Análisis comparativo CBA del planeamiento y ejecución de estructuras prefabricadas metálicas vs el sistema convencional in situ para edificaciones residenciales

Abstract

La presente investigación tiene la finalidad de servir como guía para la aplicación de la Elección por Ventajas (CBA) en la decisión de construir edificios y en brindar datos reales de planificación y ejecución en el caso de la implementación de estructuras metálicas, así como recomendaciones generales para todo el proceso. Se implementa la Elección por Ventajas (CBA) aplicándola a un tipo de edificación a desarrollar, teniendo como alternativas una edificación residencial con estructuras metálicas y una edificación residencial convencional con concreto vaciado in situ, para esto se analiza solo la especialidad de estructuras. Se definen las principales características o factores que se analizan: análisis cualitativo (diversas características), tiempo de ejecución, presupuesto, gestión de riesgos del proyecto, seguridad ocupacional mediante la matriz IPERC, análisis de sostenibilidad mediante la metodología de la huella de carbono, y mano de obra. En los primeros capítulos se detallan las características generales de ambas edificaciones el origen y evolución de la construcción industrializada las ventajas y procesos en la aplicación de la Elección por Ventajas (CBA) así como términos y procesos propios de las edificaciones con estructuras metálicas, implementando el acero de refuerzo prearmado y losas colaborantes en su diseño y ejecución. También se mencionan los procesos y consideraciones en el desarrollo del planeamiento para ambos tipos de edificaciones. Posteriormente se muestran las características de las alternativas de proyectos (edificaciones residenciales de 6 y 5 niveles), y se desarrolla el análisis de su planeamiento y de sus principales características. También se mencionan las consideraciones que se tuvieron presentes para la ejecución de la edificación residencial con estructuras metálicas, y recomendaciones para su mejora, obtenidas al final de la construcción. En los resultados se evalúan 3 situaciones para la aplicación del método tabular CBA, resultando en todas ellos como mejor alternativa la edificación con estructuras metálicas, esto debido a que presenta más ventajas significativas: 18 % respecto a las ventajas cualitativas, 4.78 veces más rápida, 15 % (respecto a la utilidad de cada proyecto) de ahorro en los costos de los riesgos de proyecto materializados, 4.19 veces menos horas hombre por m2; mientras la edificación convencional con concreto vaciado in situ presenta solo una ventaja significativa: 16.73 % menos emisión de CO2 considerando la fabricación de los materiales, el funcionamiento de la maquinaria en obra y la mano de obra. Para la magnitud de los proyectos evaluados, los costos presentan una ventaja de S/ 91.84/m2 favoreciendo a la construcción con estructuras metálicas (S/ 562.13/m2 versus S/ 653.97/m2). La seguridad ocupacional (IPERC) no tiene una ventaja significativa por lo que se descarta este factor para el análisis CBA.

The present investigation has the purpose of serving as a guide for the application of the Choice by Advantages (CBA) in the decision to build buildings and to providing real planning and execution data in the case of the implementation of metallic structures, as well as general recommendations for the whole process. The Choice by Advantages (CBA) is implemented by applying it to a type of building to be developed, having as alternatives a residential building with metal structures and a conventional residential building with cast-in-place concrete, for this only the specialty of structures is analyzed. The main characteristics or factors that are analyzed are defined: qualitative analysis (various characteristics), execution time, budget, project risk management, occupational safety through the IPERC matrix, sustainability analysis through the carbon footprint methodology, and workforce. The first chapters detail the general characteristics of both buildings; the origin and evolution of industrialized construction; the advantages and processes in the application of the Choice by Advantages (CBA); as well as terms and processes typical of buildings with metal structures, implementing pre-assembled reinforcing steel and steel deck in its design and execution. The processes and considerations in the development of planning for both types of buildings are also mentioned. Subsequently, the characteristics of the project alternatives (residential buildings of 6 and 5 levels), are shown and the analysis of their planning and their main characteristics is developed. The considerations that were taken into account for the execution of the residential building with metallic structures, and recommendations for its improvement, obtained at the end of the construction, are also mentioned. In the results, 3 situations are evaluated for the application of the CBA tabular method, resulting in all of them as the best alternative to building with metallic structures, this because it presents more significant advantages: 18 % with respect to the qualitative advantages, 4.78 times faster , 15 % (with respect to the profit of each project) of savings in the costs of materialized project risks, 4.19 times fewer man-hours per m2; while the conventional building with cast-in-place concrete presents only one significant advantage: 16.73 % less CO emission considering the manufacture of the materials, the operation of the machinery on site and the workforce. For the magnitude of the projects evaluated, the costs present an advantage of S/ 91.84/m2 favoring construction with metallic structures (S/562.13/m2 versus S/ 653.97/m2). Occupational safety (IPERC) does not have a significant advantage, so this factor is discarded for the CBA análisis.