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Las herramientas de BIM avanzadas y la construcción industrializada transforman el modo en que se construirán los rascacielos del futuro
China Construction Eighth Engineering Division (CCEED) construyó algunos de los rascacielos sustentables más grandes y complejos del mundo. Para Tianjin Chow Tai Fook Financial Center, la empresa aplicó procesos avanzados de BIM (Modelado de información para la construcción), de prefabricación y de construcción industrializada para construir un histórico rascacielos de 103 pisos que cumple con los requisitos para LEED Gold. El enfoque de la empresa es implementar un modo más eficiente, preciso y colaborativo de diseñar y construir edificios superaltos.
La construcción de rascacielos rediseñada
China Construction Eighth Engineering Division es parte del conglomerado de construcción más grande de China y líder en la construcción ecológica. La empresa se estableció en 1952 con el objetivo de ofrecer servicios de construcción en la República Popular China y en el exterior. La unidad de rascacielos de CCEED, liderada por Su Yawu, ha levantado 30 rascacielos alrededor del mundo, 20 de los cuales se encuentran en construcción.
Su, un veterano de la industria de la construcción, ha trabajado en rascacielos por casi 20 años. Desde el comienzo, comprendió que el proceso de construcción de rascacielos es difícil de controlar a través de los métodos tradicionales, que involucran una combinación desconectada de archivos de Excel, archivos de modelos y herramientas de planificación de proyectos. "Era un gran desafío, y aprendí muchas lecciones en la práctica", comenta. "Decidí aprender a usar todas las tecnologías relacionadas con rascacielos que pude". Hoy en día, Su aplica su experiencia (que incluye dos rascacielos de vidrio superaltos de más de 300 metros) a supervisar algunos de los proyectos de super rascacielos más grandes e innovadores de Asia.
Un perfil único para un histórico rascacielos de uso combinado
El proyecto más grande de CCEED hasta la fecha en el norte de China es Tianjin Chow Tai Fook Financial Center, un rascacielos de 530 metros de altura (alrededor de 1739 pies) y 103 pisos ubicado en la ciudad costera de Tianjin. Es el primer rascacielos de la compañía que se eleva a más de 500 metros de altura; pero el tamaño del edificio no fue el único desafío. El diseño único de la torre exhibe líneas curvas en forma de ondas. "Recientemente, se ha puesto de moda el uso de líneas curvas en la fachada de los rascacielos, que se logran al unir los muros cortina a la estructura del edificio", explica Su. "Pero en el caso de Tianjin CTF, no se trata de muros cortina, sino de la estructura interior".
La torre también necesitaba estar preparada para alojar múltiples usos, desde tiendas, oficinas, 300 apartamentos de lujo y un hotel 5 estrellas de 350 habitaciones en sus 390 000 metros cuadrados (cerca de 4,2 millones de pies cuadrados). Esto requirió "más de 100 tipos distintos de sistemas eléctricos, mecánicos y de tuberías; y todos ellos debían combinarse sin ser modificados en lo más mínimo", comenta. Además de su altura y complejidad, el proyecto de Tianjin CTF Financial Center también apuntó a cumplir con los requisitos para la certificación de construcción ecológica mundial LEED Gold.
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La estructura de Tianjin Chow Tai Fook Financial Center tiene una forma aerodinámica y cónica, y un diseño de curvas para reducir las cargas del viento y maximizar la eficiencia de la estructura.
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A diferencia de las líneas rectas de la mayoría de los super rascacielos, la estructura interna de Tianjin CTF es curva; está formada por ocho columnas inclinadas que incrementan la estabilidad sísmica.
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Los componentes de acero estructural se realizaron en una fábrica y luego se midieron con escáneres láser para compararlos con los modelos de BIM, para garantizar la precisión.
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Los componentes de acero prefabricados eran demasiado grandes como para ensamblarlos en la fábrica, por lo que se transportaron al sitio de obra para su ensamblado e instalación.
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Los componentes se etiquetaron con códigos QR para realizar un seguimiento desde la fábrica hasta la instalación, lo cual es parte de los procesos de fabricación avanzados utilizados en el proyecto.
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Los miembros del equipo utilizaron drones para capturar datos fotográficos del sitio de obra todos los días, para poder comparar el progreso en relación al cronograma y actualizar el modelo de BIM.
Fotos cortesía de China Construction Eighth Engineering Division
Administración de la complejidad con modelos de BIM
CCEED comenzó la preconstrucción de la torre Tianjin en 2014, con la formación de un equipo multidisciplinario de BIM para trabajar con un grupo internacional de ingenieros y empresas constructoras locales de China. El equipo creó 1000 modelos de BIM con 185 000 componentes. Con Revit, los miembros del equipo modelaron paneles de mampostería, paredes divisorias, conductos de tuberías, puertas, depósitos para equipos y otros ensamblajes. Ajustaron decenas de miles de diseños para poder incluir los sistemas MEP mediante Navisworks (inglés). Con Dynamo (inglés), generaron modelos de diseño paramétricos para el muro cortina. Realizaron 40 000 dibujos de construcciones para fabricación mediante AutoCAD.
Para administrar la enorme cantidad de datos de BIM, CCEED desarrolló su propia plataforma "EBIM" accesible desde la nube para que el modelo de BIM fuera más liviano y se pudiera acceder a él desde dispositivos móviles. De esta manera, el equipo de construcción pudo actualizar el modelo en el sitio en tiempo real con los datos obtenidos por los escáneres láser y los drones, y utilizar robótica para posicionar los soportes de las tuberías para realizar una instalación precisa. Los modelos de BIM también se utilizaron para crear experiencias de realidad virtual para simulaciones de diseño y capacitaciones sobre la seguridad de los trabajadores.
Uso de fabricación avanzada para lograr la precisión
La construcción de la torre requirió que se fabricara una enorme cantidad de componentes complejos según especificaciones muy precisas, por lo que CCEED adoptó tecnologías avanzadas de fabricación y automatización de la construcción. "Aunque es un proceso muy complicado, queríamos usar un enfoque de industrialización para la construcción de Tianjin CTF Financial Center”, dice Su. "Al gestionarla de esta manera, nos permite completar el proyecto de manera más precisa".
Con Inventor y otro software para diseño mecánico, el equipo de BIM de CCEED creó modelos y listas de ensamblajes para la producción de las piezas que conforman el muro cortina, los ensamblajes de acero estructural, los conductos y otros componentes. En la fábrica, los datos de modelo se ingresaron en las herramientas de mecanizado por CNC para fabricar automáticamente los componentes según especificaciones precisas. Cada componente se etiquetó con un código QR para integrar la información de todas las piezas en el modelo de BIM y seguirlas desde la fábrica hasta su instalación. Para garantizar que los enormes componentes de acero estructural encajaran al ensamblarlos en el sitio de obra, se escanearon en la fábrica con un escáner láser 3D para generar modelos mediante el software ReCap (inglés). A continuación, estos modelos se analizaron para determinar si había alguna desviación de las especificaciones originales y se actualizó el modelo de BIM.
Incorporación de la sustentabilidad desde el principio
Ubicado en el distrito Binhai de Tianjin, Tianjin Chow Tai Fook Financial Center es un proyecto histórico que forma parte de un plan de remodelación para transformar una antigua zona industrial en un centro para el comercio internacional y las finanzas. El distrito de uso combinado Binhai se desarrolló como un modelo de diseño ecológico, que incluye normas de edificación de alto rendimiento, transporte público accesible, una matriz eléctrica eficiente y una gestión sustentable del agua.
Para cumplir y superar los lineamientos para este entorno urbano sustentable, el equipo de proyecto se dispuso a obtener la certificación LEED Gold desde el comienzo del proyecto. Utilizaron procesos de construcción que respetan el medioambiente e implementaron elementos de diseño ecológicos, que incluyen una fachada de alto rendimiento que reduce los requisitos de calefacción y refrigeración a la vez que maximiza la luz sola y las vistas. Al usar modelos de BIM para fabricar componentes de edificios y prever posibles conflictos con precisión, CCEED redujo considerablemente el desperdicio durante la construcción. El equipo también conservó recursos al usar materiales livianos en toda la torre, incluidas alternativas livianas para más de 2000 tipos de materiales decorativos en el lujoso hotel que aloja el edificio.
Un nuevo estándar para los futuros rascacielos
La finalización de Tianjin CTF Financial Center está prevista para fines de 2018 y se planea su apertura para octubre de 2019 después de 10 a 12 meses de revisiones por parte del gobierno. El proyecto ya estableció estándares muy altos para los futuros proyectos de rascacielos y ganó el premio 2017 Autodesk AEC Excellence Award (inglés) por el modo de construcción.
Una vez que el proyecto esté finalizado, CCEED entregará el modelo final de BIM al propietario del edificio, incluida la información de BIM LOD 500 (nivel de desarrollo) (inglés). El modelo LOD 500 refleja datos integrales de acuerdo a obra de la torre, con detalles como la ubicación de las piezas y sus números de modelo. "De esta manera, el modelo de BIM puede utilizarse no solo en el proceso de construcción, sino también a lo largo del ciclo de vida del edificio", explica Su. El proceso de construcción industrializado y centrado en BIM utilizado en Tianjin Chow Tai Fook Financial Center cambió radicalmente el modo en que CCEED aborda sus proyectos de rascacielos. La empresa aplica la experiencia obtenida en Tianjin CTF a nuevos proyectos, como el super rascacielos de 111 pisos de Yakarta, Indonesia.
"Antes de esto, el diseño, la construcción y la compra de materiales eran todos procesos diferentes. Ahora, están todos combinados en una sola plataforma de BIM; están coordinados y son colaborativos".
—Su Yawu, gerente de proyecto, China Construction Eighth Engineering Division
El modo en que se construye en todo el mundo está cambiando
Al mirar hacia adelante las tendencias futuras en la industria de la construcción, Su considera que la automatización de la construcción y BIM conectado constituyen la nueva ola de innovación. BIM conectado (inglés) integra nuevas formas de capturar datos de proyecto con el poder de la nube para obtener nueva información a lo largo de los procesos de diseño, construcción y operación. Su también está ansioso por mejorar BIM con GIS (sistemas de información geográfica) para poder obtener datos de ubicación en tiempo real a los modelos de BIM. "Ya hemos aplicado parte de la última tecnología de GIS en Tianjin Chow Tai Fook Financial Center", cuenta Su. "Lo que estamos haciendo ahora es la base para poder implementar estas tendencias de tecnología en el futuro".
Tianjin CTF Financial Center es solo el comienzo de futuros rascacielos aún más grandes y más complejos; ayuda a Su y a su equipo a sentar las bases para construir el primer edificio de 1 kilómetro de altura en China. "Este enfoque cambiará el modo en que se construyen edificios y rascacielos en China y en todo el mundo", afirma Su. Con el uso de BIM avanzado, prefabricación y tecnologías de automatización, CCEED transforma de manera efectiva el modo en que se realizan edificios en todo el mundo, de a un rascacielos superalto a la vez.
