Año VIII Edición 133 Noviembre 15 2019
SUPLEMENTO
MATERIALES Y PROCESOS PERFILES ESTRUCTURALES
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2 / MATERIALES Y PROCESOS / Perfiles Estructurales
Estructuras de acero destacan por su buen comportamiento en caso de sismos
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on el pasar de los años, especialistas de todo el mundo han incrementado su confianza en las edificaciones estructuradas con marcos dúctiles de acero, gracias a su respuesta favorable en caso de sismos de alta intensidad. El profesor Edgar Tapia Hernández, de la Universidad Autónoma Metropolitana (Azcapotzalco, México), señala en un artículo reciente que esta confianza se debe a los esfuerzos analíticos y experimentales de las conexiones y sistemas estructurales, que han dado lugar a que los reglamentos sobre estas instalaciones sean mucho más detallados y precisos. Incluso, han dado paso a sistemas más económicos y eficientes. Según indica, desde hace algunas décadas las estructuras de acero típicas de los edificios, formadas solo por vigas y columnas, han sido reemplazadas por marcos con
8.1), más de 300 edificios colapsaron de forma parcial o total. De todos ellos, solo uno estaba estructurado en acero, y el resto estaban basados en sistemas con concreto armado o mampostería.
contravientos. La popularidad de este sistema ha permitido que el conocimiento técnico al respecto aumente, por lo que muchos ingenieros se han especializado en su implementación.
nas de las crujías contraventeadas deberán soportar una redistribución de cargas axiales asociados a la plastificación del sistema de contravientos a lo largo de un sismo intenso”, explica.
En caso de sismos, los marcos con contravientos suelen tener una reacción favorable, ya que distribuyen las cargas, algo que ha tenido que ser considerado en la etapa de diseño. “Más específicamente, las colum-
El especialista explica la evolución de los edificios estructurados en acero tomando en cuenta los sismos intensos ocurridos en México. Por ejemplo, en el terremoto de setiembre de 1985 (de magnitud
En tanto, en el último terremoto de gran intensidad en ese país, ocurrido en setiembre del 2017 (magnitud 7.1), cerca de 40 edificios colapsaron total o parcialmente, la mayoría de ellos estructurados con marcos de concreto reforzados y edificaciones con mampostería. Ninguna de las propiedades derrumbadas estaba estructurada con perfiles de acero como sistema principal. “Estas lecciones deben ser enfatizadas para hacer notar que los edificios estructurados con acero, detallados correctamente y diseñados con los criterios vigentes, desarrollan un comportamiento adecuado, incluso ante demandas sísmicas extraordinarias”, señala Edgar Tapia.
Sistemas de construcción con acero ligero ofrecen altos estándares de diseño
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os sistemas de construcción con acero ligero se caracterizan por sus altos estándares de diseño tanto en edificios comerciales como residenciales. La empresa suiza Cocoon, con 20 años de experiencia en este rubro, señala que se trata de una opción perfecta para edificaciones nuevas o para agregar pisos en una ya existente. Además del embalaje de los conjuntos de edificios y productos semiacabados, los planificadores e ingenieros especializados en este sistema realizan estudios de viabilidad y estadísticas acordes a cada proyecto, así como planes de ejecución y montaje, apoyando los proyectos desde antes de su realización.
Los representantes de Cocoon dialogaron con el medio británico BIM Today, y señalaron que la ingeniería de estructura de acero de la compañía proporciona la capacidad para insertar diferentes estilos de diseño, gracias a ello, cuentan con una gran variedad de proyectos. En algunos casos, los perfiles de acero ligero llegan a implementarse en el núcleo estructural de los edificios. La compañía se especializa en varios estilos diferentes de construcción que van desde la fabricación única en gran volumen hasta unidades de diseño modular. Incluso, han empezado a implementar un software llamado MWF Pro Metal para ayudar a lograr un trabajo de detalle desafiante y un estilo arquitectónico más fluido.
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Owl Creek, residencia en base a perfiles tubulares de acero
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l estudio Skylab (EE.UU.) tuvo a su cargo la obra “Owl Creek”. Consiste en una residencia para dos familias llena de espacios y lugares de encuentro, mimetizada con el paisaje exterior. La propuesta consistió en instalar perfiles tubulares de acero de sección rectangular para proveer un cobertizo de gran tamaño que da lugar a las triangulaciones de la casa. “Esta geometría facetada se reviste en planchas de
acero patinable (cor-ten) que se mimetizan en otoño y resaltan con calidez en invierno. Lo que no pretende mimetizarse es el volumen, una abstracción del paisaje, una descomposición casi cubista en la que no podrían parecer aristas aguzadas poco amistosas, se vuelven sugerentes que dirigen la vista y los desplazamientos hacia miradores asombrosos”, señalan los autores de la obra.
El proyecto residencial se encuentra en la ladera de la colina y tiene vistas panorámicas de la Montaña Snowmass (Colorado, EE.UU.). La idea detrás de la obra es que un lugar físico pueda profundizar las conexiones entre amigos, familias y el mundo natural. Estos desafíos, así como las restricciones del pendiente, fueron resueltos anclando las estructuras de forma directa en el terreno.
Una de las consideraciones principales fue permitir la entrada de luz natural. Por ello, el equipo puso especial énfasis en minimizar la separación visual del exterior. El refugio está adecuado para cualquier tipo de clima y está diseñado para promover las relaciones sociales, así como renovar las conexiones con el paisaje escarpado de las montañas rocallosas.
4 / MATERIALES Y PROCESOS / Perfiles Estructurales
Antiguo edificio es reconvertido en moderno centro educativo conservando estructuras de acero
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l gobierno australiano financia un proyecto orientado a reducir costos operativos en la construcción de edificios. Gracias a esta iniciativa, se logró reutilizar y adaptar un antiguo edificio industrial para convertirlo en uno de educación técnica con características sostenibles. En este caso, la principal decisión de diseño consistió en mantener la estructura original de acero. El edificio original resaltaba por sus altos espacios con iluminación natural, su sistema estructural de
grandes cerchas transversales y su cubierta de tipo “diente de sierra”, todo ello fabricado con secciones regulares de acero, sobre una grilla de pilares de 24 m x 12 m. El proyecto, denominado Sustainable Industries Education Centre (SIEC), ubicado en la ciudad de Adelaida, logra integrar la construcción sustentable y la educación técnica para lograr una coherencia en la ubicación, actividad y conexión de espacios, así como en los materiales utilizados.
Todas las actividades del nuevo centro de educación técnica se desarrollan en un área de 28,000 m2 tomadas del antiguo proyecto industrial. El espacio se clasifica en una especie de contenedores, con lo cual el “esqueleto” original de acero queda a la vista, así como las nuevas inserciones estructurales. Estos elementos son reforzados estéticamente para resaltar aún más sus características. En relación a la fachada, esta mantiene en gran medida su diseño original,
pero se agregó una cinta de lamas verticales de acero, con el objetivo de mostrar la nueva identidad del proyecto. En el interior, las terminaciones fueron reducidas al mínimo, manteniendo así sus elementos estructurales originales, para mantener su carácter industrial. La iniciativa data del año 2013 y estuvo a cargo de los estudios MPH Architects y Architectus. Ha ganado múltiples como el CEFPI National Award 2014 y AIA SA Chapter State Interior Award 2014.
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Utilizan perfiles de acero de alta rigidez para crear ventanas minimalistas
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tir más peso, dando como resultado una estructura más “tosca”, con un rendimiento menor.
a evolución del acero ha logrado que este material se utilice para la elaboración de marcos cada vez más delgados y resistentes. Gracias a las tecnologías actuales es posible poner en práctica procesos de producción refinados, a fin de obtener perfilerías mínimas de gran rigidez y precisión. Además, gracias a la transparencia del vidrio se logran estructuras sutiles, pero seguras. El estudio de origen suizo Jansen se caracteriza por haber incorporado el acero en obras de arquitectura contemporánea. Según recoge ArchDaily, a la fecha cuentan con un catálogo de más de 3,000 perfiles diferentes, disponibles en acero galvanizado, inoxidable y corten. Los arquitectos de Jansen explican que ofrecen soluciones de acero diferentes de acuerdo a cada condición particular. Por ejemplo, las puertas de alto tránsito tendrán más resistencia, ya que se utilizan
Los integrantes de Jansen resaltan la capacidad del acero para ser soldado, lo que permite reducir sus longitudes de pandeo al no requerir de uniones articuladas. La soldadura, además, hace posible incluir nuevos elementos de forma limpia sin necesidad de tornillos. De ese modo, crecen las posibilidades de diseño e incluyendo estructuras con ángulos y curvaturas.
constantemente, mientras que las puertas o ventanas de seguridad deberán ser resistentes a fuertes impactos. En el caso de las fachadas monumentales, deberán tener aislamiento termoacústico, además de soportar el peso de grandes cristales.
En comparación con el aluminio, el acero es tres veces más rígido. Eso significa que, para lograr una resistencia similar, deberían utilizarse perfiles de aluminio tres veces más grandes. Si se tratara de vidrios monumentales, el aluminio además tendría que ser reforzado para resis-
En el caso de Jansen, los perfiles más pequeños que ponen a disposición tienen un frente de 15 mm, y resultan útiles para trabajos de palillería, tabiquerías o ventanas muy finas. En tanto, los más grandes pueden alcanzar secciones de hasta 60 mm x 280 mm, con largos de hasta 10 m. Estos últimos son utilizados en la construcción de muros cortina, sin necesidad de apoyos intermedios.
Perfiles de aluminio tienen tasa de reciclaje de 95% al final de su vida útil
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l aluminio ha sido declarado como material de alta reciclabilidad en España por la Asociación Española del Aluminio y Tratamientos de Superficie (AEA), que representa a más de 600 empresas de ese rubro. Este material es reconocido por su alto potencial ya que, entre otros valores, sus perfiles tienen una tasa de recuperación del 95% al final de su vida útil. Además, ahorra el mismo porcentaje de la energía usada para su elaboración. Considerando estos elementos, la AEA desarrolló la primera Declaración Ambiental de Producto (DAP) del sector. Entre sus conclusiones, resalta que la materia prima con la que se elaboran los perfiles de alumi-
las nuevas estrategias europeas, que no hacen sino impulsarnos a caminar hacia un sistema económico social eficiente en cuanto al uso de los recursos. Se trata de apoyar, entre todos, el crecimiento inteligente, sostenible e integrador y mirar hacia un futuro en el que, a todos los niveles, el cuidado del medio ambiente juega un papel crucial”, asegura Jon de Olabarria, secretario general de la asociación. nio ya contiene un 39% de aluminio reciclado, mientras que el contenido primario es del 61%. Gracias a sus propiedades, el aluminio ha logrado posicionarse en la cima del desarrollo de la economía circular. Ello tiene especial impor-
tancia considerando su utilización en diversas actividades económicas como transporte, embalaje, bienes de uso doméstico, transmisión eléctrica, entre otros. “La DAP deja de manifiesto que el aluminio resulta un gran aliado en
En relación a la huella de carbono del aluminio, la declaración señala que 1 kg de perfil de ese material anodizado lleva asociado 11.8 kg de CO2, mientras que su reciclado supone una reducción de 4.0 kg de CO2, lo que le da un valor neto de 7.8kg de CO2.
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Estudiantes de arquitectura utilizan perfiles de acero para construir casa capaz de expandirse
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n equipo de estudiantes de arquitectura de la Universidad de Morón (Argentina) se trazó el desafío de construir un módulo de vivienda social a favor de una profesora de música, quien había perdido su casa a causa de un incendio. En este caso, el reto consistió en crear una pieza arquitectónica que tuviera la posibilidad de expandirse o modificarse con facilidad y a bajo costo. El arquitecto Luis Seoane, integrante del grupo de trabajo, explica que se constituyó un sistema a modo de “metaestructura o estructura primaria” en módulos de 3 m x 3 m. “El primer sector de la estructura recibe el cerramiento para conformar la vivienda, en tanto que el segundo sector, con la estructura a la vista, funciona como semi cubierto y que permitiría ampliar la vivienda a futuro”, señaló. En relación a los materiales empleados, los responsables del proyecto señalaron que se optó por productos livianos, ya que debían ser trasladados fácilmente al lugar de la obra. “Elegimos como material estructural perfiles PGC de acero, debido a que su liviandad nos ayudaría a reducir el volumen de material que íbamos a necesitar. Y como teníamos que acortar los tiempos y agilizar la construcción, el módulo debía ser prefabricado en un taller (3 meses) y ensamblarse en la isla durante 10 días, de manera de optimizar el plazo constructivo en general”, dijo Seoane.
Debido a las altas temperaturas que se registran en verano, los proyectistas decidieron colocar parasoles
exteriores. En este caso, aprovecharon la propia vegetación del lugar para el diseño de “parasoles vegetales”, que
consisten en paneles de mallas electro soldadas, sobre las cuales la vegetación puede crecer y generar sombra.
Perfiles Perfiles Estructurales / MATERIALES Y PROCESOS / 7
“Steel framing” y “Steel deck” ganan terreno frente a sistemas tradicionales
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os sistemas constructivos “Steel framing” y “Steel deck”, que tiene al acero como principal elemento, ha empezado a ganarle terreno a la construcción tradicional tanto en viviendas como en grandes edificaciones, gracias a la mayor eficiencia que brinda a lo largo del proceso.
En relación a los usuarios del “Steel framing”, dijo: “Es gente dispuesta a hacer el cambio. Ellos entienden que golpear una pared y que no sea tan dura no es sinónimo de solidez, sino al contrario. Lo rígido se quiebra, los materiales modernos son más elásticos y duraderos”, explica.
Esta modalidad, adaptada hace pocos años en Latinoamérica, ofrece al usuario menores tiempos de obra, mayor adaptabilidad y menor desperdicio de materiales. Se trata de sistemas industrializados útiles para remodelaciones y construcciones completas.
Por su parte, el arquitecto Julio Oropel sostiene que se trata de un sistema de perfiles estructurales galvanizados, que luego quedan cubiertos con placas de revestimiento en su interior y exterior. “Está en auge porque la construcción en seco fue aprobada desde el punto de vista estructural. Segundo, porque su mayor ventaja reside en su velocidad. Por ejemplo, una casa de 100 metros puede terminarse en un mes, lo que impacta en lo económico al calcular el costo por metro cuadrado”, precisó a Infobae.
“Surge en Estados Unidos y luego se extendió a Europa y Japón. En Dubái las construcciones son casi en su totalidad de acero y vidrio. Ahora está desembarcando con fuerza en Latinoamérica”, explica Mikos Jorgensen, presidente de Jorgensen
Building, empresa especializada en esta modalidad. “El producto se está insertando cada vez más en el mercado. Los materiales han evolucionado y el cambio ha llegado a la forma en la que construimos nuestras casas”, añade.
El experto sostiene que una de las grandes diferencias de la construcción con estructuras y cubiertas de acero respecto a la construcción tradicional radica en que la primera no tiene restricciones al momento de diseñar los proyectos, gracias a su gran versatilidad.
Perfiles de acero, piezas fundamentales en el sector construcción
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a edificación en seco de obras y estructuras requiere, por lo general, el uso de perfiles y tubos de acero, debido a los valores de adaptabilidad y flexibilidad que tienen estos sistemas. Para crear estos perfiles, es necesario seguir un proceso de laminación en caliente, utilizando elementos como hierro y carbono, que le brindarán elasticidad y durabilidad. El especialista Alejandro Galaz, de la Escuela de Construcción de Duoc, sede Maipú (Chile), explica los métodos que existen en su país para obtener el acero y los usos de dicho material, de acuerdo a su clasificación. Según indica al medio local La Cuarta, en el país del sur existen dos formas para obtener el acero. La primera es por medio del reciclaje y
estará definido por la clasificación entre estos”, explica. En primer lugar, describe el acero abierto. “Es aquel que tiene figuras geométricas, y en su forma quedan abiertos los ángulos, pletinas, redondos lisos, cuadrados, entre otros”, indica, y agrega que los perfiles de este tipo son muy requeridos, ya que se pueden aplicar en galpones, centros de distribución y armaduras de casas.
la segunda a través de la extracción del material de la corteza terrestre. Una vez obtenido el recurso, se extrae la roca viva del material y se procesa mediante una molienda. Posteriormente se derrite en altos hornos, dando lugar al acero líquido.
El experto recomienda saber cómo identificar un acero, ya que sus variedades son muy similares entre sí. “Solo la habilidad, técnica y práctica podrá ayudarnos para ver cuáles son los distintos procesos de producción. El uso de este material
En relación a los elementos cerrados, indica que los más comunes son los tubos, muy utilizados en protección contra incendios y en el rubro de electricidad. “Su forma geométrica nos permite disponer de una perforación dentro del elemento, de forma de poder trasladar otros materiales”, explica. En este caso el usuario encontrará perfiles cuadrados, rectangulares y redondos.