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Construcción en tiempos de COVID-19

Investigación equipo ACHISINA

En los inicios del 2020, el sector de la construcción ya tenía un panorama deprimido por la menor inversión, con una caída estimada del 7,7% y pérdida de empleos, que llegarían a 40 mil puestos de trabajo menos, producto de la crisis social; el escenario con el inicio de la pandemia por COVID-19 ahondaría esas proyecciones. Según varias empresas dedicadas al análisis inmobiliario, con el seguimiento de la crisis sanitaria, el rubro de la construcción ha tenido la tercera peor crisis mundial de la historia; la primera fue la de 1930; luego la crisis Subprime. Los efectos económicos no sólo se han producido por la presencia del virus sino también los altos costos para contenerlo y la crisis social y política con la que se ha tenido que enfrentar todo este período, lo cual ha ocasionado una fuga de capitales (se estima la salida de 50 mil millones de dólares de los mercados emergentes, como el nuestro). Para contener la inflación el Banco Central ha tenido que realizar varios recortes a la tasa de interés para garantizar la liquidez, además de varias medidas implementadas por el gobierno para evitar que las empresas quiebren.

Las consecuencias del coronavirus han tenido impacto en toda la cadena de producción del sector de la construcción. Los expertos han señalado que uno de los efectos prácticos fue la paralización de obras, en algún momento; esto ya que el trabajo en faena no es intercambiable por teletrabajo, actualmente se retomaron varias obras, pero sin el ingreso de nuevos proyectos inmobiliarios. El alza del dólar presionó el valor de los insumos, a veces importados, que necesitan las constructoras para su actividad. El sector construcción en América Latina y el Caribe representa una parte importante del gasto en inversión pública y una fuente significativa de empleos. En promedio, los países latinoamericanos invierten el 28% del gasto total en infraestructura pública de transporte, incluye transporte terrestre, ferroviario, aéreo y otros; y el 19.7% en construcción de viviendas y de servicios comunitarios como redes de suministro público de agua y alumbrado eléctrico. Según la OIT, en América Latina y el Caribe, al 2018 el sector construcción empleó directamente al 7.5% de la PEA. Además, la inversión en construcción tiene un efecto multiplicador en la economía, generando empleo indirecto y dinamiza otras industrias que forman parte de la cadena de producción. Así mismo, este sector emplea una alta proporción de la población no calificada y vulnerable socioeconómicamente que depende de los ingresos diarios, afectando a poblaciones que no cuentan con un “colchón económico” que les permita mantenerse por un tiempo prolongado. Además de determinar protocolos y lineamientos que requieren medidas de distanciamiento social, limpieza y desinfección dentro de las obras, la experiencia internacional resalta la importancia de comunicar estos lineamientos a través de guías fáciles de entender, así como cursos de inducción a los trabajadores. Complementar las medidas dentro de la obra con medidas que promuevan la seguridad en el transporte público, realizar análisis de riesgos en los sitios de construcción y consensuar las medidas entre empresas, clientes y trabajadores también son fundamentales para la efectiva implementación. Tanto los protocolos como las medidas fiscales y financieras son necesarias para la reactivación del sector construcción. Es clave tener en cuenta que toda medida de política pública debe ser adaptada y replicada considerando el contexto de cada país. Muchas de estas medidas están siendo efectivas a corto plazo y podrán contribuir a que las empresas y los proyectos que iban en marcha puedan sobrevivir a la crisis. Sin embargo, es necesario que el gobierno analice las reformas del sector vivienda a mediano y largo plazo, que permita la reactivación de la inversión en el rubro. En este contexto, la inversión requiere de ambientes estables de mediano y largo plazo, donde fenómenos como la inflación, restricción al crédito, la incerteza jurídica y el propio proceso constituyente, podrían estar generando el efecto contrario.

Diseño de Estructuras Industriales

Ramón Montecinos

Consultor en ingeniería estructural y sismorresistente de industrias, minería y energía

La Ingeniería Estructural chilena posiblemente comenzó durante la Colonia e inició su enseñanza formal junto con la creación de la carrera de ingeniería civil a mediados del siglo XIX en la Universidad de Chile. Sin embargo, lo que hoy podemos denominar ingeniería estructural de instalaciones industriales comienza realmente durante los años ‘40 del siglo pasado junto con el proyecto de industrialización y desarrollo iniciado por el gobierno de Pedro Aguirre Cerda al formar la CORFO, luego del terremoto de Chillán de 1939. Para ser aún más precisos, es probable que muchos de nuestros conceptos actuales de diseño provengan de los trabajos realizados para materializar la Siderurgia de Huachipato de CAP (Compañía de Acero del Pacífico), parte de CORFO (Corporación de Fomento) por aquella época. En efecto, la Planta de Huachipato, cercana a Concepción, fue la primera siderurgia occidental en una zona de alto riesgo sísmico. La historia nacida a mediados del siglo XX y desarrollada durante los cincuenta años siguientes se tradujo, gracias al empuje de uno de los protagonistas del período, don Elías Arze, en una norma de diseño, la NCh2369.Of2003, oficializada el año 2003, pero cuya gestación se inició a mediados de los 90, recogiendo la experiencia de los 40 años anteriores. Las bases conceptuales de la norma pueden encontrarse en un texto especialmente claro preparado durante 1976 por don Elías Arze para las Jornadas de ACHISINA de ese año, en que formula las bases del diseño y que sigue completamente válido.

La norma NCh2369.Of2003 recoge la experiencia de la segunda mitad del siglo XX y enfatiza algunos puntos que podemos destacar: • Reconoce tres zonas de diferente nivel de amenaza sísmica, sensiblemente paralelas a lacosta y diferenciadas por su aceleración efectiva: 0.40 g, 0.30 g y 0.20 g. • Explicita la intención de diseño de minimizar los daños, facilitar la inspección y las reparaciones, permitiendo la pronta puesta en marcha de la industria luego de un sismo severo. • Entrega valores de los factores de reducción de la respuesta “R” relativamente bajos y entrega valores de amortiguamiento relativo para diferentes materiales y configuraciones. • Entrega consejos de diseño para obras específicas y los vincula, recogiendo lo particular del país, con normas extranjeras de diseño de elementos especiales, como estanques. • Algunos conceptos implícitos en la NCh2369.Of2003se pueden resumir en lo siguiente: • Pide ductilidad en los diseños y es escéptica en relación al éxito de los diseños puramente dúctiles, por lo que los pide robustos y limitados en sus deformaciones. • Busca estructuras sanas, sencillas y redundantes con varias líneas de reserva. • Exige que el diseño contemple conexiones fuertes. • Es consistente con la normativa AISC en lo relativo a acero y con la ACI en el diseño del concreto, liberalizando en ambos casos algunos aspectos específicos, en virtud de su menor demanda de ductilidad. Pero ambos documentos los lee de manera selectiva desde la experiencia nacional. • Exige revisión por especialistas nacionales para los diseños de estructuras y para los equipos, independiente de su origen. La norma NCh2369.Of2003 controla los diseños de las estructuras industriales desde el inicio del siglo XXI y en consecuencia, el sismo del 27 de Febrero de 2010 fue una prueba de especial interés. Numerosos equipos de especialistas, nacionales y extranjeros recorrieron la amplia zona siniestrada por el terremoto, emitiendo sendos reportes de los daños observados. En el ámbito de las instalaciones industriales, los daños se concentraron principalmente en la zona de Concepción que, además de estar en plena área epicentral, posee un importante parque industrial.

Los daños en las regiones séptima y sexta se verificaron principalmente en el sector vitivinícola. La Región Metropolitana no acusó daños estructurales severos en la industria, a excepción de algunas construcciones de hormigón prefabricado destinadas a bodegaje industrial ubicadas en el sector norponiente, cuyos cerramientos tuvieron un muy mal desempeño. No es sencillo establecer la magnitud real del impacto del terremoto en la industria. Por diversas razones, el acceso a las instalaciones fue severamente restringido, lo mismo que la difusión de los daños. En este escenario restrictivo, la colaboración entre los distintos grupos de observadores, la difusión pública de sus reportes y la reflexión conjunta de las lecciones aprendidas resultó esencial para establecer las reales consecuencias del terremoto en el parque industrial y ha sido el sustrato para la revisión de la norma recién terminada. Si bien el acceso a muchas de las industrias estaba restringido y no fue posible observar los daños postterremoto, a través de algunos indicadores indirectos se ha podido dimensionar el efecto del terremoto sobre las industrias en el área afectada. El tipo y cuantía de los daños observados en estructuras industriales permite concluir que las instalaciones bien diseñadas según lo establecido en la norma NCh2369.Of2003 o criterios de diseño equivalentes, tuvieron un buen desempeño frente al terremoto. Los daños más severos correspondieron en su gran mayoría a instalaciones de más de 20 años de antigüedad, dimensionadas sin consideraciones de ductilidad, o instalaciones cuyo diseño sísmico no está cubierto por la normativa vigente (estanques vitivinícolas, por ejemplo). En muchos de los casos, los elementos dañados estaban además corroídos o alterados. El daño observado en las instalaciones industriales modernas después del terremoto del 27 de febrero de 2010 puede ser considerado, en una mirada amplia, como menor desde el punto de vista estructural. Se encontró poca o ninguna evidencia de demandas de deformación inelástica significativas, pocos colapsos de estructuras con ingeniería adecuada y de acuerdo a códigos modernos de diseño y ninguna o casi ninguna pérdida de vida asociada a estas fallas. Los daños se concentraron en fallas de anclajes en equipos, conexiones débiles o mal desarrolladas y algunos problemas de inestabilidad local. Las pérdidas debido a interrupción de las faenas fueron importantes, particularmente en el área de Concepción, donde varias de las instalaciones se

mantuvieron fuera de servicio por meses. Toda esa experiencia se ha tratado de incorporar en la revisión de la norma. El desempeño observado puede ser atribuido en gran medida a la sobre-resistencia que resulta de la aplicación de las normas de diseño sismorresistente vigentes, que lleva a instalaciones industriales con un comportamiento adecuado pero que no necesariamente estarán en operación 48 o 96 horas después de un sismo fuerte y cuyo desempeño es algo incierto para eventos excepcionalmente severos. Estos han sido temas que han cruzado la revisión normativa recién concluida Finalmente, una de las buenas prácticas que es necesario mantener y fortalecer es la existencia de una revisión estructural y sísmica independiente en los proyectos. Este aspecto está presente en la norma y ha sido bien asumido tanto por los mandantes como por los proveedores de equipos y es una garantía para el área industrial en cuanto a la protección de los diseños sin encarecimientos significativos ni efectos negativos en los plazos de construcción.

Javier Riveros Ramirez, BIM Project Manager Hilti Chile María de los Angeles Arce, Codes & Approvals Engineer Hilti Chile

Diseño sísmico de Elementos Secundarios MEP (soportes mecánicos, eléctricos y piping) y sus fijaciones

Los avances en el análisis sísmico, métodos de diseño, disposiciones de códigos de construcción y las tecnologías de mitigación han reducido significativamente el potencial colapso estructural y la pérdida de vidas asociadas a los terremotos. Sin embargo, los daños y las pérdidas asociadas con los componentes y sistemas no estructurales NCS (Nonstructural components and systems), siguen siendo motivo de preocupación. Los NCS generalmente son categorizados como arquitectónicos (incluye tabiques), contenido mecánico (bombas, soportes), eléctrico (escalerillas, trapecios), de plomería o de construcción, son los elementos que facilitan funcionamiento de un edificio. Normalmente, los NCS comprenden entre el 60% y el 90% del costo de construcción (este porcentaje varía dependiendo del tipo de edificio, en hospitales por ejemplo es casi un 90% del costo total de construcción). Por esta razón, no es sorprendente que el daño a los NCS durante terremotos pasados haya resultado en pérdidas económicas significativas debido a reparaciones, tiempo de inactividad, o pérdida de funcionalidad del NCS o del edificio. Aparte de toda esta pérdida significativa económica, si no cumplen con requisitos sísmicos de diseño pueden poner en peligro a las personas durante un terremoto.

Federal Emergency Management Agency (FEMA E-74), 2012. Reducing the Risks of Nonstructural Earthquake Damage: A Practical Guide, Fourth Edition, prepared by the Applied Technology Council for the Federal Emergency Management Agency, Washington,D.C.

El terremoto del 27 de febrero del 2010 en Chile concentró la mayoría de las pérdidas en los elementos no estructurales teniendo como consecuencia la perdida de funcionalidad y material, sobre todo en infraestructura critica (Principalmente edificios de categoría de ocupación III o IV según tabla 4.1 de NCh433.Of96). El término de resiliencia estructural que toma relevancia en nuestro país posterior al 2010, ya no solo es importante evitar el colapso de la estructura principal, sino también se debe asegurar la funcionalidad a través protección de activos e instalaciones.

Las principales fallas asociadas a estos elementos el 2010 fueron: • Deficiente (e incluso inexistente) diseño sísmico de componentes y sistemas no estructurales. • En muchos casos no se observan anclajes como elementos de fijación. • Proyectos especialidades MEP (mecánico, eléctrico y piping) no estaban sujetos a revisión sísmica. • Daños por interacción entre componentes. • Existencia en el mercado

de componentes y sistemas no estructurales que no son adecuados para uso en zonas de alta sismicidad.

• Deficiente inspección durante la instalación.

Un avance importante en esta materia fue la confección de la NCh3357.Of2015

Imágenes Aeropuerto Internacional Arturo Merino Benitez

(Diseño sísmico para elementos y componentes no estructurales). Esta norma que entró en vigencia el 2015 establece los criterios mínimos de diseño sísmico para componentes no estructurales que se encuentran fijos de manera permanente a los edificios, para sus soportes y fijaciones. Particularmente los NCS se fijan a la estructura primaria en su mayoría con anclajes post instalados, ya sea del tipo mecánico o químico. Para este efecto y para dar cumplimiento con el diseño sísmico, es relevante contar con anclajes certificados para su uso en zonas sísmicas y hormigones fisurados. ACI-318 desde el 2011, hace hincapié en la importancia de este tipo de certificaciones. (Certificación sísmica ACI-355.2 para anclajes mecánicos y ACI-355.4 para anclajes químicos post instalados).

Ejemplos de soportes y sus fijaciones

Si bien hoy en día se cuenta con material academico y normativo (cosa que no teníamos antes del 2010) para poder diseñar de manera correcta los elementos MEP, aún falta divulgar esta información a las etapas tempranas de diseño de proyectos, buscar profesionales especializados en el tema y tener un correcto control en el montaje, abogando porque se cumplan los requisitos sismicos de soportes y fijaciones.

Herramientas tecnológicas de gestión de soportes NCS MEP.

Con BIM (Building Information Modelling) la construcción ha empezado a acelerar sus pasos hacia la digitalización de la industria con una mejor gestión de la información. En la actualidad, cada vez existen más proyectos que van adoptando esta metodología, sin embargo, aun hoy, frecuentemente se excluyen del modelo de coordinación la optimización de las distintas especialidades con los involucrados dentro del desarrollo de estas. Si aparte de enfocarnos en el diseño sísmico hablamos también de productividad, en el caso de las especialidades MEP, el potencial de optimización muchas veces no es maximizado y la obra se ve enfrentada a diversos retos que deben ser resueltos “in situ” impactando negativamente el desarrollo del plazo que a su vez es traducido en costo directo en los proyectos. Estas decisiones no planificadas llevan a optar por solucionar con soportes y fijaciones económicas que muchas veces no cuentan con las certificaciones sísmicas requeridas. Generalmente el alcance y el nivel de detalle para las soluciones de los soportes de los NCS no se encuentran desarrolladas de manera óptima. Los proyectos de Vulnerabilidad Sísmica (proyectos donde se establecen los criterios de diseño para los NCS) presentan soluciones generales para las distintas especialidades sin considerar sus exigencias propias de especialidad ni tampoco una posible optimización en la coordinación para aprovechar el uso de soportes universales (soportes compartidos por las especialidades). Además, tampoco se consideran nuevas tecnologías para la conformación de los soportes, como soportes modulares y elementos embebidos en el hormigón que evitan retrabajos en terreno, pero significan un mayor esfuerzo en la etapa de diseño. Considerando el contexto actual donde la infraestructura crítica debe ser resiliente a los distintos eventos sísmicos que frecuentan nuestro país, tener una correcta gestión de la información de los NCS MEP en etapas tempranas de los proyectos es de vital importancia, ya que son estos elementos los que permiten la correcta operación de los edificios.

Hoy en día no es suficiente que la estructura sismoresistente no colapse, sino que los NCS del edificio sigan estando operativos frente a un evento, ya que son los que nos permitirán tener una evacuación segura y posterior operación frente a una catastrofe como en el caso de los Hospitales, Aeropuertos, Centros de Distribución, Edificio Gubernamentales, Cárceles, entre otros. En el caso de los soportes gravitacionales y sísmicos de los NSC, tenemos una oportunidad única de lograr a través de la temprana gestión de la infomación entre todos los involucrados, una optimización en la configuración de los soportes a través de soportes universales y soportes universales optimizados. Los potenciales ahorros en el caso de un soporte universal optimizado vesus un soporte indivual por cada especialidad pueden llegar a ser los siguiente:

• 77% menos en cantidad de soportes • 67% menos en cantidad de fijaciones • 40% menos en el costo de los soportes (considerando que serán modulares) • 74% menos en el tiempo de instalación (considerando que serán modulares) • 50% menos en reserva del espacio

Información extraída de proyectos de optimización de soportes secundarios empresa Hilti

Esto es especialmente relevante por la magnitud de los recorridos de estas instalaciones en proyectos de infraestructura crítica como los mencionados en los párrafos anteriores. Los sistemas modulares por su parte aportan en su flexibilidad frente a posibles cambios de proyectos derivados de la coordinación, seguridad frente a los sistemas tradicionales de perfiles soldados y productividad gracias a su rapidez en la instalación. Además, permiten mayor comodidad para las tareas de mantenimiento futuras en la operación de los edificios. La oportunidad también se visibiliza en la optimización de los sellos cortafuegos de los proyectos de acuerdo a los proyectos de compartimentación. Teniendo un soporte universal que integre varias especialidades nos permite tener una menor cantidad de soluciones distintas de pasadas y por lo tanto, tener mayor productividad en obra y menores cantidades de sellos cortafuegos en el proyecto. Además, permite tener un mejor control en el mantenimiento de estos sellos cortafuegos en la vida útil del edificio. La gestión de la información en etapas tempranas de NCS en los proyectos es fundamental para lograr soluciones innovadoras e integrales que nos permitan una mayor productividad en la industria y, por lo tanto, un menor costo total de los proyectos originales. Además, nos asegura un mejor control de las posteriores etapas de mantenimiento y operación del edificio y nos permite tener una mejor visibilidad de los costos costos asociados. La metodología BIM está abriendo nuevas posibilidad de productividad en la industria y no debemos desperdiciar la oportunidad para crear consciencia de que un mejor manejo de la información en etapas tempranas de los proyectos es una de las principales formas para tener una correcta ejecución de los trabajos en terreno y un mejor resultado final del proyecto en calidad y costos.