Por estructura metálica se entiende cualquier estructura en la que la mayoría de sus partes son materiales metálicos. Las estructuras metálicas son utilizadas habitualmente en el sector industrial. La construcción metálica ha alcanzado un papel significativo en el ámbito de las estructuras de construcción
¿Qué son las estructuras metálicas?
Una estructura metálica se trata de una construcción sostenida principalmente por perfiles metálicos de acero. Podemos encuadrar este tipo de construcción dentro de las «construcciones en seco», debido a que no utiliza agua en el proceso, acelerando tiempos y ahorrando costes.
Características de la estructura de acero
Las cinco principales características estructuras metálicas deben ser:
- Resistencia: debe soportar las fuerzas a las que se le someta sin ningún problema, resistiendo el peso sin llegar a deformarse ni a derrumbarse.
- Estabilidad: La construcción debe ser lo suficientemente estable para no derrumbarse.
- Rígidez: debe haber una correcta distribución de las cargas, de esta forma evitaremos que estas se deformen al aplicar las fuerzas sobre ellas.
- Uniformidad: no cambian con el tiempo, todo lo contrario que sucede con las estructuras de hormigón reforzado.
- Durabilidad: Apenas requieren mantenimiento y este no es muy costoso. Estas estructuras están diseñadas para perdurar en el tiempo.
Las ventajas más evidentes y deseadas es que hay una rápida ejecución y sin desperdicios de materiales. Por otra parte, no permite muchas improvisaciones, por lo que el arquitecto debe crear planos extremadamente detallados.
Según la obra y el peso a soportar los ingenieros deberán elegir:
- Grosor
- Dimensiones de cada elemento
- El tipo de acero
- Los perfiles a usar
¿Para qué se usa el acero en la construcción?
Hay diferentes construcciones civiles que se pueden realizar con este material. Aca te nombramos las más utilizadas
Materiales desarrollados con acero en construcción
- Vigas, hay diferentes estilos de vigas, las más utilizadas son la “H” utilizadas para soportar mayores cargas y las “I” las cuales tiene aletas más estrechas. Están fabricadas en carbono laminado.
- Placas, las mismas dependen de la resistencia se puede utilizar de manera estructural, para pisos, paredes, entre otros.
- Perfiles, existen una gran variedad de perfiles, perfiles livianos de acero galvanizados para steel frame a perfiles metálicos laminados en acero al carbono para grandes estructuras.
- Tubos de acero, existen tubos de acero de distinto resistencia y aceros
- Ángulos
- Losacero para techos
- Mallas
- Herramientas de construcción, de forma general con aceros rápidos o HSS.
- Cables
Tipos de Estructura Metálicas
Hay diferentes tipos de estructuras metálicas y de acero, te enseñamos en este capítulo las principales:
Estructura de acero galvanizado o Steel Frame
Para la construcción de una casa, habitualmente se utiliza Steel Frame. En estos casos, se utiliza acero galvanizado, el cual es resistente y liviano.
Los revestimientos externos de los muros se hacen de casi cualquier material y los internos se realizan con paneles de yeso. Este tipo de construcción puede llegar a soportar estructuras de hasta 4 pisos y los diseños que pueden realizarse son de los más versátiles.
Estructura de acero para techos
Dependiendo del peso y el diseño, puede usarse el sistema de steel frame para techos con acero galvanizado o usarse acero más reforzado.
A diferencia de la madera o el hormigón, el acero es más ligero. Los tiempos de ejecución son menores . Con respecto a este material al mismo tiempo, el acero es más resistente, puesto que al no ser poroso no sufre problemas de humedades como en el caso de la madera.
Estructura de acero para edificios
Aquí la situación cambia drásticamente ya que en el caso de edificios deben soportar grandes cargas. Aquí el acero debe tener una resistencia extremadamente alta. Cuanto mayor sea el contenido de carbono del acero, mayor será la resistencia.
No debemos confundir una estructura metálica y las barras de acero utilizadas en las estructuras de hormigón armado. Los materiales disponen diferentes propiedades y comportamientos.
Las barras de acero en las estructuras de hormigón armado, funcionan para garantizar la resistencia de un edificio. En cambio, en la estructura metálica, hay una diferencia en el comportamiento mecánico y el procedimiento de construcción.
Estructuras Abovedadas
Estas estructuras ya no son tan habituales en las construcciones más modernas. Se trata de todas aquellas en las que se emplean cúpulas, bóvedas y arcos con el fin de repartir y compensar el peso de la estructura. A modo de ejemplo, catedrales o iglesias.
Estructuras Entramadas
Es la conjunción de items horizontales y verticales. Son las más habituales de ver en las construcciones de ciudad. Utilizan vigas, pilares, columnas y cimientos, o sea, y una serie de ítems horizontales y verticales para repartir y compensar el peso de la estructura. Estas estructuras son más ligeras por el hecho de que emplean menos ítems que las arquedas por poner un ejemplo y de esta manera pueden lograrse edificios de altura importante.
Estructuras Trianguladas
Son estructuras formadas por elementos lineales de poca sección denominadas barras que crean superficies estructurales planas o tridimensionales mediante la repetición de formas triangulares. La podemos ver en construcción de puentes y galpones industriales. En estos casos las dos formas más empleadas son la cercha y la celosía.
Estructuras Colgantes
Se basan en la utilización de elementos tipo cable o cuerda, denominados tirantes; que funcionan únicamente a tracción y sirven para sustentar otros elementos. En la estructura típica de los puentes colgantes. Los cables solo resisten esfuerzos de tracción, pero tienen la ventaja de poder adaptar su forma a las cargas que reciben en cada momento.
Estructuras Laminares
Es un tipo de elemento estructural caracterizado por tener un sólido tridimensional cuyo grosor es muy pequeño en comparación con sus otras dimensiones y, en términos estructurales, porque resiste las cargas exteriores y las generadas por su propio peso mediante esfuerzos normales de compresión y/o tracción y tangenciales, uniformes en el espesor de la superficie
Tipos de acero existentes
La elección del tipo de acero a utilizar en la construcción se basa en las necesidades específicas de cada proyecto, así como en su ubicación. Algunos de los ítems a tomar en cuenta para elegir el mejor tipo de acero para un proyecto son:
- Acero Corten: es un material con una capa de color rojizo, resistente a la corrosión, principalmente utilizado en puentes, estructuras, fachadas y puertas metálicas
- Acero corrugado: es una lámina de acero conformada por barras con relieves, que posibilitan una alta adherencia al concreto. Se utiliza principalmente en conjunto con este material.
- Acero galvanizado: es un tipo de acero recubierto de zinc que le da una alta resistencia a la corrosión. Se utiliza principalmente en estructuras y ítems que disponen contacto con agua.
- Acero laminado: utilizado principalmente en la estructura de los edificios y obras de Ingeniería civil. Entre los perfiles más utilizados en México se encuentran:
- Placa: generalmente utilizada para fabricar vigas o columnas soldadas, de sección transversal. “I” o en cajón, placas de conexión, placas base de columnas, cartabones, etc.
- Ángulos LI/LM o LD: utilizados en armaduras ligeras de naves industriales y centros comerciales.
- Canales CE: utilizadas para formar secciones en cajón o secciones tipo “I”.
- Perfil IR: ideales para vigas o miembros en flexión.
Ventajas de la construcción con acero
Excelente resistencia
La alta resistencia del acero, por unidad de peso, implica que las estructuras serán más livianas, esto es de gran relevancia en para el diseño de vigas de grandes claros.
Son uniformes
Las propiedades del acero no cambian de manera apreciable con el tiempo, en comparación con las estructuras de concreto reforzado.
Alta durabilidad
Si el mantenimiento de las estructuras de acero es el apropiado durarán indefinidamente.
Ductilidad
La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les posibilita fluir localmente, evitando las fallas prematuras.
Tenacidad
Los aceros estructurales son tenaces, esto quiere decir que disponen mucha resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad.
Desventajas
Como todo sistema de construcción el acero además cuenta con algunas desventajas que no podemos dejar de nombrar
- Corrosión: El acero expuesto a la intemperie sufre corrosión severa por lo que deben recubrirse siempre con esmaltes especiales anticorrosivos exceptuando a los aceros especiales como el inoxidable.
- Calor y fuego: En el caso de incendios, el calor se propaga rápidamente por las estructuras, esto reduce su resistencia hasta lograr temperaturas donde el acero se ablanda, debiendo protegerse con recubrimientos aislantes del calor.
- Pandeo elástico: Por su alta resistencia en peso el empleo de perfiles esbeltos sujetos a compresión, los hace susceptibles al pandeo elástico, por lo que en ocasiones no son económicos las columnas de acero.
- Fatiga: La resistencia del acero, puede reducir cuando se somete a un gran número de inversiones de carga o a cambios frecuentes de magnitud de esfuerzos a tensión.
