Principales deficiencias en proyectos de estructura metálica en Guatemala

Estamos acostumbrados a ver muchas publicaciones sobre buenas prácticas en el diseño y construcción de estructuras de concreto reforzado, pero este no es el caso de las estructuras metálicas. La mayoría de contenido está relacionado con mostrar lo bien que quedó el proyecto, pero en general, se encuentra poco relacionado con los requerimientos fundamentales desde un punto de vista normativo.

He tratado de separar lo relacionado con diseño y construcción, pero claramente algunas cuestiones afectan ambos aspectos.

Prácticas constructivas

1.      Control de calidad en soldaduras. Es increíble el escaso conocimiento que tiene la mayoría de supervisores sobre los procesos de soldadura. Es muy común encontrar electrodo mal resguardado en obra, las posiciones para aplicación de soldadura de campo no tienen ningún tipo de planificación o supervisión, no suelen utilizarse electrodos afines a la posición en que se aplica la soldadura, y la mayoría de obras no tienen un proceso de control de calidad tercerizado.

2.      Perforaciones, cortes y ajustes en obra. Particularmente, cuando no se aprovechan apropiadamente las ventajas del BIM o no existe un diseño integrado entre las diferentes especialidades, es común tener que hacer ajustes en obra; y especialmente aquellos ajustes que no son tan invasivos suelen hacerse bajo estándares de calidad muy bajos. Por poner algunos ejemplos, el calentamiento descontrolado de algunas piezas, los cortes y soldaduras sin la implementación de procesos apropiados para el control de deformaciones, y quizás uno de los peores, los ajustes en las perforaciones utilizando soldadura de arco eléctrico para “hacer llegar” algunos miembros, es una práctica que requiere mucha atención y experiencia del supervisor, para que el personal de campo no realice estas prácticas tan normalizadas y dañinas para la calidad de la estructura.

3.      Ajuste en placas base y conexiones a miembros de concreto. Los anclajes a miembros de concreto requieren una planificación delicada, y los contratistas no suelen ser muy cuidadosos en ello. Es muy común que el contratista proponga cambios en el método constructivo de anclajes al concreto, prefiriendo las perforaciones en concreto endurecido en vez de la colocación oportuna de anclajes embebidos. El problema es que rara vez existe un soporte técnico, o bien, las condiciones de los elementos ya construidos no son las mismas que el diseño original y deben realizarse nuevas comprobaciones con algunas limitaciones. En las placas base no suele utilizarse grout de nivelación.

Aunque las prácticas anteriores son más frecuentes encontrar en contratistas informales, muchas de estas cuestiones requieren una buena supervisión para evitarse porque la mayoría de los vicios están bien implantados en el personal de fabricación y montaje, y estos los ocupan tanto las empresas formales como los contratistas informales.

Un contrato claro y estricto para acompañar la ejecución de la obra y la supervisión, es el mejor medio para controlar estos defectos.

Diseño Estructural

El diseño en acero es una especialidad, y como en toda especialidad, son pocos los profesionales que conocen al respecto. Se suele tener la idea que el diseño en acero es fácil, y en mi opinión, el diseño en acero es mas difícil que el diseño en concreto reforzado.

Las deficiencias más generalizadas que he podido observar en el diseño de estructuras metálicas son:

1.      Uso de acero A36. El uso del acero A36 no está permitido en el AISC 341-22. La designación para sistemas de alta y media ductilidad es acero A529, A572 y A992 entre otros, según el elemento. Es muy común encontrarse con planos que especifican placas de conexión, placas base o secciones con acero A36. Si bien el grado 36 es permitido, no se permite en acero A36. También es una realidad que los vendedores de material no están bien enterados de este asunto, y esto plica también a los pernos, los cuales suelen ser designación SAE en vez de ASTM A325 o A490, violando las normas. Tomar en cuenta que la norma también parece preferir el acero grado 50 para placas.

2.      Falta de control de pandeo en miembros flexionados. Rara vez es notorio un adecuado control de efectos de pandeo en miembros en flexión eminentemente esbeltos, ya sea controlando el pandeo del alma o del ala en tensión.

3.      Desaprovechamiento del uso de secciones compuestas. Particularmente en mezzanines proyectados con metal deck (losacero), es poco frecuente observar pasadores de cortante, ya sea con elementos como Nelson Stud o similares, como secciones tipo C que los puedan sustituir para conseguir la acción compuesta. El verdadero problema de estos miembros, generalmente barras corrugadas con un doblez de 90 grados, es una insuficiente capacidad de trasladar el cortante de la losa a los elementos que la soportan, generando un potencial riesgo que una carga lateral desacople la losa y provoque un colapso. Algunos autores indican que el buen uso de las secciones compuestas permiten un ahorro significativo de acero, al trasladar parte de la compresión al concreto y delegando al acero las fuerzas de tensión en los miembros flexionados.

4.      Análisis de estabilidad. La normativa AISC 360 establece procedimientos para el análisis de la estabilidad de las estructuras de acero, ya que por tratarse de estructuras livianas y esbeltas, que suelen ser las fortalezas que se le atribuyen a las estructuras metálicas, son sujetas a colapsar por problemas de estabilidad. Parte de los procedimientos establecidos por la norma son castigos, como el modelado de desplomes o cargas desestabilizadoras, como la reducción en la rigidez en los miembros principales. Cuando el diseñador no toma en cuenta estos efectos, claramente concluirá en secciones más livianas y más económicas, pero evidentemente se trata de un diseño incompleto y vulnerable.

5.      Falta de definición del sistema de resistencia lateral. Es común identificar que, en un sentido el sistema ha sido bien definido, pero el sentido ortogonal no ha sido atendido apropiadamente. Esta deficiencia es frecuente en naves industriales, en donde los marcos del sentido corto son definidos como marcos rígidos, pero en el sentido largo a penas se colocan algunos miembros que conectan un marco con otro, desprotegiendo dicho sentido ante cargas laterales.

6.      Espesor de placas base y conexiones. Aunque se suele rechazar un espesor generoso en las placas base y las conexiones, este suele ser determinante en la distribución de esfuerzos en el concreto, y una buena placa base suele ser más económica que el uso de elementos rigidizantes en la conexión. A continuación, se presenta una gráfica que compara la distribución de esfuerzos para diferentes espesores de conexión.

En conclusión, lo presentado anteriormente no es una crítica generalizada a las estructuras metálicas, sino más bien, se señalan las fallas que con mayor frecuencia se presentan en el medio, los cuales con la debida atención suponen una mejora significativa en la calidad y seguridad de las estructuras metálicas proyectadas en Guatemala. No dudo que aplique a otras latitudes.