En Construcción.

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Montaje Combinado: Integrando Diversas Técnicas para la Construcción Eficiente de Estructuras Metálicas

El montaje combinado, como su nombre lo indica, se refiere a la estrategia de construcción de estructuras metálicas que integra dos o más métodos o técnicas de montaje diferentes en un mismo proyecto. En lugar de utilizar un único método de montaje (como el montaje directo con grúas móviles, el montaje modular o el montaje con cables y torres de apoyo), el montaje combinado aprovecha las ventajas de cada técnica para optimizar el proceso constructivo, adaptarse a las características específicas del proyecto y superar las limitaciones de cada método individual.

La decisión de utilizar un montaje combinado y la selección de las técnicas a integrar dependen de varios factores, como:

• Tamaño y complejidad de la estructura: Estructuras grandes y complejas a menudo requieren una combinación de técnicas de montaje para optimizar el proceso.
• Diseño de la estructura: El diseño de la estructura puede influir en la selección de los métodos de montaje. Por ejemplo, una estructura con elementos prefabricados puede requerir el uso de grúas para izar los módulos, mientras que los elementos de conexión se pueden montar mediante montaje directo.
• Condiciones del sitio: El espacio disponible, el acceso, el tipo de terreno y la presencia de obstáculos pueden determinar la viabilidad de diferentes métodos de montaje.
• Disponibilidad de equipos: La disponibilidad de grúas, sistemas de elevación hidráulica, equipos de montaje manual y otros equipos puede influir en la selección de las técnicas de montaje.
• Plazos de construcción: La necesidad de acelerar el proceso de construcción puede llevar a la utilización de técnicas de montaje más rápidas, como el premontaje o el montaje modular, en combinación con técnicas más tradicionales.
• Costos: Se debe buscar la combinación de técnicas de montaje que sea más eficiente en términos de costos, considerando los costos de los equipos, la mano de obra, el transporte y los materiales.
• Seguridad: Se debe evaluar el riesgo.

El montaje combinado requiere una planificación y coordinación aún más rigurosas que el montaje con un único método, ya que se deben integrar diferentes equipos, procedimientos y personal. Es fundamental contar con un equipo de ingeniería y montaje experimentado que pueda diseñar y ejecutar un plan de montaje combinado de forma segura y eficiente.

En Colombia, el montaje combinado de estructuras metálicas se utiliza en una variedad de proyectos, desde edificios de gran altura hasta puentes y plantas industriales. La NSR-10, en su Título F, no restringe el uso de montajes combinados, siempre y cuando se cumplan todos los requisitos de diseño, seguridad y calidad establecidos en la norma y en las normas técnicas a las que hace referencia.

Ejemplos de Montaje Combinado

Algunos ejemplos comunes de montaje combinado de estructuras metálicas incluyen:

• Montaje de edificios de gran altura: Se puede utilizar una grúa torre para el montaje de la estructura principal (columnas y vigas) hasta una cierta altura, y luego utilizar grúas móviles o sistemas de elevación hidráulica para izar y colocar elementos prefabricados (paneles de fachada, módulos de baños, etc.) o equipos pesados (unidades de aire acondicionado, transformadores) en los pisos superiores.
• Montaje de puentes: Se puede utilizar el método de lanzamiento incremental (deslizamiento) para construir el tablero del puente por secciones en una zona adyacente al sitio final, y luego utilizar grúas o sistemas de elevación hidráulica para izar y colocar las secciones del tablero en su posición definitiva. También se puede construir el tablero por dovelas, utilizando grúas o carros de avance, y luego utilizar cables y torres de apoyo para el tensado final de los cables (en el caso de puentes atirantados).
• Montaje de naves industriales: Se pueden prefabricar marcos de pórtico completos en taller y luego izarlos a su posición con grúas móviles. Los elementos secundarios (correas, riostras) se pueden montar utilizando equipos de elevación ligeros o incluso manualmente.
• Montaje de estructuras con elementos prefabricados y elementos montados in situ: Se pueden prefabricar algunos elementos de la estructura (como vigas, columnas o paneles) en taller, y luego montarlos en obra utilizando grúas o sistemas de elevación hidráulica. Los elementos de conexión o los elementos que no se pueden prefabricar se montan in situ, utilizando técnicas de montaje directo.
• Montaje de estructuras con diferentes tipos de conexiones: Se pueden utilizar conexiones soldadas en taller para la fabricación de subconjuntos y conexiones atornilladas en obra para la unión de los subconjuntos.

Ventajas del Montaje Combinado

• Optimización del proceso constructivo: Permite aprovechar las ventajas de cada método de montaje y superar las limitaciones de cada uno individualmente.
• Mayor eficiencia: Puede reducir el tiempo total de construcción, al combinar técnicas de montaje rápidas (como el premontaje) con técnicas más flexibles (como el montaje directo).
• Reducción de costos: Puede generar ahorros en los costos de mano de obra, equipos, transporte y materiales, al optimizar el uso de los recursos.
• Mayor seguridad: Puede reducir los riesgos asociados al montaje, al permitir la realización de ciertas actividades en taller, en condiciones más controladas.
• Adaptabilidad: Se puede adaptar a una amplia variedad de proyectos y condiciones de sitio.
• Mayor calidad: Al permitir el premontaje en taller, se puede lograr una mayor calidad en las uniones.

Desafíos del Montaje Combinado

• Mayor complejidad en la planificación y coordinación: Requiere una planificación y coordinación más detalladas y rigurosas que el montaje con un único método, ya que se deben integrar diferentes equipos, procedimientos y personal.
• Necesidad de mayor experiencia y conocimiento técnico: Requiere un equipo de ingeniería y montaje con experiencia en diferentes técnicas de montaje y con un buen conocimiento de las normas y especificaciones aplicables.
• Mayor riesgo de errores: Si no se planifica y coordina adecuadamente, el montaje combinado puede aumentar el riesgo de errores, retrasos y sobrecostos.
• Interfaces entre diferentes métodos: Se debe prestar especial atención a las interfaces entre los diferentes métodos de montaje, para asegurar la compatibilidad y la correcta transferencia de cargas.

Planificación del Montaje Combinado

La planificación del montaje combinado es un proceso crucial que debe realizarse con anticipación y que debe involucrar a todos los actores relevantes (diseñador estructural, fabricante, montador, proveedores de equipos, etc.). La planificación debe abarcar los siguientes aspectos:

• Definición de la estrategia de montaje: Seleccionar las técnicas de montaje a utilizar (montaje directo, premontaje, montaje modular, montaje con cables y torres, montaje deslizante, etc.) y definir cómo se combinarán estas técnicas en el proyecto.
• Secuencia de montaje: Establecer la secuencia detallada en la que se montarán los elementos, considerando la estabilidad de la estructura durante el montaje, la accesibilidad, la disponibilidad de los equipos, la minimización de los riesgos y la optimización del tiempo de construcción. La secuencia de montaje debe ser compatible con el diseño estructural y debe asegurar que la estructura sea autoestable en cada etapa.
• 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, y cualquier otra información relevante para el montaje. Se deben elaborar planos de montaje específicos para cada etapa y para cada técnica de montaje utilizada.
• Plan de izaje (si aplica): Si se utilizan grúas u otros equipos de elevación, se debe elaborar un plan de izaje detallado para cada operación de elevación.
• Plan de transporte (si aplica): Si se utilizan elementos prefabricados o módulos, se debe planificar el transporte de estos elementos desde el taller hasta la obra.
• Programa de montaje: Elaborar un programa de montaje detallado que establezca las fechas de inicio y finalización de cada actividad, los recursos necesarios y las dependencias entre actividades. El programa debe ser coordinado con los programas de fabricación, transporte y otros oficios que intervengan en la obra.
• Análisis estructural: Realizar un análisis estructural de la estructura en cada etapa del montaje para verificar su estabilidad y resistencia bajo las cargas de montaje.
• Plan de seguridad: Elaborar un plan de seguridad específico para el montaje combinado, que identifique los riesgos asociados a cada técnica de montaje 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.
• Coordinación: Establecer mecanismos de coordinación entre los diferentes equipos de trabajo y especialidades.

Control de Calidad en el Montaje Combinado

El control de calidad en el montaje combinado debe ser riguroso y abarcar todas las etapas del proceso, desde la fabricación de los elementos hasta su instalación final en la estructura. Algunas actividades de control de calidad clave incluyen:

• Inspección de materiales: Verificar que los materiales utilizados (acero, pernos, pinturas, etc.) cumplan con las especificaciones y normas aplicables, y que cuenten con los certificados de calidad correspondientes.
• Control de calidad en la fabricación (en taller): Si se utilizan elementos prefabricados o módulos, se debe realizar un control de calidad exhaustivo durante la fabricación en taller, incluyendo la inspección dimensional y geométrica, la inspección de soldaduras, la verificación de la protección anticorrosiva, la verificación de las instalaciones, etc.
• Inspección de los elementos prefabricados antes del transporte: Verificar que los elementos prefabricados estén completos, que no tengan daños y que estén correctamente embalados y protegidos para el transporte.
• Inspección de los elementos al recibirlos en obra: Verificar que los elementos no hayan sufrido daños durante el transporte.
• Verificación de la cimentación y los puntos de apoyo: Asegurar que la cimentación esté correctamente nivelada y que los puntos de apoyo para los elementos estén en la posición correcta.
• Control de la alineación, plomo y nivelación: Verificar que los elementos se monten en la posición correcta, con la orientación y el plomo especificados en los planos. Utilizar equipos topográficos, niveles, plomadas o láseres para esta verificación.
• Inspección de las conexiones: Verificar que las conexiones atornilladas se hayan apretado correctamente, según el método de apriete especificado, y que las soldaduras cumplan con los requisitos de calidad. Realizar inspecciones visuales y ensayos no destructivos (END) según se requiera.
• Verificación de la protección anticorrosiva: Asegurar que se haya aplicado el sistema de protección anticorrosiva especificado y que cumpla con los requisitos de espesor y adherencia.
• Inspección final: Realizar una inspección final de la estructura montada para verificar que cumple con todos los requisitos de calidad y seguridad.
• Documentación: Registrar todas las actividades de control de calidad, incluyendo los resultados de las inspecciones y ensayos, las no conformidades detectadas y las acciones correctivas tomadas. Se deben utilizar formatos de registro específicos para cada etapa del montaje y para cada técnica de montaje utilizada.

Seguridad en el Montaje Combinado

La seguridad es un aspecto fundamental en el montaje combinado de estructuras metálicas, ya que se integran diferentes técnicas de montaje, cada una con sus propios riesgos. Se deben implementar medidas de seguridad específicas para cada técnica de montaje utilizada, y se debe asegurar una coordinación efectiva entre los diferentes equipos de trabajo.

Algunas consideraciones generales de seguridad en el montaje combinado incluyen:

• Plan de seguridad integral: Elaborar un plan de seguridad que abarque todas las técnicas de montaje a utilizar y que considere los riesgos específicos de cada una.
• Capacitación: Asegurar que todo el personal involucrado en el montaje combinado esté debidamente capacitado en los procedimientos de trabajo seguro, el uso de equipos de protección personal (EPP) y la identificación y control de riesgos.
• Comunicación y coordinación: Establecer canales de comunicación claros y efectivos entre los diferentes equipos de trabajo y especialidades (montadores, soldadores, operadores de grúa, señaleros, inspectores, etc.). Realizar reuniones de coordinación periódicas para discutir el progreso del montaje, los riesgos identificados y las medidas de seguridad a implementar.
• Supervisión: Contar con supervisores competentes y experimentados que supervisen las actividades de montaje y aseguren el cumplimiento de las normas de seguridad.
• Permisos de trabajo: Obtener los permisos de trabajo necesarios antes de iniciar las actividades de montaje, especialmente para trabajos en altura, trabajos con soldadura y trabajos con equipos de elevación.
• Inspecciones: Realizar inspecciones periódicas de los equipos, herramientas y áreas de trabajo para verificar que cumplen con las condiciones de seguridad.
• Señalización: Delimitar y señalizar claramente las áreas de trabajo, las zonas de riesgo y las vías de circulación.

Consideraciones para Colombia y Bogotá

• NSR-10: Cumplir con los requisitos del Título F, y las normas a las que hace referencia.
• Disponibilidad de equipos: Considerar la disponibilidad de los diferentes equipos de montaje (grúas, sistemas de elevación hidráulica, equipos de montaje manual, etc.) en Colombia y en Bogotá.
• Mano de obra: Asegurar la disponibilidad de mano de obra calificada y experimentada en las diferentes técnicas de montaje a utilizar.
• Condiciones del sitio: Evaluar las condiciones del sitio (espacio disponible, acceso, terreno) para determinar la viabilidad de las diferentes técnicas de montaje.
• Regulaciones locales: Cumplir con las regulaciones locales de la Alcaldía de Bogotá en cuanto a permisos, horarios de trabajo, ruido, etc.
• Sismicidad: Considerar el diseño sismorresistente en todas las etapas.

Tabla: Ejemplos de Combinaciones de Métodos de Montaje

Tabla: Consideraciones para la Selección de Métodos Combinados

Ejemplo de Lista de Verificación para Montaje Combinado (Simplificada)

Ejemplos Adicionales de Montaje Combinado

Ejemplo 1: Edificio de Oficinas con Núcleo de Concreto y Estructura Metálica

En este caso, se podría combinar:

• Construcción del núcleo de concreto: Cimbras deslizantes o trepadoras.
• Montaje de la estructura metálica principal: Grúa torre (si la altura lo permite) o grúas móviles.
• Montaje de losas: Premontaje de paneles de losa en el suelo y elevación con grúa, o uso de placa colaborante (steel deck) con vertido de concreto in situ.
• Montaje de fachada: Paneles prefabricados izados con grúa o plataformas elevadoras.
• Montaje de elementos secundarios: Montaje manual o con equipos de elevación ligeros.

Ejemplo 2: Puente con Arco Metálico y Tablero de Concreto

Aquí se podría combinar:

• Montaje del arco metálico: Segmentos del arco premontados en taller y elevados con grúas de gran capacidad o strand jacks. Se podrían utilizar torres de apoyo temporales y cables.
• Montaje del tablero: Puede ser un tablero de concreto construido con cimbra autolanzable, o dovelas prefabricadas de concreto o metálicas izadas con grúa o carro de avance.
• Tensado de cables (si es atirantado o colgante): Strand jacks o sistemas hidráulicos especiales.

Ejemplo 3: Ampliación de una Nave Industrial Existente

Se podría combinar:

• Montaje de la nueva estructura: Grúas móviles o pórticos de elevación.
• Conexión a la estructura existente: Montaje manual o con equipos de elevación ligeros, con posible apuntalamiento de la estructura existente.
• Deslizamiento de equipos pesados: Si se requiere mover equipos dentro de la nave, se podrían usar sistemas de deslizamiento.

Ejemplo 4: Remodelación con Refuerzo Estructural

Se puede presentar un escenario de una edificación que necesite un refuerzo, y cómo se combinan técnicas:

• Apuntalamiento de estructura existente: Para descargar elementos a reforzar.
• Montaje de nuevos elementos de refuerzo: Manual, o con equipos ligeros, dependiendo del tamaño.
• Conexión de refuerzos: Soldadura o atornillado, dependiendo del diseño.

Modelado y Simulación en el Montaje Combinado

El uso de software avanzado de modelado y simulación es crucial en la planificación y ejecución del montaje combinado. Estas herramientas permiten:

• Modelado 3D de la estructura: Crear un modelo 3D preciso de la estructura metálica, incluyendo todos los elementos, conexiones y detalles.
• Modelado de los equipos de montaje: Incorporar modelos 3D de los equipos de montaje (grúas, strand jacks, torres de apoyo, etc.) en el modelo del proyecto.
• Simulación de la secuencia de montaje: Simular la secuencia de montaje paso a paso, verificando la estabilidad de la estructura en cada etapa, detectando posibles interferencias entre los elementos y los equipos, y optimizando la ubicación y los movimientos de los equipos.
• Análisis estructural: Realizar análisis estructurales de la estructura en cada etapa del montaje, considerando las cargas de montaje y las condiciones de apoyo temporales.
• Simulación de izajes: Simular las operaciones de izaje con grúas o strand jacks, verificando la capacidad de los equipos, las tensiones en los cables y eslingas, y los movimientos de la carga.
• Realidad virtual (RV) y realidad aumentada (RA): Utilizar la RV y la RA para visualizar el proceso de montaje en un entorno virtual o superpuesto al mundo real, lo que facilita la planificación, la capacitación del personal y la detección de posibles problemas.
• Generación de planos y documentación: Generar automáticamente planos de montaje, listas de materiales, instrucciones de trabajo y otra documentación a partir del modelo 3D.

Algunos software utilizados incluyen:

• Software BIM (ej: Tekla Structures, Revit).
• Software de análisis estructural (ej: SAP2000, ETABS, Robot Structural Analysis).
• Software de simulación de izajes (ej: 3D Lift Plan).
• Software específico de los fabricantes de equipos de montaje.

Gestión de Riesgos en el Montaje Combinado

Debido a la complejidad del montaje combinado, la gestión de riesgos es fundamental. Se debe:

• Identificar los riesgos: Identificar todos los posibles riesgos asociados a cada técnica de montaje y a la interacción entre ellas.
• Evaluar los riesgos: Evaluar la probabilidad de ocurrencia y el impacto de cada riesgo.
• Desarrollar planes de mitigación: Establecer medidas para prevenir o mitigar los riesgos identificados.
• Implementar los planes de mitigación: Asegurar que las medidas de mitigación se implementen correctamente.
• Monitorear los riesgos: Monitorear continuamente los riesgos y ajustar los planes de mitigación según sea necesario.
• Documentar: Documentar todo el proceso de gestión de riesgos.
• Comunicar: Comunicación constante entre todos los involucrados.
• Tener planes de contingencia: Para actuar rápidamente en caso de incidentes.

Algunos riesgos comunes a mitigar son:

• Fallas en equipos de izaje.
• Errores en la secuencia de montaje.
• Condiciones climáticas adversas.
• Interferencias entre equipos y/o elementos estructurales.
• Errores en la fabricación o premontaje.

Coordinación y Comunicación: Clave del Éxito

El montaje combinado, por su naturaleza, involucra a múltiples equipos y especialidades (diseñadores, fabricantes, transportistas, montadores, operadores de grúa, supervisores, inspectores, etc.). Una coordinación y comunicación deficientes pueden llevar a errores, retrasos y sobrecostos.

Para asegurar una buena coordinación y comunicación, se recomienda:

• Establecer un equipo de proyecto integrado: Con representantes de todas las disciplinas involucradas.
• Realizar reuniones de coordinación periódicas: Para discutir el progreso del proyecto, los problemas encontrados y las soluciones propuestas.
• Utilizar herramientas de comunicación eficientes: Como correo electrónico, plataformas de colaboración en línea, sistemas de gestión de proyectos, etc.
• Documentar todas las decisiones y acuerdos: Para evitar malentendidos y asegurar la trazabilidad.
• Utilizar modelos BIM: Para facilitar la visualización del proyecto y la coordinación entre las diferentes disciplinas.
• Establecer protocolos claros de comunicación: Para asegurar que la información correcta llegue a las personas correctas en el momento oportuno.

El Rol de la Supervisión Técnica

La supervisión técnica es crucial en un montaje combinado. El supervisor debe tener experiencia en los diferentes métodos de montaje que se emplearán, y debe asegurar que:

• Se cumplan los planos y especificaciones.
• Se sigan los procedimientos de montaje aprobados.
• Se cumplan las normas de seguridad.
• Se realicen las inspecciones y controles de calidad requeridos.
• Se documenten adecuadamente todas las actividades.
• Se resuelvan oportunamente las no conformidades.
• Exista una coordinación efectiva entre los diferentes equipos de trabajo.

Consideraciones Adicionales Específicas para Colombia

• Disponibilidad de equipos especializados: La disponibilidad de ciertos equipos especializados (como grúas de muy alta capacidad o sistemas de strand jacks) puede ser limitada en algunas regiones de Colombia, lo que podría favorecer el uso de combinaciones que utilicen equipos más comunes.
• Capacitación de la mano de obra: Es fundamental asegurar que la mano de obra local esté capacitada en las diferentes técnicas de montaje que se utilizarán en un proyecto combinado.
• Adaptación a las condiciones locales: Las estrategias de montaje combinado deben adaptarse a las condiciones específicas de cada proyecto y región en Colombia, considerando factores como el clima, el acceso al sitio, la disponibilidad de materiales y la normativa local.

Tabla: Ejemplos de Combinaciones de Montaje y sus Justificaciones

Tabla: Riesgos Específicos del Montaje Combinado y su Mitigación

Tabla: Documentación Clave en Montaje Combinado