LA IMPORTANCIA DEL ACERO EN LA CONSTRUCCIONES MODERNAS

 La ingeniería civil obtuvo un cambio radical cuando se empleo el uso del acero en las estructuras, aquí les mostramos su importancia y uso.

Construcción en acero

Construcción en acero es aquella construcción en que la mayor parte de los elementos simples o compuestos que constituyen la parte estructural son de acero. En el caso en que los elementos de acero se constituyan en elementos que soportan principalmente las solicitaciones de tracción de una estructura mientras que el hormigón (o concreto) toma las solicitaciones de compresión la construcción es de hormigón armado o concreto reforzado. Esa solución constructiva a pesar de contener acero en forma de hierro redondo no se incluye dentro de la definición de Construcción en Acero.Cuando conviven en una misma construcción elementos simples o compuestos de acero con los de hormigón armado la construcción se denomina mixta (acero-hormigón armado).

Las Estructuras Metálicas constituyen un sistema constructivo muy difundido en varios países, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización alcanzada en la región o país donde se utiliza.

Se lo elige por sus ventajas en plazos de obra, relación coste de mano de obra – coste de materiales, financiación, etc.

Las estructuras metálicas poseen una gran capacidad resistente por el empleo de acero. Esto le confiere la posibilidad de lograr soluciones de gran envergadura, como cubrir grandes luces, cargas importantes.

Al ser sus piezas prefabricadas, y con medios de unión de gran flexibilidad, se acortan los plazos de obras significativamente.

La estructura característica es la de entramados con nudos articulados, con vigas simplemente apoyadas o continuas, con complementos singulares de celosía para arriostrar el conjunto.

En algunos casos particulares se emplean esquemas de nudos rígidos, pues la reducción de material conlleva un mayor coste unitario y plazos y controles de ejecución más amplios. Las soluciones de nudos rígidos cada vez van empleándose más conforme la tecnificación avanza, y el empleo de tornillería para uniones, combinados a veces con resinas.

El uso de hierro en la construcción se remonta a los tiempos de la Antigua Grecia; se han encontrado algunos templos donde ya se utilizaban vigas de hierro forjado.
En la Edad Media se empleaban elementos de hierro en las naves laterales de las catedrales.
Pero, en verdad, comienza a usarse el hierro como elemento estructural en el siglo XVIII; en 1706 se fabrican en Inglaterra las columnas de fundición de hierro para la construcción de la Cámara de los Comunes en Londres.

El hierro irrumpe en el siglo XIX dando nacimiento a una nueva arquitectura, se erige en protagonista a partir de la Revolución Industrial, llegando a su auge con la producción estandarizada de piezas. Aparece el perfil "doble T" en 1836, reemplazando a la maderay revoluciona la industria de la construcción creando las bases de la fabricación de piezas en serie.

Existen tres obras significativas del siglo XIX exponentes de esa revolución : La primera es el Palacio de Cristal, de Joseph Paxton, construida en Londres en 1851 para la Exposición Universal; esta obra representa un hito al resolver estructuralmente y mediante procesos de prefabricación el armado y desarmado , y establece una relación novedosa entre los medios técnicos y los fines expresivos del edificio. En su concepción establece de manera premonitoria la utilización del vidrio como piel principal de sus fachadas.

En esa Exposición de París de 1889, el ingeniero Ch. Duter presenta su diseño la Calerie des Machine, un edificio que descubre las ventajas plásticas del metal con una estructura ligera y mínima que permite alcanzar grandes luces con una transparencia nunca lograda antes.

Otra obra ejecutada con hierro, protagonista que renueva y modifica formalmente la arquitectura antes de despuntar el siglo XX es la famosa Torre Eiffel (París, Francia).
El metal en la construcción precede al hormigón; estas construcciones poseían autonomía propia complementándose con materiales pétreos, cerámicos, cales, etc. Con la aparición del concreto, nace esta asociación con el metal dando lugar al hormigón armado.
Todas las estructuras metálicas requieren decimentaciones de hormigón, y usualmente se ejecutan losas, forjados, en este material.

Actualmente el uso del acero se asocia a edificios con características singulares ya sea por su diseño como por la magnitud de luces a cubrir, de altura o en construcciones deportivas (estadios) o plantas industriales.

Ventajas de las Estructuras Metálicas

Vigas reticuladas permiten cubrir grandes luces
Construcciones a realizar entiempos reducidos de ejecución.
Construcciones en zonas muy congestionadas como centros urbanos o industriales en los que se prevean accesos y acopios dificultosos.
Edificios con probabilidad decrecimiento y cambios de función o de cargas.
Edificios en terrenos deficientes donde son previsibles asientos diferenciales apreciables; en estos casos se prefiere los entramados con nudos articulados.
Construcciones donde existen grandes espacios libres, por ejemplo: locales públicos, salones.

Donde No Construir Estructuras Metálicas

No está recomendado el uso de estructuras metálicas en los siguientes casos:
Edificaciones con grandes acciones dinámicas.
Edificios ubicados en zonas de atmósfera agresiva, como marinas, o centros industriales, donde no resulta favorable su construcción.
Edificios donde existe gran preponderancia de la carga del fuego, por ejemplo almacenes, laboratorios, etc.

Comportamiento Estructural

Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las estructuras de hormigón, es decir, que deben estardiseñadas para resistir acciones verticales y horizontales.

En el caso de estructuras de nudos rígidos, situación no muy frecuente, las soluciones generales a fin de resistir las cargas horizontales, serán las mismas que para Estructuras de Hormigón Armado.

Pero si se trata de estructuras articuladas, tal el caso normal en estructuras metálicas, se hace necesario rigidizar la estructura a través de triangulaciones (llamadas cruces de San Andrés), o empleando pantallas adicionales de hormigón armado.

Las barras de las estructuras metálicas trabajan a diferentes esfuerzos de compresión y flexión; observemos:

Piezas a Compresión

Piezas a Flexión

Soluciones

A fin de rigidizar la estructura, se procede a la triangulación, reservando las pantallas para los núcleos interiores pertenecientes a cajas de escaleras y ascensores.
Como es natural, la importancia de las acciones horizontales aumenta con la altura del edificio, ya que se originan fundamentalmente por la acción del viento, y es precisamente en edificios de gran altura donde se pueden lograr las soluciones más interesantes.

Constructibilidad

El tema de la integración de las distintas etapas de la construcción se ha comenzado a plantear en las últimas décadas, debido a la estandarización y a la significativa proporción que se realiza en taller . Es posible en la actualidad integrar las etapas de diseño-ingeniería básica (cálculo) –detallamiento -fabricación de estructuras y montaje mediante la integración de las soluciones informáticas de cada etapa. O sea determinada la necesidad de un elemento (columna) se puede seguir todo el proceso que sufrirá hasta su instalación en la obra.


Elementos para la construcción en acero

Los elementos utilizados son :

Columnas de alma llena

Columnas compuestas

Vigas de alma llena

Vigas alveolares

Vigas en Celosía

Vigas Vierendeel

Losas

Arriostramientos

Conexiones apernadas y soldadas

Estructuras
En América Latina las calidades más usadas son las de tipo A-36 ( de 240/250 MPa de fluencia) o A-572 Grado 50 ( de 340 / 350 MPa de fluencia) Otras calidades de mayores resistencias no se utilizan frecuentemente debido al reducido tamaño del mercado y a la dificultad consecuente de mantener existencias muy diversificadas.

Materiales complementarios

Los principales corresponden a las Coberturas sean superiores (techados) o laterales (cierres):
Los materiales más usados son las chapas conformadas a partir de laminados en frío galvanizadas (revestidas en zinc o zinc-aluminio)

Techo de acero galvanizado
Un material más sofisticado es el acero inoxidable(acero con aleaciones de niquel, cromo , etc) cuyo costo es de 3 a 5 veces mayor a los galvanizados y que se utilizan en edificios iconos,de alto costo, o en áreas limitadas de los mismos.

Normas de cálculo

Para la construcción media y pesada se tiende en América Latina a seguir a las especificaciones de la AISC ( American Institute of Steel Construction). La última vigente corresponde a la Specification for Structural Steel Buildings, edición de Marzo 2005: Está en preparación una versión 2010. Ese material es de descarga gratuita tanto en su versión inglesa.2 como española3 Este material se complementa con un Manual del cual existen versión inglesa y española. En el caso particular de Brasil existen normas NBR 8800: 2008 que si bien responden en grandes rasgos a la AISC tienen ciertos complementos o variaciones sobre aquella. En el resto de los países de América Latina existe un atraso significativo en la emisión de reglamentos para la Construcción en acero respecto a las emitidas por la AISC. Esto determina que en muchos casos para obras importantes los calculistas tomen directamente como referencia a las especificaciones norteamericanas.

Corrosión

Bajo determinadas condiciones atmosféricas el acero sufre fenómenos de corrosión. Las formas de evitarla es mediante:

Protección de las estructuras mediante Galvanización a fuego ( por inmersión)

Uso de aceros resistentes a la corrosión, denominados patinables, del tipo Corten o similares, con un contenido de cobre que forma una pátina ( capa de óxido externa que inhibe la corrosión ulterior).

Mediante el uso de productos ya revestidos en zinc o zinc-aluminio: perfiles conformados en frío a partir de chapas galvanizadas, Corresponden a materiales de menor espesor relativo usado en construcciones livianas..

Aplicación de pinturas anti-óxido

                                           La torre EIFFEL una obra de arte en acero