Suplemento Materiales y Procesos. Perfiles Estructurales 2018. Lima-Perú

Año VII Edición 126 Noviembre 15 2018

SUPLEMENTO

MATERIALES Y PROCESOS PERFILES ESTRUCTURALES

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Consideraciones sobre perfiles y tubos de acero

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os perfiles de acero se pueden clasificar según el tipo de proceso de producción que le da origen. Así tenemos: Los Perfiles Laminados, que se producen a partir de la laminación en caliente. Entre sus características destaca su uniformidad estructural pues no presentan soldaduras o costuras y tienen un bajo nivel de acumulación de tensiones residuales localizadas.

Se distinguen, básicamente en dos grandes familias: Los perfiles en secciones tipo “I” y “H”, también denominadas doble T y los perfiles H, que se caracterizan por tener alas perpendiculares al alma, de caras paralelas, rectilíneas y de espesor constante que dejan ángulos redondeados en los encuentros interiores entre el ala y el alma. Son muy utilizados en la fabricación de estructuras, ya que su geometría paralela y rectilínea facilita las uniones, conexiones y encajes.

También tenemos los perfiles “normales” americanos o de alas inclinadas se producen básicamente en secciones tipo “I”, “U” y “L” y se caracterizan por tener los exteriores de las alas perpendiculares al alma, mientras las caras interiores de las alas presentan una inclinación de hasta un 14% respecto de la cara exterior, por lo que los espesores de las alas son decrecientes. Las uniones entre las caras exteriores e interiores de las alas, así como las uniones entre las alas y el alma, son redondeadas.

Otros perfiles son los conformados en frío, que se obtienen por la conformación de planchas planas en forma de chapas o flejes sin cambiar su temperatura. El proceso se puede hacer mediante plegado, en

cuyo caso su longitud está limitada por el largo de la plegadora, (usualmente de entre 3,000 y 6,000 mm) y los espesores mayores se sitúan alrededor de los 12 mm, también dependiendo de la potencia de la plegadora.

Los espesores máximos en las líneas perfiladoras, difícilmente superan los 6mm. Su característica geométrica principal es que los cantos y vértices que presentan son redondeados. Se producen usualmente en secciones tipo “U”, “C”, “L” y algunas variantes según cada productor (Omega, Sigma, etc.). A diferencia de los tubos, esta familia de perfiles conformados

suele denominarse también como perfiles abiertos.

Asimismo, encontramos los Perfiles Soldados, que es una alternativa frecuentemente utilizada para enfrentar las limitaciones de disponibilidad de perfiles laminados y que responden a exigencias de diseño específicas es la producción de perfiles soldados, fabricados a partir de planchas planas de acero que son sometidas a corte, armado y soldadura. Esta estrategia permite obtener una casi ilimitada variedad de formas, geometrías y espesores de perfiles a partir de las secciones o flejes que son empalmados mediante

soldadura, normalmente de arco sumergido. Una de las características de los perfiles soldados es que permiten la producción de perfiles de sección variable. El proceso de producción permite desarrollar esta actividad desde instalaciones semi-artesanales a complejas instalaciones industriales. La soldadura produce deformaciones térmicas en las alas, que deben ser compensadas previamente o corregidas luego de su producción.

En cuanto a los perfiles tubulares, en el mercado se encuentran los que tienen costura. Así tenemos los de sección redonda, cuadrada

Perfiles Estructurales / MATERIALES Y PROCESOS / 3 o rectangular, tanto para transporte de fluidos, gases o para efectos estructurales se realiza a partir de procesos continuos o de cilindrado de planchas, según los requerimientos de dimensión y espesor del producto esperado. Estos perfiles, cuando tienen cierto tamaño y resistencia (espesores superiores a 3mm) se denominan secciones huecas estructurales, siendo su denominación en inglés: HSS.

También están los de producción continua con soldadura por resistencia eléctrica. En este caso, el acero plano en bobinas es previamente seccionado en flejes de acuerdo al desarrollo del perfil tubular a producir, siendo cargado en una línea de conformado en frío que, en sus etapas previas a la conformación, tiene una etapa de preparación de los bordes para

luego ser conformado hasta la formación del tubo. En el extremo final se sitúa la estación de soldadura en la que mediante una corriente eléctrica de alta frecuencia se produce la fusión de los cantos en contacto. Los excedentes de la soldadura son eliminados por raspadores antes de que se enfríen. La producción de secciones cuadradas o rectangulares se logra poste-

riormente por deformación por presión lateral del tubo circular.

Finalmente, se conocen los Perfiles tubulares sin costura, cuyo proceso de producción se realiza por laminación en caliente de palanquillas redondas (esbozos) mediante un mandril de expansión en un proceso también conocido como extrusión. Y se producen en espesores y secciones variables.

Colombia avanza en el uso de acero liviano en sus construcciones

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n Colombia uno de los principales problemas y elementos comunes en sus edificaciones, sobre todo en las más antiguas, es su poca resistencia a eventos sísmicos, riesgo que incrementa por la ubicación geográfica del país y la falta de correctivos en este tema. Los especialistas de ese país afirman que el acero liviano se plantea como uno de los principales materiales contra estos eventos naturales. El especialista

en Gerencia de Construcciones de la Pontificia Universidad Javeriana, Alexander Beltrán, explicó que “tradicionalmente el desarrollo de la normatividad sismorresistente en Colombia ha sido reactiva en lugar de proactiva, si recordamos que fue hasta que se presentaron los eventos lamentables del terremoto de Popayán en 1993 que se vio la necesidad de reglamentar la construcción en el país”. En este sentido, Beltrán añadió que la nor-

ma NSR-98 incluyó en el capítulo F6 por primera vez la reglamentación para el diseño de miembros estructurales formados en frío, la cual se concibió con base en la norma americana AISI de 1986. Por su parte, la norma NSR-10 incluyó en el capítulo F4 las estructuras de acero con perfiles de lámina formada en frío con base en las normas AISI S100-07. No obstante, en ninguna de las versiones se incluyeron los sistemas estructurales

de acero liviano, lo que constituye un vacío. “Esto es algo que hay que solucionar en la próxima versión de la norma e idealmente sin que se tenga que reinventar la rueda ya que, los parámetros técnicos ya existen hace décadas en las normas americanas y existe suficiente conocimiento técnico y evidencia del comportamiento de las estructuras de lámina delgada en zonas de alto riesgo sísmico”, concluyó el experto en estructuras.

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Estructuras de acero, mejor desempeño en sismos

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l doctor en Ingeniería Estructural e investigador académico de la Universidad Autónoma del Estado de México (UAEM), Edgar Tapia Hernández, ha constatado en diversas investigaciones que las edificaciones que han demostraron ser más eficientes y resistentes a fenómenos naturales de alta intensidad son los inmuebles construidos con estructura de acero.

brindan una mejor respuesta ante las acciones sísmicas y del viento, así como un margen de reducción de impacto ambiental en comparación con los sistemas estructurales tradicionales y que, tan solo en la CDMX, siguen predominando los que se construyen de concreto con trabes y columnas. O bien, con amplios muros de tabique.

Las estructuras de acero se elaboran con perfiles laminados en caliente, rolados en frío o con placas, y perfectamente soldados.

Desde luego, “Si se siguen los procedimientos y razonamientos de análisis de acuerdo a los actuales reglamentos de construcción, resultan altamente confiables”, añadió Tapia Hernández.

Hay evidencia de lo anterior, documentada en distintas instituciones durante los últimos 20 años. Las investigaciones más recientes se han encaminado a entender o mejorar el comportamiento de las estructuras de acero ante las innumerables rachas de viento que ocurren casi a diario en México, precisó Tapia Hernández en entrevista al diario mexicano Expansión.

Una cimentación y construcción de edificaciones basadas en estructura de acero representan una alternativa viable en zonas de alto nivel de sismicidad, como la Ciudad de México, Tapia apuntó que su comportamiento en los fenómenos naturales ocurridos en septiembre de 1985 y del año 2017 evidenció “un buen comportamiento”.

El investigador añadió que entre 2% y 15% de las edificaciones de CDMX están registradas con estructura de acero: “Tenemos claro que fueron varias las que se sometieron a una alta demanda sísmica y todas ellas salieron con saldo blanco”.

Argumentó que de continuar con la inercia telúrica en el Valle de México: “Necesitaremos movernos a esos sistemas estructurales, que también servirían de base

para otros proyectos innovadores, como el control de respuesta sísmica. También funciona con los disipadores, en marcos contraviento restringidos al pandeo o, más recientemente, en los sistemas estructurales conocidos como Diagrid (de rejilla en diagonal)”, de los que empresas fabricantes de acero para la construcción, disponen actualmente.

En realidad, expuso el académico, todas están basadas en estructuras de acero mejoradas y su principal

función consiste en disminuir las presiones sísmicas sobre las estructuras.

VENTAJAS Un estudio de Gerdau Corsa añade que las estructuras de acero también reducen el uso de materiales; aligeran el peso de la estructura y optimizan los espacios, haciendo más sencilla la construcción y el diseño de su montaje.

Todas estas ventajas, junto con las propiedades mecánicas del acero,

Actualmente, la imposición de aranceles al acero por parte del gobierno estadounidense ha provocado que ese commodity tenga un precio de alta volatilidad en el mercado. No obstante, Tapia comentó que la repercusión será menor para México ya que hay una amplia disponibilidad de perfiles estructurales y comerciales en el país. Por otra parte, el sector de la construcción está habituado a lidiar con fluctuaciones de precio en todos sus materiales.

Por lo tanto, subrayó, eso no será impedimento para continuar con el diseño basado en estructuras de acero, combinadas con buenas prácticas de edificación, como lo establecen reglamentos como el de CDMX. “Si cerramos filas es muy probable que muy pronto tengamos una ciudad que tenga edificios que se comporten bien ante demandas sísmicas de alta intensidad”, concluyó.

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Perfiles metálicos son convertidos en estantes para tienda

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a premisa del diseño era crear un espacio icónico, con un concepto adaptable a cualquier espacio y versátil para exponer el producto. También debía ser un diseño de rápida construcción y de costo moderado.

Para alcanzar este objetivo, la firma española DearDesign diseñó una tienda abierta, con una estructura que, a pesar de parecer rígida y ortogonal, resuelve la exhibición del producto de manera flexible. El proyecto se centra en una rejilla tridimensional, creando un ritmo variable en un volumen permeable, ordenando el espacio y generando nichos para exhibir el producto a lo largo de su perímetro.

Según los arquitectos, la estructura se resuelve completamente mediante el uso de un único elemento, elegido por sus posibilidades constructivas, así como por su ligereza y costo asequible. Los perfiles estructurales para yeso se utilizan aquí con un nuevo propósito. Al estar montados, doblados y atornillados, funcionan como montantes, soportes de estantes y ranuras para iluminación empotrada. La luz lineal actúa como un elemento compositivo que hace hincapié en el ritmo de la rejilla y también destaca la estructura de acero.

Con el fin de dotar al espacio de luminosidad y amplitud, se suspende toda la rejilla perimetral del almacén. Un espejo en la franja perimetral inferior enfatiza este efecto, reflejando el pavimento continuo y haciendo que la tienda se expanda más allá de sus límites.

El policarbonato celular actúa como un complemento ideal para

conformar los estantes. Éstos le entregan ligereza al espacio y permiten que la luz pase para que los productos estén bien iluminados.

La caja registradora se integra en la misma estructura, pasando a formar parte de la red. La isla central de las instalaciones, generada por una bandeja de abedul, tiene como objetivo que la circulación

de la tienda se mantenga en el perímetro y al mismo tiempo, resuelve la exhibición de accesorios más pequeños de una manera informal y acogedora.

La tienda en sí misma actúa como un señuelo para el visitante, mientras que la fachada de doble altura permite la visualización de la estructura que, una vez dentro,

envuelve al visitante. Para reforzar la rejilla y lograr un mayor contraste, el techo fue pintado de negro para destacar la estructura de acero galvanizado. En contraste, el área inferior fue pintada en blanco para que el producto gane relevancia.

La tienda se ubica en Cornellá, Barcelona, España.

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Fachadas más emblemáticas y sus perfiles en acero

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a transnacional ArcelorMittal ha planteado poner en valor las ventajas del acero frente a otros materiales de construcción. Esto se verá reflejado en lo que será el edificio que albergará su nueva sede social en Luxemburgo y que se empezará a construir el próximo año.

Como se sabe, frecuentemente, el acero queda oculto, pero, a través de su sede, el principal productor mundial de acero pretende darle visibilidad y mostrar cómo esta aleación de hierro y carbono puede utilizarse como material principal en la construcción y rehabilitación de inmuebles, contribuyendo, además, a que sean ecológicos y sostenibles. Gran parte de los materiales pueden ser reciclados, lo que significa menos residuos y costes y contribuir a la economía circular.

Otros edificios que resaltan el acero expuesto en sus estructuras son el Chrysler de Nueva York, cuya corona está compuesta por siete arcos de acero inoxidable, y las Torres Petronas de Kuala Lumpur (Malasia) o el edificio que alberga el Parlamento alemán, el Reichstag, en Berlín, cuya cúpula está construida con 700 toneladas de acero.

Su uso se ha extendido a inmuebles de uso residencial, administrativo (el Ministerio de Cultura y Comunicaciones de Francia), cultural (el Museo Nacional de Arte Reina Sofía de Madrid, el Guggenheim de Bilbao o el Museo Louvre de Abu Dabi) y comercial, así como en instalaciones deportivas (el Estadio Nacional de Brasilia o el Palacio de Deportes de Santander) y aéreas (Terminal 4 del aeropuerto Madrid-Barajas).

Las sedes corporativas se han inclinado también por ellos cuando se trata de construir y de rehabilitar. El One World Trade Center, que ocupa el lugar de las Torres Gemelas, en Nueva York, cuenta con acero en su fachada. También están presentes en las sedes

corporativas de Telefónica (para la construcción del Distrito C se emplearon 1,850 toneladas de acero), Repsol y BBVA, y en uno de los emblemas del Grupo Faustino, Portia, las bodegas más icónicas de Ribera del Duero, en Burgos. Y en algunos de los rascacielos españoles, como

las torres Azca (perteneciente a El Corte Inglés), Cristal (de Mutua Madrileña), Cepsa (de Amancio Ortega, el principal accionista de Inditex) y Torre Europa, la última que ha escogido el acero inoxidable para recubrir su característica fachada. Otras edificaciones son:

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Torre Cepsa: Diseñada por Norman Foster, cuenta en los principales revestimientos con 22,500 m2 de acero inoxidable. El muro cortina se mantiene gracias a elementos de suspensión en este material, que está también en los refuerzos verticales del ascensor panorámico.

Campus Repsol: La sede del grupo petrolero en Madrid tiene como característica principal sus 105 grandes marcos de acero que abrazan los edificios (cada uno

de ellos mide 24 m de alto y pesa unas 50 toneladas). Tiene 20,000 m2 de chapa para estos marcos, que constituyen parte de la estructura y dejan entrar la luz pero no el calor.

La Vela: El arquitecto Jacques Herzog eligió el acero inoxidable, empleado para el revestimiento exterior de la curvatura del inmueble, sede de BBVA. En su fabricación se empleó un 60% de chatarra y es 100% reciclable.

Se escogió el acabado mate para

evitar cualquier destello que pudiera perjudicar a los conductores de la Autovía de Burgos, situada a escasos metros del complejo.

Arcelormittal: El diseño de Wilmotte & Associés Architectes contempla un edificio de vidrio y acero para la nueva sede. Con un esqueleto de acero suspendido y un sistema de forjados y muro cortina íntegramente en este material, está diseñado para poder ser desmantelado y reu-

tilizar casi todo el acero en otro edificio, sin recurrir al reciclaje.

Torre Azca: Levantada sobre la siniestrada Torre Windsor en Madrid, este edificio acristalado destaca por sus tonos verdosos y aloja un centro comercial y de oficinas, realizados casi completamente en acero. Posee perfiles estructurales y vigas en acero. El Corte Inglés, propietario del inmueble, ocupa la zona comercial, mientras la de oficinas tiene como inquilino a la firma EY.

Construcción en seco steel framing ahorra 30% tiempo de edificación

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a alta demanda de unidades habitacionales en varios países de la región ha generado una preocupación para construcción más rápidamente, pero bien. En ese contexto, la construcción en seco steel framing se presenta como la alternativa de construcción eficaz respecto a modelos tradicionales. Bajo su implementación se ha logrado reducción de 30% en tiempos de las obras, así como ahorros entre 8% y 14% en costos indirectos que incluye aspectos como desperdicios, impuestos, seguros y mantenimientos a futuro, entre otros.

El gerente Regional Latinoamérica de Framecad, Branly Rodríguez, explicó que el steel framing “es una estructura liviana a base de acero, normalmente galvanizado.

Son recubrimientos de acero, de láminas delgadas, que van de 0.75 mm a 2.0 mm de espesor. A partir de allí se genera una conformación en frío, con lo que se ha podido construir edificios de hasta seis pisos en América Latina y que lo convierte en apto para otras obras”.

Por su ahorro en tiempo, costos, limpieza de la obra, resistencia a plagas corrosión e, incluso, eventos sísmicos, el steel framing se ha posicionado y se proyecta como uno de los principales sistemas para construcciones en la región.

De acuerdo con Rodríguez, “el incremento en obras desde México a

Panamá ha sido de 15%, mientras que en Sudamérica ha llegado a 18% en los últimos cuatro años.

En Colombia se proyecta que continúe el crecimiento en los próximos cuatro años en rangos de 15% a 22%, impulsado por su utilización en regiones como Antioquia, Atlántico, Valle del Cauca o Nariño, entre otras”.

A nivel nacional colombiano, el steel framing se posiciona como una solución de alto potencial debido al déficit habitacional que, si bien se ha reducido en los últimos años, aún en zonas urbanas es de 5.2%, según cifras del Ministerio de Vivienda de ese país.

“En Colombia se está discutiendo sobre normas de diseño, y desde diferentes gremios se está impulsando el consumo de acero que es uno de los primeros índices de desarrollo de un país, lo que indica que será útil para la expansión del steel framing”, concluyó Rodríguez.

De acuerdo con Framecad, desde México hasta Argentina el steel framing ha avanzado debido a los procesos de industrialización y apoyos estatales. En Chile se creó la normativa sobre acero laminado en frío, mientras que en Argentina y Brasil progresan revisiones de normas. En Perú y Ecuador, países tradicionales en sus sistemas de construcción se plantea su utilización para el déficit habitacional.

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