Principales tipos de edificios con estructura de acero
Autor:David Ran
Este artículo trata sobre componentes de construcción de acero, servicios de fabricación, y planificación de proyectos. Los requisitos técnicos específicos de cada proyecto deben confirmarse durante la revisión de ingeniería.
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principales tipos de edificios con estructura de acero incluir almacenes, talleres, fábricas, edificios agrícolas, hangares de aviones, edificios comerciales, e instalaciones industriales a medida. Cada tipo de edificio tiene diferentes requisitos de luz., altura, aislamiento, paneles de techo y pared, sistemas de grúa, ventilación, y capacidad de carga. Comprender estas diferencias ayuda a los compradores a elegir la solución de estructura de acero adecuada para el almacenamiento., producción, agricultura, logística, y uso comercial.
Hay edificios de acero por todas partes., y por una buena razón también: En algunos casos suben dos veces más rápido., Requieren mucho menos tiempo y dinero para su mantenimiento durante varias décadas., y puede manejar cargas que aplastarían la mayoría de los otros tipos de materiales de construcción.. Todavía, No todos los edificios de acero comparten las mismas características.. Por ejemplo, una estructura de almacén de acero y un acero 40 edificio de oficinas de piso se consideran ambos “edificios de acero,” pero casi no poseen similitudes en términos de filosofía de diseño.
Si conoce los diferentes tipos principales de edificios de acero., así como para qué tipo de función es más adecuado cada tipo, Será mucho más fácil distinguir entre un proyecto de construcción que proporcionará retornos saludables para 50 años, y un proyecto de construcción que se convertirá en una costosa responsabilidad., cuanto más sepa sobre cada uno de los diferentes tipos de sistemas de construcción de acero, y qué sistema es apropiado para cada aplicación, como arquitecto tratando de hacer estimaciones de costos, o un desarrollador mirando números, o un Estudiante aprendiendo sobre los diferentes Sistemas Constructivo, La información contenida en este desglose le ayudará a comprender qué factores son más importantes cuando se trata de utilizar un tipo particular de sistema de construcción de acero en un determinado tipo de edificio..
Clasificación fundamental de la construcción de acero. En un sentido amplio, Las estructuras de acero se pueden clasificar básicamente según cómo se transmite esa carga a una base. – desde un techo y pisos hasta una base. La conexión de las rutas de carga., gravedad, viento, sísmico, y cargas vivas de un miembro a otro define todos los aspectos del estudio, y limitaciones de un edificio.
Los principales tipos de edificios con estructura de acero están diseñados para diferentes usos industriales., comerciales, agrícola, y aplicaciones de almacenamiento.
Las principales categorías se pueden agrupar en tres familias.. Los pórticos se fabrican conectando columnas y vigas con conexiones rígidas., lo que les permite resistir cargas verticales y laterales. Los marcos rígidos de varios pisos utilizan un concepto similar pero con muchos pisos apilados uno encima del otro.; Esto a menudo incluye la adición de un sistema de refuerzo.. Las estructuras de celosía y estructura espacial soportan cargas con miembros triangulados., que proporcionan un rendimiento óptimo para estructuras de luces largas. El acero conformado en frío de calibre más liviano utiliza secciones delgadas que han sido moldeadas en fábricas para su uso en la construcción a menor escala.. Los sistemas de tensión y suspensión utilizan cables o membranas que se mantienen en tensión. (a diferencia de la compresión) para crear su fuerza.
Cada sistema tiene un punto óptimo, que es un lapso, altura, y rango de carga donde un sistema proporciona mejor rendimiento que otro. Usar el sistema incorrecto también puede crear edificios que se desvíen demasiado, o vibran cuando la gente camina sobre ellos, o no cumple con los requisitos del código para la deriva lateral. Me gustaría agregar, La categorización que hemos creado no es académica.; influirá en todas las decisiones posteriores.
Estructuras de acero con marco de portal. Los pórticos probablemente tendrían la mayor cantidad de estructuras de acero construidas a partir de ellos.. Estos sistemas estructurales constan principalmente de columnas y vigas conectadas mediante conexiones de momento., creando así un marco de portal rígido, que puede resistir fuerzas laterales sin necesidad de muros de refuerzo adicionales.
La forma del marco del portal es simple., la fabricación del marco es fácil, y el resultado es una estructura con un espacio interior completamente abierto sin columnas internas que ocupen un valioso espacio en el suelo.. La mayoría de los marcos de portal alcanzan una extensión de aproximadamente 15 a 60 metros, pero las estructuras diseñadas pueden ir más allá. Los miembros estructurales generalmente están separados entre sí por 6 a 9 metros, y el área entre ellos está cubierta de correas y vigas (que soportan el revestimiento). La razón de esto es el hecho de que son tan repetitivos y modulares.; Si construyes una estructura, básicamente estás construyendo un edificio completo..
Usos industriales y de almacén Portal Frame Construction es utilizado por los tipos de edificios más grandes y de más rápido crecimiento y el tipo de construcción elegido para muchos edificios donde el espacio interior es completamente abierto.. Esto es especialmente cierto en los almacenes., fábricas, edificios agrícolas, Instalaciones de distribución y mantenimiento de aeronaves debido al gran espacio abierto que proporciona la construcción del marco del pórtico sin columnas internas que impidan el movimiento de material en montacargas y transportadores o el almacenamiento de materiales en estantes..
Un estándar 2026 El centro logístico tipo Amazon está construido a partir de marcos de pórticos de 30 a 40 m de ancho con aleros de al menos 12 m de altura para que pueda haber múltiples niveles de estanterías.. Estos bastidores están diseñados para la fabricación pesada, por lo que los puentes grúa(s) puede correr a lo largo de rieles unidos a columnas. Las paredes exteriores están revestidas con paneles metálicos aislantes., y la capa exterior puede tardar sólo unas pocas semanas en construirse, pero no meses.
Componentes clave del diseño y eficiencia del diseño. Las tres conexiones principales utilizadas en los pórticos son las bases de las columnas. (ya sea fijado o fijo), la conexión del alero (el punto donde la columna se conecta con la viga), y la conexión del ápice (el punto donde las dos vigas se unen en la cresta). Una de las características clave de un pórtico eficiente es el uso de ancas. (La profundidad de la sección aumenta gradualmente en el alero y el ápice.) en la conexión. Las ancas llevan más material a una zona donde se producen grandes momentos de flexión.. Los diseñadores también utilizan partes cónicas para reducir el peso del acero y estas partes tienen diferentes profundidades a lo largo de la viga.. Un marco de pórtico diseñado correctamente utilizará acero en 15-25 kg/m² de superficie del suelo, que es altamente eficiente. Al final de las bahías, Se emplean refuerzos contra el viento a lo largo del plano del techo para garantizar que todo el sistema tenga estabilidad tridimensional..
Estructuras de marco rígido de varios pisos Si requieres que una estructura sea vertical, Los marcos de portal no se pueden utilizar.. Las estructuras de varios niveles hechas de marcos rígidos tienen vigas/columnas de acero conectadas mediante juntas resistentes a momentos para formar la estructura de acero de los edificios de oficinas., apartamentos, hospitales, y estructuras de usos múltiples. La rejilla estructural de una estructura que utiliza una conexión de momento es más pequeña que la de un marco de pórtico, generalmente entre 6 y 12 m debido a las cargas impuestas por los ocupantes del edificio., muebles, equipo, y paredes divisorias. Las estructuras de acero de varios pisos emplean principalmente construcción compuesta., en el que las vigas de acero cooperan con losas de hormigón mediante montantes de corte (soldado a la superficie superior de la viga) para crear una construcción conjunta. Esta construcción conjunta casi duplica la capacidad de carga y la rigidez de las vigas., pero agrega muy poco peso. De poca altura (aprox. 20 Historias y abajo) Las estructuras suelen utilizar estructuras rígidas., mientras que mayor que 20 Los edificios de pisos básicamente requerirán algún otro tipo de sistema de resistencia a fuerzas laterales.(s)
Entre los principales tipos de edificios con estructura de acero., almacenes y talleres son las opciones más habituales para los usuarios industriales.
Oficina Comercial y Uso Residencial La oficina de planta abierta es popular porque los edificios con estructura de acero permiten una distribución de oficina flexible con particiones desmontables., que los inquilinos pueden reconfigurar en cualquier momento. El 9 incógnita 9 La cuadrícula de medidores proporciona un alto grado de flexibilidad para la mayoría de los diseños de edificios comerciales.. Típicamente, alturas de piso a piso desde aproximadamente 3.6 metro a 4.2 m son usados, que proporciona suficiente espacio sobre el techo terminado para sistemas mecánicos como conductos y tuberías, por lo tanto, el techo terminado no está abarrotado.
desde el año 2020, El uso de estructuras de acero para la construcción residencial ha experimentado tasas de crecimiento considerables., especialmente en media altura, edificios de apartamentos de cinco a quince pisos. Debido a la rapidez de construcción con acero, los gastos de financiación asociados son menores; y debido a que es menos ligero que el hormigón armado, existe la posibilidad de que se construyan cimientos más pequeños, lo cual supone un gran ahorro en lugares con mala tierra. Una torre residencial con estructura de acero es la pared normal en ciudades como Londres y Singapur., donde el tiempo que llevará construir la estructura afectará directamente la viabilidad del proyecto.
Sistemas de refuerzo utilizados para la estabilidad lateral Las fuerzas del viento y los terremotos son las principales amenazas para los edificios altos. Las uniones rígidas del marco por sí solas sólo pueden soportar cargas laterales hasta el momento.. Producen conexiones pesadas y costosas, y las columnas se hacen más grandes. Por lo tanto, La mayoría de los edificios de acero de varios pisos tienen refuerzos o algo similar.. Los marcos arriostrados concéntricamente utilizan miembros de acero diagonales dispuestos en forma de X., V, o configuración en V invertida dentro de una o más bahías seleccionadas.
Estos miembros diagonales de acero soportan cargas laterales. (efectivo) ya sea en tensión o compresión y, por lo tanto, reducir significativamente los momentos de flexión que de otro modo se impondrían a las vigas y columnas.. Los marcos reforzados excéntricamente incorporan un corto “enlace” viga entre la riostra y la columna, que disipa la energía sísmica cediendo de forma controlada, Lo cual es muy importante en áreas propensas a terremotos.. Los arquitectos continúan empleando marcos momentáneos sin refuerzos como una forma de crear tramos completamente abiertos., pero las conexiones en este tipo de pórticos de momento son más pesadas y requieren un mayor volumen de acero..
Para obtener información general sobre el acero estructural, puedes consultar el Asociación Mundial del Acero.
Estructuras de armadura y marco espacial Un truss utiliza una técnica completamente única para cubrir una distancia.; en lugar de simplemente doblar un miembro masivo, Una armadura crea múltiples puntos de contacto y todos experimentan tensión o compresión únicamente.. Por lo tanto, cuando se utiliza un truss para cubrir una larga distancia (como más de varios cientos de pies o metros), Es muy posible que la mayoría de los miembros de la estructura de celosía sean bastante livianos., incluso si estuvieras cubriendo la misma distancia con un haz sólido, pesaría mucho más que un sistema de truss. Las cerchas planas son los tradicionales marcos triangulares utilizados en puentes y estructuras similares. (p.ej., techos comerciales), y pueden abarcar desde 30 a 100 metros, dependiendo de la configuración. Los tres tipos más comunes de armazones incluyen el Pratt, Madriguera, y Vierendeel y cada uno tiene diferentes disposiciones de miembros para diferentes cargas.
“Techos de gran luz,”como los que se utilizan en grandes estadios y hangares, Están formados fundamentalmente por elementos de celosía planos.. Para construir grandes, áreas abiertas sin columnas, como estadios y centros de exposiciones, aeropuertos y terminales aeroportuarias, así como hangares para aviones, necesitas usar cerchas. Muchos estadios nuevos tendrán una armadura que medirá al menos 200 metros de largo. La profundidad de la armadura varía entre 5-10 metros, dependiendo del tamaño y tipo de construcción o diseño. El peso de estas enormes estructuras se puede medir en miles de toneladas, pero el peso de una armadura puede ser mucho más liviano que el de una estructura similar que pueda abarcar esta distancia. El hangar de aviones es otro caso de uso clásico..
La apertura de un hangar utilizado para aviones de fuselaje ancho generalmente requeriría una apertura de aproximadamente 80 metros de ancho y una altura de al menos 25 metros en la apertura de la puerta. Esto generalmente se logra mediante el uso de vigas y/o con puertas que se deslizan o se pliegan para poder acceder a la abertura requerida.. La ampliación de varios aeropuertos importantes en 2025 En Oriente Medio y el Sudeste Asiático se utilizan vigas de acero para sistemas de tejados con una anchura de más de 120 m.
La elección entre los principales tipos de edificios con estructura de acero depende del uso del proyecto., clima local, presupuesto, y rendimiento requerido del edificio.
Fuerza Geométrica Tridimensional Los marcos espaciales son básicamente cerchas pero en tres dimensiones.. Cuando una armadura tiene todos los miembros en un plano con triángulos formados entre los distintos miembros, un marco espacial forma una red con muchos puntos o nodos donde los puntales se conectan entre sí. La celosía a menudo consta de dos planos paralelos de puntales conectados por miembros de alma diagonales.. Debido a esto, Las cargas se distribuyen en varias direcciones simultáneamente., lo que le da al marco una enorme cantidad de rigidez en relación con lo liviano que es. Los marcos espaciales representan una solución óptima para las necesidades de pisos de grandes superficies que son rectangulares o no coinciden en cuanto a su forma. (es decir., tener una serie de armaduras paralelas que no funcionarían de manera eficiente). Los usos típicos de las estructuras espaciales incluyen atrios de centros comerciales., techos del centro de convenciones, y marquesinas sobre estaciones de tránsito. su efecto visual (es decir., su apariencia) es muy singular y básicamente tienen un patrón de celosía geométrico de tubos más pequeños que parece casi decorativo y al mismo tiempo realiza una función estructural importante..
Calibre ligero conformado en frío Estructuras de acero No siempre es necesario el uso de perfiles de acero laminados en caliente en todo tipo de construcciones de acero.. Acero conformado en frío, Generalmente se fabrica formando tiras delgadas de acero. (aproximadamente 0,8–3,2 mm de espesor) en forma de sección de canal C, Sección del canal Z, y sección de sombreros, y fabricado a temperatura ambiente, ahora representa una parte importante de la construcción residencial y comercial ligera. Las estructuras de acero conformadas en frío compiten directamente con las estructuras de madera en la construcción de viviendas residenciales., así como la construcción de apartamentos de poca altura..
Los sistemas de estructuras de acero conformadas en frío son lo suficientemente livianos como para transportarlos a mano., pero también son dimensionalmente estables (es decir., no se deformará, encoger, o retorcerse como madera), a prueba de termitas, incombustible, y un pequeño equipo de trabajadores puede montar una casa con estructura de acero conformada en frío en menos de una semana.. La construcción modular está revolucionando este segmento de la construcción. Las empresas están fabricando espacios de una sola habitación y unidades de apartamentos completos a partir de estructuras de acero conformadas en frío en fábricas., terminarlos con paneles de yeso, piso, y accesorios. Luego, el módulo completo se envía al sitio donde básicamente se apilan juntos.. en el año 2026 La construcción modular de acero seguirá ocupando un lugar cada vez mayor en las viviendas asequibles en América del Norte y Europa.. Las unidades producidas en fábrica cumplen con estándares muy precisos y, como tales, generan muy pocos residuos y permiten que los residentes se muden rápidamente. Después de la entrega del primer módulo, Un edificio de apartamentos de 100 unidades se puede montar en menos de 12 semanas.
Sistemas Especializados de Tensión y Suspensión Hay algunas estructuras donde la mejor forma para los elementos principales será ver cargas por pura tensión., en lugar de comprimir o doblar. Techos soportados por cables, Los puentes colgantes y las estructuras de membrana tensadas pertenecen a este grupo.. Los cables fabricados de acero tienen una increíble relación resistencia-peso, que es casi cinco veces mayor que la de la sección de acero estructural, lo que hace posible el uso de sistemas de tensión para transportar cargas de gran envergadura a lo largo de una distancia con una gran estética arquitectónica.. Las estructuras de membranas extensibles se construyen utilizando un material cubierto relativamente delgado. (como una tela o una película de ETFE) que se tensa sobre una estructura de cable/mástil de acero. Estas estructuras proporcionan una cobertura liviana para cosas como estadios., anfiteatros, instalaciones deportivas y terminales de transporte.
Las cúpulas del Proyecto Edén y el tejado del Estadio Olímpico de Múnich son dos ejemplos bien conocidos de estructuras de membranas tensadas.. El uso de cable de acero también se utiliza como estructura de soporte de una fachada de red de cables de rascacielos modernos.. Las fachadas con redes de cables son similares a un muro cortina tradicional., pero utilizan finos cables de acero para sostener los paneles de vidrio en lugar de los tradicionales parteluces de aluminio.. Cuando se combina con el diseño adecuado, ingeniería y análisis de viento, Este tipo de proyectos demuestran los límites de lo que se puede hacer con el acero..
Seleccionar la estructura de acero adecuada Hay varias preguntas que deben hacerse al diseñar un sistema estructural.. La primera pregunta es determinar la luz de la estructura.. Se debe identificar el número de pisos.. Las cargas que se deben transportar lateralmente se regirán por los códigos de viento y sísmicos.. El costo de la construcción., y la velocidad de construcción también tendrá un efecto en la elección del sistema estructural. Edificios de un solo piso (menos que 60 metros de luz) Generalmente son más rentables y sencillos de construir utilizando marcos de pórtico.. Edificios hasta 15 Los pisos de altura generalmente se pueden construir usando arriostrados o resistentes a momentos. (rígido) marcos. Para tramos superiores 60 metros, sin embargo, probablemente estarás mirando armazones o marcos espaciales.
Si está construyendo una casa o un negocio comercial ligero de cuatro pisos o menos, Vale la pena echarle un vistazo al acero conformado en frío., especialmente si planea construir utilizando métodos de construcción modulares.
Cadena de suministro local. Una estructura óptimamente diseñada, no es necesariamente el más eficiente cuando. Los.fabricantes.e.instaladores.estructurales.tendrán.que.venir.de.fuera.del.área. Los.fabricantes.locales.descomponedores.pueden.construir.una.estructura.menos.eficiente.Más rápido.y.se construirá.una.lista que los.fabricantes e.instaladores de fuera del área.. La “mejor” estructura.de.acero.es.la.que.conoce.a.su.dama., Altura, Carga. Costo y cronograma de construcción.. No es el que mejor se ve en los dibujos.. Trae ingeniero Evolucionando dos. o. más.Opción.de.diseño.estructural.desde.temprano.Y.use.las.matemáticas.al.decidir.qué.selección.usar..
Al comparar los principales tipos de edificios con estructura de acero., Los compradores deben considerar el tamaño del tramo., altura del edificio, aislamiento, ventilación, y futura expansión.
Los edificios agrícolas también son uno de los principales tipos de edificios con estructura de acero utilizados para las granjas., refugios para ganado, y almacenamiento de equipos.
