ACADEMIA DE CONSTRUCCIÓN Y ARQUITECTURA DE LA RSSU
FUNDAMENTOS DE LA CONSTRUCCIÓN EN CADENA
Bajo la redacción del Miembro de Número de la Academia de Construcción y Arquitectura de la URSS, Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor
M.S. BUDNIKOV
Editorial Estatal de LITERATURA DE CONSTRUCCIÓN Y ARQUITECTURA DE LA RSSU Kiev – 1961
[Traducción de Juan Guillermo Ríos Segura (Lima, enero, 2014)]
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La presente traducción del ruso al español del Capítulo 1, Principios Básicos, del libro Fundamentos de la Construcción en Cadena bajo la redacción general del Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor M.S. BUDNIKOV, publicada por la Editorial Estatal de LITERATURA DE CONSTRUCCIÓN Y ARQUITECTURA DE LA RSSU, RSSU, Kiev – 1961, ha sido realizada por el PhD en Tecnología Ing. In g. Juan G. Ríos Segura. La traducción es exclusivamente con fines académicos, por lo que no está permitida la reproducción parcial o total por cualquier medio sin la autorización específica del traductor.
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El libro ilustra sobre la experiencia de la construcción pionera en la URSS y en el extranjero. En él se exponen los fundamentos teóricos y prácticos de la construcción en cadena de ob ras de vivienda, industriales e hidráulicas. El libro está destinado para ingenieros y técnicos de empresas de construcción e institutos de proyectos, así como también pueden ser usados por estudiantes de las facultades de ingeniería civil.
TERMINOLOGÍA
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Método en cadena – Método de producción continua y uniforme, basado en la división del proceso integral de producción, división del trabajo, simultaneidad y ritmicidad de ejecución de los procesos. ……
Ciclograma – Gráfico de la construcción en cadena que modela el desarrollo de la cadena en el tiempo y en el espacio. ……
Zajvatka – a) unidad de producción de construcción de la cadena particular; b) parte del objeto de construcción en el que se desarrolla la cadena particular; c) conjunto de parcelas asignados a los ejecutores de la cadena particular. ……..
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PRIMERA PARTE
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TEORÍA DE LA CADENA DE CONSTRUCCIÓN
Capítulo I PRINCIPIOS BÁSICOS
CONCEPTOS GENERALES
La experiencia de la producción industrial muestra que el mejor m étodo de su organización es el sistema de la cadena de producción que se diferencia por la uniformidad y continuidad del proceso tecnológico. La uniformidad y continuidad de la producción se expresan en el consumo continuo y uniforme de los recursos laborales y técnico materiales, y también por la salida del producto terminado de manera continua y uniforme. Esto conlleva al mejoramiento de todos los indicadores: la producción se acelera; con la misma potencia instalada se producen más productos; la calidad de ellos mejora; la trabajosidad y el costo de la producción disminuyen. Los mismos principios de continuidad y uniformidad se aplican como base de la construcción en cadena. La esencia de la construcción en cadena puede ser explicada con el esquema mostrado en la fig. 1. Supongamos que es necesario construir m viviendas iguales (producir m unidades de producción de construcción). La construcción de ellas puede ser organizada por diferentes métodos: sucesivo, paralelo, en cadena. El método sucesivo (fig. 1 a) prevé tal orden de trabajos en el que la siguiente vivienda se construye después de la terminación de la anterior. El método paralelo (fig. 1 b) prevé la construcción simultánea de todas las viviendas. El método en cadena (fig. 1 c) es la combinación del sucesivo y paralelo en el que en gran medida se eliminan las deficiencias y se conservan las ventajas de cada uno de ellos. En el método en cadena el proceso tecnológico de edificación de la 4
vivienda se dividen en n procesos componentes (construcción de los cimientos, levantamiento de muros y techado, construcción de la cobertura, trabajos de acabados húmedos, etc.), se asignan para cada uno de ellos igual duración y combinan su ejecución rítmica en el tiempo en las diferentes viviendas, garantizando la ejecución sucesiva de los procesos homogéneos y en paralelo – los heterogéneos.
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a
j
j
(b)
(c)
Fig. 1. Característica comparada de los métodos de producción Sucesivo (a), paralelo (b) y en cadena (c).
En el método sucesivo la duración de la construcción de las m viviendas es T = m T Ц y la intensidad de consumo de recursos en la unidad de tiempo es r = R/T donde T Ц – duración del ciclo de producción de una vivienda; R – gasto total de recursos en la construcción de las m viviendas. .
En el método paralelo la producción se acelera: la duración total de la construcción de las m viviendas corresponde a la duración de un ciclo de producción – T Ц , pero la intensidad de consumo de recursos se incrementa en m veces.
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La construcción en cadena de m viviendas requiere menos tiempo que el sucesivo ( T < m * T Ц), y la mayor intensidad del consumo de recursos, por lo general, será menor que en el método paralelo (n*r < m*r), pues en la producción en cadena m > n. En consecuencia, el en cadena de producción es una composición efectiva del sucesivo y paralelo. Para el diseño de la cadena de construcción es necesario: 1) El proceso de producción de construcción se divide en procesos y operaciones componentes; 2) Dividir el trabajo entre los ejecutores; 3) Crear el ritmo de producción; 4) Al máximo simultaneizar en el tiempo la ejecución de los procesos componentes. En función al tipo y carácter de los objetos de construcción (obras), sus características estructurales, así como también a la diversidad de condiciones de construcción, los procedimientos de división de los procesos, división del trabajo, creación del ritmo de producción y los traslapes de los procesos pueden ser diferentes. Sin embargo, la generalización de la experiencia de construcción permite establecer una terminología única y establecer los conceptos básicos del método en cadena, generales para la diversidad de la práctica. En la práctica de la construcción se diferencian los métodos en cadena, acelerado y acelerado en cadena. Los métodos en cadena de construcción están basados en el desmembramiento del proceso tecnológico común de erección de edificaciones y obras en procesos de construcción componentes y en su simultaneización de ejecución rítmica coordinada en el tiempo (fig. 1 c). Ellos garantizan el trabajo uniforme y continuo de todas las cuadrillas de producción acompañándose con el uso uniforme y continuo de los r ecursos (fuerza de trabajo, materiales, estructuras y artículos prefabricados, uso de máquinas de construcción, etc.), y también con la salida uniforme y continua del producto (volumen construido de edificio, área construida, volumen de trabajos ejecutados, etc.). La construcción en cadena puede tener diferentes tiempos: desde el más lento hasta el más acelerado. Esto depende del ritmo asignado de producción, de la cantidad de obreros o cupados y cantidad y potencia de máquinas de construcción empleadas. La elección de tal o cual tiempo se realiza considerando los plazos exigidos de construcción y posibilidades de su abastecimiento con recursos laborales y materiales. En una serie de casos aparece la necesidad de construir edificaciones y obras en plazos cortísimos. Entonces se aplica el método acelerado basado en la producción de los trabajos en plazo cortísimo técnicamente posible y económicamente racional mediante el uso de la mayor simultaneización de los trabajos en el tiempo y empleo de la máxima cantidad de obreros y equipos de construcción (máquinas, instrumentos, etc.) posible a ubicar. Sin embargo, los métodos acelerados, útiles en una serie de casos para la construcción de ciertos edificios y obras, frecuentemente resultan poco efectivos y prácticamente no adecuados a consecuencia de la alta intensidad y corto tiempo para el abastecimiento de recursos, pues en la 6
base de la construcción acelerada se encuentra el principio del paralelismo de la producción (fig. 1 b). Mayor aplicación en la construcción tiene el método acelerado en cadena que posee las cualidades de los métodos en cadena y acelerado. El método acelerado en cadena de construcción es tal método de organización de la producción que asegura plazos cortísimos de trabajos y se caracteriza por el consumo continuo y uniforme de recursos laborales y técnico materiales, y también por la salida continua y uniforme del producto con baja intensidad de consumo de recursos. El método acelerado en cadena puede usarse: a) en procesos de construcción aislados; b) en la construcción de edificios aislados; en la construcción de un complejo de obra (urbanización, poblados, etc.). En todos estos casos se realiza la cadena de construcción limitada de corta duración; el objeto de la cadena es un proceso, un edificio o grupo de edificios, que se terminan en un lapso más o menos de corta duración, después de esto la producción debe ser reestructurada en vista del paso a la construcción de nuevos objetos. A diferencia de tal aplicación limitada y de corto plazo del m étodo acelerado en cadena se debe analizar su variedad especial - denominada cadena prolongada o de largo plazo. Este método se basa en el trabajo acelerado en cadena de largo plazo de la organización constructora de determinada capacidad productiva, capaz de usar en forma efectiva, uniforme y continua los recursos de producción en tiempo prolongado sin disminuir la productividad y reestructuraciones. A diferencia de cadenas limitadas de corto plazo donde como objetos de aplicación de la cadenicidad son procesos de construcción, edificios o complejos aislados, como objetos para la formación de la cadena continua de construcción sirven las organizaciones constructoras especializadas de capacidad productiva adecuada asegurada con todos los tipos de recursos de producción; laborales, técnico materiales, financieros, y también con la documentación del proyecto técnico y otros. Método en cadena
Método acelerado Método acelerado en cadena
Cadena de corto plazo
Cadena prolongada de largo plazo
Fig. 2. Variedades de métodos progresistas de producción en cadena.
En la fig. 2 se muestra el esquema de las variedades de los métodos progresistas de producción de trabajos de construcción. El método de trabajo con la cadena prolongada de largo plazo es el más perspectivo, que mejor responde a las exigencias de la industrialización de la construcción. Por el 7
método de las cadenas prolongadas de largo plazo es necesario organizar la construcción masiva ejecutada con proyectos estandarizados (de viviendas, industriales, viales, etc.).
LEYES PRINCIPALES DE LA CADENA DE CONSTRUCCIÓN La cadena de construcción representa en sí el proceso de producción que se desarrolla en el tiempo y en el espacio. Su desarrollo generalmente puede ser representado gráficamente en forma de ciclograma (fig. 3). Aquí en el eje de las abscisas se representa el tiempo y en las ordenadas – las unidades de producción de construcción (edificios o sus partes). El proceso tecnológico dividido en n procesos componentes será representado por n líneas inclinadas paralelas.
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Fig. 3. Ciclograma de construcción en cadena.
Si cada proceso componente ejecutado en cadena se denomina cadena particular, entonces la cadena de construcción puede verse como la composición de una serie de cadenas particulares sucesivamente incluidas y paralelamente ejecutadas. La ley fundamental de la cadena particular se expresa por la función t = mk . (1) La ley de la cadena de construcción es T = k(m + n – 1). (2) Generalmente a la unidad de producción de la cadena los constructores lo llaman “zajvatka” . En calidad de zajvatka en la construcción en cadena de un poblado toman a las viviendas unifamiliares típicas de un piso, en un conjunto habitacional de varias manzanas de edificios multifamiliares – una sección típica de cada piso; en la organización en cadena de procesos de construcción en calidad de zajvatka toman partes iguales del edificio por trabajosidad. Cada cadena particular se caracteriza por la cantidad de ejecutores (obreros, cuadrillas, equipos de construcción) N = P/ts = P/mks = Q/mk (3) Aquí P – volumen de trabajo en las m zajvatkas (unidades de producción); s - rendimiento de un ejecutor en la unidad de tiempo en unidades del volumen de trabajo. 8
La construcción en cadena se caracteriza por la salida uniforme del producto t erminado que determina la potencia de producción. El mantenimiento de la constancia de la potencia de producción es una condición obligatoria de la cadena. Tal indicador es la intensidad de la cadena que expresa el volumen de producción que sale de la cadena en la unidad de tiempo (también lo denominan potencia de la cadena). La intensidad de la cadena particular es i = P ч /t = P ч /mk ; (4) la intensidad de la cadena de construcción es I = P c /T = P c /k(m+n-1) (5) La intensidad de la cadena particular se expresa en unidades de volumen de trabajos ejecutados en la unidad de tiempo (m3 de concreto por jornada, cantidad de columnas montadas en una jornada, etc.); la intensidad de la cadena de construcción – en unidades de producto de construcción terminado (m2 de área techada por día, m3 de volumen de construcción de edificación por día, etc.). En el desarrollo de la cadena de construcción se observan tres etapas (fig. 4): periodo de crecimiento de la potencia de producción T’ , periodo desplegado estabilizado de la cadena T’’ y periodo de finalización de los trabajos T’’’ .
(a)
(b)
Fig. 4. Etapas de desarrollo de la cadena de construcción: a) gráfico de consumo de recursos; b) ciclograma.
En el periodo inicial a la cadena sucesivamente se incluyen nuevas brigadas, nuevos equipos de construcción, se incrementa el consumo de recursos de producción; en el periodo final ocurre la salida de las brigadas y, correspondientemente, disminuye el consumo de recursos. El periodo 9
estabilizado de la cadena se caracteriza por el empleo uniforme de todos los recursos de producción. Para simplificar el gráfico escalonado de consumo de recursos (fig. 4 a) puede ser reemplazado por el trapezoidal de equivalente área abcd . Del ciclograma (fig. 4 b) se deduce que la duración del periodo de crecimiento y de reducción de la intensidad de la cadena son iguales entre si T’ = T’’’ = (n-1)k . (6) El periodo estabilizado de la cadena es T’’ = T - 2T’ = k(m+n-1)-2(n-1)k = k(m-n+1). (7) Como muestra la experiencia en la práctica son posibles tres casos que se caracterizan por el diferente grado de desarrollo de la cadena (fig. 5).
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(a)
(b)
(c)
Fig. 5. Gardo de desarrollo de la cadena de construcción: a) cadena estabilizada; b) cadena no estabilizada pero elevada a la potencia total; c) cadena no estabilizada sin lograr la potencia total.
En el primer caso, cuando T’’ > 0 (fig. 5 a) la cadena se estabiliza, en el periodo de T’’ todas las cadenas particulares se desarrollan paralelamente y ocurre un consumo uniforme de recursos; en los otros casos, la cadena no logra el carácter estabilizado, pudiendo lograrse la potencia total de la cadena cuando T’’ = 0 (fig. 5 b) o no lograrla cuando T’’ < 0 (fig. 5 c). Solamente la forma estabilizada responde a las exigencias de la cadenicidad de la producción; la cadena no estabilizada es infructuosa y no puede ser recomendada para su aplicación. Una característica particular de las cadenas restringidas de corto plazo es poco el peso específico del periodo estabilizado de la cadena T’’ en la duración total de la cadena. Por el contrario, en la cadena continua de largo plazo el peso específico de este periodo considerablemente crece caracterizando el mejoramiento de todos indicadores de la cadena. Para la valoración de esta calidad de la cadena de construcción pueden ser recomendados los siguientes indicadores: a) indicador de uniformidad de la cadena 10
α = T’’/T = k(m-n+1)/k(m+n-1) = (m-n+1)/(m+n-1) ; b) indicador productividad de la cadena
(8)
β = m/T = m/k(m+n-1) = m/k(m+n-1); c) indicador de consumo de tiempo por unidad de producto ϒ = T/m = k(m+n-1)/m; d) indicador de uniformidad de consumo de recursos
(9) (10)
δ= m/(m+n-1). (11) El indicador de uniformidad de consumo de recursos se determina a partir de la relación del área
del trapecio R correspondiente al gráfico real de consumo de recursos con el área del rectángulo R1 referido al consumo de recursos de intensidad promedio r cp (fig. 6).
Fig. 6. Determinación del indicador de uniformidad de consumo de recursos
Tomamos R = R1. Siendo
R = r(T+T’’)/2 y R1 = r cpT o
r cp /r = (T+T’’)/2T = δ. Reemplazando valores de T y T’’ obtenemos δ= [k(m+n-1)+k(m-n+1)]/2k(m+n-1) = m/(m+n-1).
Evidentemente, cuando más alto son los indicadores α , β y δ y bajo ϒ , mejor es la organización de la cadena. Los indicadores citados pueden ser usados para la evaluación de las alternativas de organización de la cadena. En el periodo inicial del desarrollo de la construcción en cadena se deben diferenciar los ciclos tecnológico y de producción (fig. 7). El ciclo tecnológico incluye las cadenas particulares que aparecen en el periodo del crecimiento de la cadena T’ . La duración del ciclo tecnológico es τ = T’ = (n-1)k . (12)
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En este tiempo a la producción se incluye el sector tecnológico F compuesto por m zajvatkas, donde mτ = τ/k =(n-1)k/k = n-1. (13) Al finalizar el ciclo tecnológico empieza el periodo de salida del producto de construcción T пр = mk . (14)
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Fig. 7. Ciclos tecnológicos y de producción.
Por ciclo de producción generalmente se entiende al conjunto de las todas las operaciones al que se le somete el producto en todos los estadios de la producción: desde el procesamiento de la materia prima hasta la obtención del producto terminado. Aplicado a la cadena de construcción el ciclo de producción incluye todas las cadenas particulares que se desarrollan hasta el momento de la salida de una unidad del producto terminado – zajvatka. En el periodo del ciclo de producción el producto inconcluso se convierte en producto terminado. Generalmente el volumen de producción inconclusa que garantiza la salida del producto terminado se denomina reserva. En consecuencia a la duración del ciclo tecnológico le corresponde el periodo de formación de la reserva. La magnitud de este periodo es T з = T Ц = nk , (15) y el sector de reserva correspondiente F Ц consta m з zajvatkas, donde m з = T з /k = nk/k = n .
(16)
Si reemplazamos en la fórmula (2) la expresión de T Ц, la ley principal de la cadena de construcción se convierte en T = T Ц + k(m – 1). (17)
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PARÁMETROS DE LA CADENA DE CONSTRUCCIÓN Las expresiones de la cadena de construcción del (1) al (17) revelan la dependencia entre magnitudes variables que caracterizan el desarrollo de la cadena en el tiempo y en el espacio. Convengamos llamar a estas magnitudes parámetros de la construcción en cadena. Se diferencian parámetros de tres tipos: a) parámetros de espacio – zajvatkas, sector de montaje, frente de trabajo, parcela, nivel; b) tecnológicos – cantidad de cadenas particulares, volúmenes de trabajos, trabajosidad, intensidad (potencia) de la cadena; c) parámetros de tiempo – módulo de ciclicidad, paso de la cadena, ritmo de la cadena.
Parámetros de espacio Para la valoración del desarrollo de la cadena en el espacio se introduce el concepto sobre el frente trabajo. El frente de trabajo (zona de trabajo) define territorialmente las posibilidades espaciales para la ejecución de los procesos de construcción. Su magnitud indica el tamaño del sector del objeto de construcción en el cual se puede distribuir a los obreros o a las máquinas de construcción. El frente de trabajo se expresa en unidades de medición de volúmenes de trabajos (m, m2, m3), o en partes del objeto de construcción (piso, sección, etc.). Se diferencian frentes de trabajos común y abierto. Para procesos de construcción de carácter lineal el frente de trabajo, como regla, es totalmente abierto. Por ejemplo, la cadena particular de excavación de zanja para red de agua potable se puede iniciar de inmediato a lo largo de todo el frente, porque él en el sitio generalmente es abierto y no se tiene ningún impedimento para distribuir a los obreros y máquinas. Pero en los procesos de construcción que se desarrollan por niveles (mampostería de muros, montaje de estructuras, etc.), esta posibilidad no hay, porque el frente de trabajo se abre paulatinamente en la medida que se termine el trabajo dado en los niveles inferiores. Para la organización de la cadena de construcción el objeto de construcción dividen partes iguales o aproximadamente iguales por laboriosidad - zajvatkas; cada zajvatka tiene su frente de trabajos, que lo ocupa la brigada de trabajo que ejecuta un cadena particular1. En zajvatkas el objeto puede dividirse por el método de zajvatkas constantes y movibles. Generalmente emplean el primer método, dividiendo los objetos en zajvatkas, la medida de las cuales se mantienen constantes para todos los procesos de construcción a ejecutarse. En el método de zajvatkas movibles para cada proceso se determinan zajvatkas individuales, porque las medidas de las zajvatkas para los diferentes procesos no coinciden.
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En Checoslovaquia diferencian zajvatkas normal y laboral. Un edificio de viviendas de cinco pisos de tres secciones, por ejemplo, tiene tres zajvatkas normales y cinco laborales.
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Las zajvatkas movibles se emplean menos – en la organización de procesos lineales mecanizados, y también en la producción de trabajos de concreto armado ejecutados por niveles en algunos objetos. De la expresión (2) se ve que el plazo de los trabajos depende de la cantidad de zajvatkas: con el aumento de la cantidad de zajvatkas el plazo de los trabajos se alarga, pero correspondientemente disminuye la cantidad de ejecutores (3). Por eso la aceleración de los trabajos, logrado con la disminución de la cantidad de zajvatkas (a cuenta del crecimiento de su medida), inevitablemente se acompaña con el incremento de la intensidad del consumo de recursos. Juntamente con ello, la disminución de la cantidad de zajvatkas lleva al desmejoramiento de una serie de indicadores: disminuye el periodo de la cadena estabilizada y bajan los indicadores de desarrollo de la cadena (8) – (11). En la mayoría de los casos la cantidad de zajvatkas se determina con la cantidad de objetos de construcción (viviendas unifamiliares de un piso) o con la cantidad de sus elementos repetitivos (secciones habitacionales de edificios de varios pisos, tramos de pórticos de talleres). Si fuera necesario realizar la elección de la cantidad de zajvatkas (en la organización de algunos procesos de construcción, en construcciones lineales tipo caminos, etc.), se recomienda partir de las siguientes consideraciones: a) la cantidad mínima de zajvatkas debe corresponder a la expresión mmín ≥ n+1, en el que todavía se conserva la forma estabilizada de la cadena. Es tiene significado especial en aquellos procesos que se desarrollan por niveles, pues la no observancia de esta regla lleva a interrupciones en el trabajo; b) la cantidad de zajvatkas se encuentra en relación directa con los demás parámetros de la cadena, y su variación se refleja o en la duración de los trabajos, o en el número de ejecutores; por eso la cuestión de elección de la cantidad de zajvatkas es, al final de cuentas, una cuestión de elección de la duración adecuada de los trabajos; c) en la designación de la cantidad de zajvatkas es necesario ligar sus límites con la estructura del objeto de construcción, asegurando la coincidencia de estos límites con las juntas de temperatura, de asentamientos, con las medidas de las secciones y otras divisiones estructurales del edificio. En la construcción de edificaciones prefabricadas, cuando el rol principal en la producción juega la grúa de montaje, la serie de cadenas particulares interrelacionadas sucesivamente ejecutadas (montaje de columnas, vigas, bloques o paneles de muros, elementos de losas de techo, etc.), el objeto de construcción se divide en sectores de montaje . Cada sector de montaje representa en sí un conjunto de zajvatkas en el que se ejecuta una serie de cadenas particulares que conforman la cadena de construcción de montaje del edificio. El tamaño del sector de montaje se impone en las cadenas contiguas (construcción de cimientos, trabajos de acabados, etc.). Los parámetros – zajvatka y sector de montaje – modelan el desarrollo espacial de la cadena; la zajvatka modela a la cadena particular, y el sector de montaje a la cadena de construcción.
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Para cada ejecutor en la zajvatka se le asigna un determinado espacio – parcela. Las medidas de la parcela se establecen de tal modo que el volumen de trabajos contenido en ella corresponda al rendimiento del ejecutor y que con esto se garantice la mayor comodidad para el logro de una alta productividad del trabajo. El objeto de construcción frecuentemente se divide por altura en niveles tecnológicos. La necesidad de dividir en niveles aparece en este caso cuando por la estructura del objeto el frente de trabajo se abre solamente en el proceso de su ejecución, por ejemplo, en la construcción de las carcasas, muros y otras estructuras que se desarrollan en altura.
Parámetros tecnológicos La estructura de la cadena de construcción se determina con la cantidad y carácter de las cadenas particulares componentes. La cantidad de cadenas particulares depende de la profundidad de desmembramiento del proceso de construcción en procesos componentes. La correcta determinación de la cantidad de cadenas particulares tiene gran significado, pues de esta magnitud depende la duración de los trabajos. Se diferencian cadenas con desmembramiento total y parcial del proceso. En el primer caso como contenido de la cadena particular sirve un proceso simple de construcción, en el segundo – uno complicado, proceso complejo de construcción (ver pág. 37, 38). Una mayor profundización de desmembramiento mejora los indicadores en cadenas de construcción extendidas en el tiempo, por eso el desmembramiento total se recomienda aplicar en la construcción masiva. La complejidad de ejecución de la cadena particular caracterizan los parámetros: volumen y laboriosidad de los trabajos. El volumen de trabajos depende de la estructura del objeto de construcción, es para una edificación u obra específica una magnitud invariable y se expresa en unidades de medición inherentes al tipo de trabajos realizado. La trabajosidad de los trabajos determina la cantidad de trabajo empleada para la obtención del producto de construcción de buena calidad, y se mide en hombre-días, hombre-horas. En procesos de construcción mecanizados el gasto de tiempo de trabajo de las respectivas máquinas se expresa en máquina-jornadas y máquina-horas. La trabajosidad se determina con la norma de tiempo (norma de tiempo de la máquina) o con el rendimiento. La norma de rendimiento depende de las condiciones del trabajo: su magnitud es la consecuencia de una determinada organización de los trabajos y del nivel de la técnica y tiene la tendencia a crecer en el progreso de la técnica de producción y mejora de su organización. Como la norma de rendimiento no es una magnitud constante e invariable, entonces la trabajosidad de los trabajos representa en sí una magnitud variable: su valor caracteriza no solamente el contenido del proceso de construcción y complejidad de las operaciones tecnológicas, sino también testifica sobre las condiciones de producción y sobre el nivel de perfeccionamiento de los métodos de trabajos. 15
En el diseño de la cadena de construcción se diferencia trabajosidad normalizada y aplicada. El paso de la trabajosidad normalizada a la aplicada se realiza mediante la división entre el coeficiente promedio de ejecución de las normas, esta magnitud se toma mayor que la unidad. La eficiencia de la cadena de construcción se expresa con el parámetro tecnológico - intensidad (potencia) de la cadena que refleja la cantidad de producto de construcción que sale de la cadena en la unidad de tiempo.
Parámetros de tiempo El parámetro principal de tiempo es el indicador de ritmo que establece la ciclicidad del proceso y que modela el tiempo de producción. Este indicador se denomina módulo de ciclicidad . Él sirve para la medición de la duración de la cadena de construcción. Generalmente esto es la duración de la cadena rítmica en una zajvatka, duración del ciclo de la cadena. Si la duración de la cadena particular en las zajvatkas (ciclo de la cadena) cambia, entonces el módulo de ciclidad es su menor magnitud (en cadenas arítmicas). El módulo de ciclicidad de una cadena particular generalmente modula también a las cadenas particulares contiguas determinando el desarrollo de la cadena de construcción en el tiempo. En el montaje de edificios de grandes bloques y paneles, cuando el desarrollo de la cadena de construcción se determina con el trabajo de la grúa de montaje, aparece la necesidad de definir un parámetro adicional de tiempo – el módulo de ciclicidad de montaje de la cadena de construcción, en calidad del cual se toma la duración de la cadena ritmica de construcción en un sector de montaje. En vista que la duración de las cadenas particulares en las zajvatkas puede cambiar, es necesario establecer un parámetro de tiempo que defina el ritmo promedio de salida de las unidades de producción (zajvatkas) en la unidad de tiempo denominado ritmo de la cadena . El ritmo de la cadena particular es v = m/t ; (18) El ritmo de la cadena de construccion es V = m/T . (19) De las fórmulas (2) y (3) se ve que la duración de la cadena es directamente proporcional y la cantidad de ejecutores es inversamente proporcional al módulo de ciclicidad. Aquí la magnitud del módulo de ciclicidad afecta en el plazo de los trabajos con mayor incidencia que el valor de los otros parámetros, porque él entra a la fórmula (2) como cofactor a la suma de las otras magnitudes. En consecuencia, para la disminución sustancial del plazo de los trabajos es necesario disminuir el valor del módulo de ciclicidad. El límite de disminución del valor del módulo de ciclicidad es tal magnitud suya en el que el frente de trabajos efectivo permita la distribución cómoda de la cantidad creciente de ejecutores conservando las condiciones de eficiencia de los trabajos. Tal límite se puede considerar una jornada de trabajo y solamente en escasos casos – con el deseo de acelerar los trabajos – media jornada. No se puede recomendar k<0.5 jornadas, porque esto llevaría a la pérdida de tiempo en el traslado de zajvatka a zajavtka durante la jornada de trabajo. 16
La cadena de construcción puede ser organizada con diferente nivel de desmembramiento del proceso tecnológico. Como cadenas particulares se puede tomar o procesos complejos o simples; en el primer caso el proceso tecnológico de edificación será desmembrado en una cantidad limitada de cadenas particulares tecnológicamente complejas, en el segundo – la cantidad de cadenas particulares crece considerablemente, pero la tecnología de cada una de ellas será significativamente simplificada. El módulo de ciclicidad que expresa la duración de la cadena particular en una zajvatka depende de la complejidad tecnológica del proceso: cuanto más complejo es el proceso, evidentemente, mayor tiempo se requiere para su ejecución. Por eso, si la modulación de la cadena se plantea según el ritmo de los procesos complejos tecnológicamente complicados, la duración de la cadena particular no puede ser tomada como mínima: el valor del módulo de ciclicidad en este caso, como muestra la práctica, varía en los límites de 3 – 18 días. Para la disminución del valor del módulo de ciclicidad en todos los casos posibles es necesario tomar en calidad de cadenas particulares procesos de trabajos simples – tecnológicamente menos complicados. Esto lleva a un desmembramiento más profundo de proceso de producción: se aplica el denominado método en cadena-desmembrado que ha encontrado amplia aplicación en la práctica de la construcción. El método en cadena-desmembrado no solamente permite acelerar el ritmo de los trabajos, sino también permite una especialización más profunda de las brigadas que se acompaña con el crecimiento de la productividad del trabajo. La profundización del desmembramiento del proceso de producción lleva al aumento de las cadenas particulares – incremento del parámetro n. Sin embargo, como se ve en la fórmula (2) y (15), este incremento, afectando en algún aumento de la duración del ciclo de producción, se acompaña de una considerable reducción de la duración total de los trabajos. La interrelación del valor del módulo de ciclicidad con otros parámetros de la cadena puede ser obtenida de las expresiones (2) y (3):
k = T/(m+n-1) ; k = P/Nms .
(20) (21)
Expresando la cantidad total de ejecutores a través del frente total de trabajos F y la medida de una parcela f
N = F/f ,
(22)
obtenemos
k = Pf/Fms = Qf/Fm .
(23)
Igualando los miembros derechos de las igualdades (20) y (23)
T/(m+n-1) = Qf/Fm ,
.
obtenemos la expresión de cálculo de la medida de la parcela f = TFm/Q(m+n-1) . (24) La expresión (24) puede servir como criterio para valorar la aceptabilidad del módulo de ciclicidad desde el punto de vista de asegurar un frente de trabajos adecuado considerando la comodidad de distribución en la parcela de materiales, máquinas, instrumentos y ausencia de obstáculos para los movimientos de trabajo de los ejecutores.
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La práctica muestra que junto con el módulo de ciclicidad un significado determinado en el plazo total de los trabajos tiene el intervalo de tiempo entre cadenas particulares contiguas. Esta magnitud generalmente se denomina paso de la cadena , porque ella refleja el lapso de tiempo luego del cual las brigadas se incluyen (“marchan”) a la cadena.
No es difícil demostrar que el paso de la cadena no puede tener un significado decisivo, independiente en la organización de la construcción en cadena como con frecuencia incorrectamente afirman. Para lo cual veamos tres variantes de ciclograma elemental que reflejan dos cadenas particulares (fig. 8). En la primera variante (fig. 8 a) se observa la igualdad del paso de la cadena y el módulo de ciclicidad k 0 = k . Este es el caso común de la cadena normalmente organizada en el que la zajvatka liberada inmediatamente se ocupa con el siguiente proceso. La segunda variante (fig. 8 b) caracterizado por la desigualdad k 0 < k , no se aplica en la práctica, porque dos cadenas particulares que representan en sí a dos procesos principales que no pueden ejecutarse simultáneamente en una misma zajvatka. La tercera variante (fig. 8 c) en la que k 0 > k , propone alguna pérdida
(a)
de tiempo igual a k - k 0 en el transcurso del cual la zajvatka queda desocupada. Generalmente en este caso la magnitud del paso de la cadena se asigna múltiplo del valor del módulo de ciclicidad, lo que lleva la aparición zajvatkas de reserva. Lo expuesto muestra que que el paso de la cadena no juega rol de parámetro independiente y decisivo y puede ser expresado a través del valor del módulo de ciclicidad k 0 = ck , (25) donde c ≥ 1, siendo siempre un valor entero.
(b)
(c)
Fig. 8. Relación entre paso de la cadena y módulo de ciclicidad.
En la organización de la cadena de construcción es necesario no olvidar que sus parámetros son magnitudes interrelacionados y cualquier cambio de uno de ellos no puede no afectar el significado de los otros. Por eso la determinación de aquellos u otros valores de los parámetros de las cadenas es necesario definir aplicado a las condiciones concretas tomando en cuenta obligatoriamente esta interrelación.
VARIEDADES DE LA CADENA DE CONSTRUCCIÓN La diversidad de objetos de construcción y de condiciones de producción crea una posibilidad amplia de aplicación de los diferentes tipos de cadena de construcción. Generalizando estos tipos, 18
todas las diferentes cadenas pueden representarse en un esquema (fig. 9) en el que se mu estran las variedades de cadena de construcción según indicios comunes de ellos. Por la estructura se diferencian las cadenas de construcción en: a) especializadas; b) de objeto; c) complejas. Por las características de ritmicidad: a) rítmicas; b) aritmicas. Por la profundidad de desmembramiento del proceso: a) con desmembramiento parcial; b) con desmembramiento total. Por el grado de desarrollo: a) no estabilizados; b) estabilizados. De objeto
Especializadas
Desmembramiento parcial
Complejas
No estabilizadas
Cadenas de construcción
Desmembramiento total
Estabilizadas
Rítmicas
Arítmicas
Fig. 9. Variedades de cadenas de construcción.
Especializadas se denominan a las cadenas de construcción, cuyo producto son elementos estructurales iguales de uno o una serie de edificios o de tipos comunes de trabajos (estructuras de concreto armado prefabricados, estructuras metálicas, trabajos de movimientos de tierra, trabajos de acabados).
Las cadenas de objeto se organizan con un grupo de cadenas especializadas, cuyo producto común son objetos de construcción terminados o parte de ellos. La cadena compleja representa en sí la reunión de cadenas de objeto destinadas para la produccion de edificios de tipos diferentes u obras unificadas en un complejo común. Como producto de la cadena compleja puede servir, por ejemplo, un conjunto habitacional urbano o poblado rural con todo tipo de instalaciones y urbanismo civil o plantas industriales compuestas por una serie de edificaciones y obras, instalaciones y urbanismo industrial, etc. 19
Por el carácter de ritmicidad de producción las cadenas de construcción se divi den en dos variedades principales: rítmicas y arítmicas.
(b) (a)
(c)
Fig. 10. Esquemas de cadenas rítmicas y arítmicas: a) rítmica; b) arítmica (polirítmica); c) con ritmo múltiple.
Las cadenas rítmicas de construcción se caracterizan por la igualdad (fig. 10 a) o multiplicidad (fig. 10 b) de los ciclos de las cadenas de construcción, las aritmicas – por la ausencia de un ritmo común tanto en las diferentes cadenas particulares como en cada cadena particular (fig. 10 c). La característica de las cadenas rítmicas es constancia del módulo de ciclicidad en todas las cadenas particulares k = const . En las cadenas de ritmos múltiples en cada cadena particular el módulo de ciclicidad tiene un valor individual constante pero conservando la multiplicidad de ellas en las diferentes cadenas particulares k 2 = Ck 1 . En las cadenas arítmicas (polirítmicas) la duración de los ciclos es diversa. k ≠ const . Las cadenas arítmicas representan en sí el caso general de la construcción en cadena. Esto tiene lugar cuando se introduce a la cadena común de construcción de edificaciones y obras que se diferencian por volúmenes desiguales de trabajos homogéneos en las zajvatkas, y, en consecuencia, con diferente trabajosidad.
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La diferenciación de las cadenas por profundidad de desmembramiento del proceso tecnológico tiene un importante significado práctico. Las cadenas con desmembramiento total de procesos, donde el objeto de la cadena particular es un proceso simple, se diferencian por un nivel más alto de aplicación de los principios de especialización y aceleración de la producción y por eso son especialmente útiles en condiciones de cadenas de largo plazo para la construcción masiva. Las cadenas con desmembramiento parcial , en las cuales las cadenas particulares se organizan para la ejecución de procesos complejos complicados, son más sencillos en ejecución y útiles solamente en condiciones de construcción de corto plazo de objetos complicados atípicos. Las cadenas no estabilizadas (ver fig. 5 b y c) no crean las condiciones para la producción uniforme, por lo que no pueden ser recomendados. Sin embargo, en la práctica encuentra aplicación en la organización de construcción en cadena en periodo corto. Esto se observa, por ejemplo, en la construcción de viviendas cuando se incluye poca cantidad de edificios (uno-dos manzanas). El paso a las cadenas prolongadas perennes representan la posibilidad de realizar un sistema de cadena racional estabilizada en periodos de larga duración.
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ÍNDICE (Numeración del libro original)
Terminología Signos convencionales Introducción
3 9 11
PARTE I. TEORÍA DE LA CADENA DE CONSTRUCCIÓN Capítulo I. Principios básicos Conceptos generales Leyes principales de la cadena de construcción Parámetros de la cadena de construcción Variedades de la cadena de construcción
12 19 25 32
Capítulo II. Cadenicidad en procesos de construcción Clasificación de procesos de construcción Teoría de la cadena particular y especializada Organización en cadena de procesos simples Organización en cadena de procesos complicados (complejos) Diseño de la tecnología en cadena de procesos de construcción
36 39 54 57 83
Capítulo III. Edificación en cadena de objetos de construcción Características tecnológicas de los objetos de construcción Teoría de la cadena de objeto Objetos lineales Edificaciones y obras homogéneas Edificaciones y obras heterogéneas
86 88 95 104 129
Capítulo IV. Construcción en cadena de complejo de edificios y obras Característica de la cadena compleja Teoría de la cadena compleja Diseño de la cadena compleja
137 138 140
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Capítulo V. Cadena prolongada de largo plazo Características del sistema de cadena prolongada Problemas de diseño de cadenas prolongadas Reserva en cadena prolongada
159 163 169
PARTE II. APLICACIÓN DE LOS MÉTODOS EN CADENA DE CONSTRUCCIÓN Capítulo I. Construcción de viviendas Tecnología de edificación de viviendas y de urbanización civil Experiencia de construcción en cadena de poblados y complejos habitacionales
182 210
Capítulo II. Construcción industrial Característica tecnología de objetos de construcción industrial Particularidades de diseño de edificación en cadena de objetos industriales Experiencia de construcción en cadena de objetos industriales Experiencia de construcción en cadena de redes ingenieriles
253 255 290 362
Capítulo III. Efectividad técnico económica de la construcción en cadena Plazos y tiempos de construcción Ritmicidad de la producción Productividad del trabajo Costo de construcción Literatura
382 383 388 391 397
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