipos adecuados para la manipulación de los elementos estructurales, evitando sobreesfuerzos y movimientos bruscos.
• Protección contra caídas de objetos: Utilizar redes de seguridad, barreras o cubiertas para proteger a los trabajadores y al público de la caída de objetos desde altura.
• Soldadura: Implementar medidas para prevenir incendios y explosiones durante la soldadura, como la protección de materiales inflamables, la ventilación adecuada y la disponibilidad de extintores. Proteger a los soldadores de la radiación del arco, los humos y las salpicaduras.
• Electricidad: Asegurar que las instalaciones eléctricas temporales sean seguras y cumplan con las normas. Utilizar herramientas eléctricas con doble aislamiento y protección diferencial.
• Orden y limpieza: Mantener el área de trabajo limpia y ordenada para evitar tropiezos, caídas y otros accidentes.
• Capacitación: Asegurar que todo el personal involucrado en el montaje esté debidamente capacitado en los procedimientos de trabajo seguro, el uso de equipos de protección personal y la identificación y control de riesgos.
• Condiciones climáticas: Suspender el montaje en caso de fuertes vientos, lluvia intensa o tormentas eléctricas.
• Permisos de trabajo: Obtener los permisos de trabajo necesarios antes de iniciar las actividades de montaje.

Control de Calidad en el Montaje Directo

El control de calidad en el montaje directo debe abarcar todos los aspectos del proceso, desde la recepción de los materiales hasta la entrega final de la estructura. Algunas actividades de control de calidad clave incluyen:

• Inspección de materiales recibidos: Verificar que los materiales (acero, pernos, pinturas, etc.) cumplan con las especificaciones y normas aplicables, y que cuenten con los certificados de calidad correspondientes.
• Verificación de la cimentación: Asegurar que la cimentación esté correctamente nivelada y que los pernos de anclaje estén correctamente ubicados y alineados.
• Verificación de la alineación, plomo y nivelación: Controlar que los elementos estructurales se monten en la posición correcta, con la orientación y el plomo especificados en los planos.
• Inspección de conexiones atornilladas: Verificar que los pernos se hayan instalado y apretado correctamente, según el método de apriete especificado.
• Inspección de conexiones soldadas: Verificar la calidad de las soldaduras realizadas en obra, mediante inspección visual y ensayos no destructivos (END).
• Verificación de la protección anticorrosiva: Asegurar que se haya aplicado el sistema de protección anticorrosiva especificado y que cumpla con los requisitos de calidad.
• Inspección final: Realizar una inspección final de la estructura montada para verificar que cumple con todos los requisitos de calidad.
• Documentación: Registrar todas las actividades de control de calidad en los formatos correspondientes, incluyendo los resultados de las inspecciones y ensayos, las no conformidades detectadas y las acciones correctivas tomadas.

Montaje Directo vs. Premontaje (Prefabricación)

Como se mencionó, el montaje directo se diferencia del premontaje (o prefabricación) en que los elementos se ensamblan directamente en su posición final en la obra, en lugar de ensamblarse previamente en taller o en el suelo.

El premontaje implica la fabricación y ensamblaje de subconjuntos o módulos estructurales en un taller o en un área designada en la obra, antes de su elevación e instalación en la estructura. Estos subconjuntos pueden incluir vigas y columnas conectadas, paneles de fachada, marcos completos, o incluso módulos tridimensionales completos.

Ventajas del Premontaje (Prefabricación)

• Mayor calidad: El premontaje en taller permite un mejor control de calidad, ya que las actividades de soldadura, apriete de pernos y aplicación de recubrimientos se realizan en un entorno controlado.
• Mayor productividad: El premontaje puede ser más rápido y eficiente que el montaje directo, ya que se pueden utilizar equipos y herramientas especializadas, y se pueden realizar varias tareas simultáneamente.
• Menor tiempo de montaje en obra: Al reducir la cantidad de trabajo que se debe realizar en obra, se puede acortar significativamente el tiempo total de construcción.
• Menor riesgo de accidentes: El premontaje reduce el trabajo en altura y la manipulación de elementos individuales, lo que disminuye el riesgo de accidentes.
• Menor impacto de condiciones climáticas: Al realizarse en taller, no se ve afectado por lluvia, viento, etc.

Desventajas del Premontaje (Prefabricación)

• Mayor costo de transporte: El transporte de subconjuntos o módulos prefabricados puede ser más costoso que el transporte de elementos individuales, especialmente si se requieren vehículos especiales o escoltas.
• Necesidad de equipos de elevación más potentes: El premontaje requiere equipos de elevación más potentes y costosos para levantar e instalar los subconjuntos o módulos.
• Limitaciones de tamaño y peso: El tamaño y el peso de los subconjuntos o módulos prefabricados están limitados por la capacidad de los equipos de transporte y elevación, y por las restricciones de acceso al sitio.
• Menor flexibilidad: El premontaje es menos flexible que el montaje directo para adaptarse a cambios de última hora en el diseño o a imprevistos en la obra.
• Requiere mayor planificación y coordinación: El premontaje requiere una planificación y coordinación más detalladas entre el diseño, la fabricación, el transporte y el montaje.

La decisión entre montaje directo y premontaje (o una combinación de ambos) debe basarse en un análisis cuidadoso de las características específicas de cada proyecto.

Consideraciones para Colombia y Bogotá

• NSR-10: Cumplir con los requisitos del Título F para el montaje de estructuras metálicas, independientemente del método de montaje utilizado.
• Disponibilidad de equipos: Considerar la disponibilidad de equipos de elevación adecuados en Colombia y en Bogotá, especialmente para el montaje de subconjuntos prefabricados.
• Condiciones del sitio: Evaluar las condiciones del sitio (espacio disponible, acceso, terreno) para determinar la viabilidad del montaje directo o del premontaje.
• Mano de obra: Considerar la disponibilidad de mano de obra calificada para el montaje de estructuras metálicas en Colombia y en Bogotá.
• Transporte: En Bogotá, las restricciones de movilidad y el tráfico pueden dificultar el transporte de elementos grandes.
• Sismicidad: En Bogotá, al ser zona de riesgo sísmico, se deben considerar las implicaciones del método de montaje en el comportamiento sísmico de la estructura.

Tabla: Montaje Directo vs. Premontaje

Tabla: Estrategias de Montaje Directo

Ejemplo: Lista de Verificación para Montaje Directo

Tabla: Consideraciones de Seguridad