ACERO El nuevo estadio de
Wembley Características de los pilotes de acero con perfiles IR
Reconstrucción del crisol de Mittal Steel en Lázaro Cárdenas
La precisión en la construcción con acero
Los kelpies
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Nº 85 Enero 2016 Costo
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Índice
Vector ENERO 2016 En portada AMIVTAC
•Ingeniería Civil del Siglo XXI
El nuevo estadio de Wembley Un impresionante arco de acero sostiene el techo del estadio de futbol cubierto más grande del mundo/4
Instituto Mexicano de la Construcción en Acero
• Empresas y Empresarios
—GERDAU—Gerdau Corsa inaugura nueva planta de perfiles estructurales de acero en Hidalgo/10
—ASPACI—Asociación de seguridad pasiva ontra incendios. A.C./12
—SYLPYL—La pintura intumescente más utilizados en México/13
—MONOKOTE—El cementicio líder en el mercado mundial/14
• Infraestructura
—Central de Autobuses de Monterrey/16
• Suplemento especial
—Características de los pilotes de acero con perfiles IR/17
—Columnas armadas de sección cruciforme: Ventajas y aplicaciones/21
• Tecnologías
—Reconstrucción del crisol de Mittal Steel en Lázaro Cárdenas/25
• Construcción
—La precisión en la construcción con acero/29
—La tasa de reciclaje de acero en América del Norte fue de 88% en 2012./32
—La productividad en la construcción con acero/34
• Actualidades
—Los kelpies/38
comunicar para servir
www.revistavector.com.mx
Editorial Cozumel # 63-A • Col. Roma Norte C.P. 06700 México, D.F. Tel. (55) 5256 1978
Carlos Arnulfo López López Leopoldo Espinosa Benavides José Rafael Giorgana Pedrero Roberto Avelar López Manuel Linss Luján Jorge Damián Valencia Ramírez Enrique Dau Flores CONSEJO EDITORIAL Raúl Huerta Martínez DIRECTOR GENERAL Daniel Anaya González DIRECTOR EJECUTIVO Patricia Ruiz Islas DIRECTORA EDITORIAL Daniel Amando Leyva González JEFE DE INFORMACIÓN Ana Silvia Rábago Cordero COLABORACION ESPECIAL Historia de la ingeniería civil
Alfredo Ruiz Islas CORRECCIÓN DE ESTILO Iman Publiarte Nallely Morales Luna DISEÑO
Ernesto Velázquez García DIRECTOR DE DISTRIBUCIÓN Aide Celeste Cruz Martínez WEB MASTER Carlos Hernández Sánchez DIRECTOR DE PROYECTOS ESPECIALES Herminia Piña González DIRECTORA COMERCIAL
Acero chino En los últimos años, se ha podido observar una mayor presencia de empresas chinas en proyectos de infraestructura y construcción en muchas partes del mundo. Esta penetración se refleja, por un lado, en un incremento en la participación directa de compañías de este país en las licitaciones de obras de infraestructura y la presentación de ofertas concretas en megaproyectos; y por otro, en las crecientes exportaciones chinas de productos de acero relevantes para el sector de la construcción.
Un estudio de la CEPAL ha revelado que, en los últimos años, entre las empresas chinas con una particular intención a expandir a nivel internacional, figuran las especializadas en equipamiento para ferrocarriles de alta velocidad; en el estado de California, una empresa estatal china ganó la licitación para reconstruir módulos del emblemático puente Bay Bridge y en 2011, empresas estadounidenses y europeas del sector de energías renovables, exigieron a sus gobiernos tomar medidas antidumping en contra de empresas chinas – las torres y turbinas eólicas tienen un alto contenido de acero –. En América Latina, encontramos el caso de la construcción y el equipamiento del Estadio Nacional de Costa Rica y la incursión en Chile de la principal compañía china en infraestructura eléctrica. El sector de la construcción en acero se ve afectado ya que grandes proyectos de infraestructura están utilizando estructuras de acero de origen chino. El New York Times ha ilustrado este desarrollo diciendo que el país asiático anhela convertirse en el taller y en el ingeniero civil del mundo. En total las exportaciones chinas de estructuras para la construcción se han más que duplicado desde 2009 y esta tendencia muestra con claridad que China fabrica y exporta cada vez más productos de acero con mayor valor agregado hacia América Latina. En nuestra región, las inversiones chinas no necesariamente traen consecuencias favorables para los mercados laborales de la región. Los datos de la base de datos comerciales Global Trade Atlas, demuestran el consistente aumento de exportaciones chinas de materiales de construcción y estructuras de acero hacia las principales economías latinoamericanas y esto implica un amplio espectro de riesgos: desde problemas en la calidad de las obras hasta la desindustrialización de la región.
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El hombre y el acero tienen algo en común, para saber cuán nobles son, es necesario someterlos a fatiga.
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Búscanos en Facebook: Vectordelaingenieriacivil REVISTA VECTOR, Año 9, Número 1, Especial Acero 2016, es una publicación mensual editada, diseñada y distribuida por Comunicaciones La Labor, S. A. de C.V. Cozumel 63 – A, Col. Roma Norte, Delegación Cuauhtémoc, C.P. 06700, Tel. 5256 – 1978, www.revistavector.com.mx, daniel.anaya@revistavector.com.mx •Editor responsable: Daniel Anaya González. Reservas de Derechos al Uso Exclusivo No. 04-2011- 010512575900-102, ISSN: (En trámite) Licitud de Título y contenido: Certificado No. 15819 Expediente CCPRI/3/TC/13/19755, ambos otorgados por la Comisión Calificadora de Publicaciones y Revistas Ilustradas de la Secretaría de Gobernación. Permiso SEPOMEX No. IM09- 0754. Impresa por Publicomp/Catalina Mariles Ortega, Calz. de la Viga 577 Col. Nueva Santa Anita, Iztacalco, C.P. 08210, Tel.5579 3675. Este número se terminó de imprimir el 5 de Enero 2016 con un tiraje de 8,000 ejemplares. Las opiniones expresadas por los autores no necesariamente reflejan la postura del editor de la publicación. Queda estrictamente prohibida la reproducción total o parcial de los contenidos e imágenes de la publicación sin previa autorización del Editor.
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(55) 5256.1978 www.revistavector.com.mx
Ingeniería civil del siglo XXI
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El nuevo estadio de
Wembley
Un impresionante arco de acero sostiene el techo del estadio de futbol cubierto más grande del mundo
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l mítico estadio de Wembley, en Londres, es la sede de la selección de futbol de Inglaterra. Conocido como la Casa del Futbol, ha tenido un papel protagónico en la vida inglesa y en el panorama europeo durante casi un siglo; primero, como un legendario escenario testigo de innumerables e inolvidables eventos deportivos y musicales y ahora, como uno de los estadios más modernos y como una avanzada y espectacular obra de ingeniería.
Exterior del estadio con las clásicas torres
El antiguo estadio fue inaugurado el 28 de abril de 1923 con motivo de la exposición imperial británica a realizarse el año siguiente. Su nombre entonces era Empire Stadium y el primer partido de futbol jugado en este magnífico recinto, fue la Final de la Copa inglesa de futbol de 1923 entre el Bolton Wanderers y el West Ham United, conocida como la “final del caballo blanco”. Como el recinto deportivo de más prestigio y más grande de Londres, Wembley fue la sede de los Juegos Olímpicos de 1948, de la Final de la Copa de Campeones de Europa 1962 – 1963 y de la Copa Mundial de Futbol de 1966, celebrada el 30
de julio de ese año, que ganó la selección local venciendo a la de Alemania. El propio Pelé lo bautizó como “La catedral del futbol” en referencia a sus “torres gemelas” y sobre su césped desfilaron grandes figuras del futbol mundial ya que albergó las Eurocopas de Fútbol de 1968 1972 y 1996; las finales de las Copas de Campeones de Europa 1967 – 1968, 1970 -1971, 1977 – 1978, 1991 -1992 y dos finales de la Recopa de la UEFA en las temporadas 1964 -1965 y 1992 -1993. Además, se disputaron cinco finales de la Copa de Europa, resultando campeones el AC Milan, en 1963; el Manchester United, en 1968; el Ajax de Amsterdam, en 1971; el Liverpool FC, en 1978 y el FC Barcelona, en 1992. Por otra parte, en lo que se refiere a los espectáculos, en 1985 se realizó la primera parte del concierto Live Aid con el estadio lleno. En el año 1986, la legendaria banda inglesa Queen visitó el estadio presentándose las noches del 11 y 12 de julio. Después, el 29 de agosto de 1992, se llevó
a cabo el evento SummerSlam de la empresa World Wrestling Entertainment–WWE-. En el Tributo A Freddy Mercury se llenó completamente de nuevo, vendiéndose la totalidad de las entredas en sólo tres días. También, en 1995, Bon Jovi llenó el estadio durante tres noches. El último partido que se jugó en el viejo Wembley fue entre las selecciones de Inglaterra y Alemania en el año 2000 y terminó con la victoria alemana por 1 - 0. El legendario escenario original de casi 80 años fue demolido en el año 2002, como parte del proyecto de los Juegos Olímpicos Londres 2012, con la finalidad de construir, en el mismo lugar, el Nuevo Estadio de Wembley, una ultramoderna arena multiuso, con capacidad para 90,000 personas. El desafío a la hora de reinventarlo para el nuevo siglo radicaba en asumir su extraordinario legado y al mismo tiempo, crear un estadio memorable y mágico. Era claro, el nuevo estadio debía inaugurar un nuevo capítulo en la gloriosa historia del recinto icónico
5 Ingeniería civil del siglo XXI
Ubicado desde siempre en el barrio del mismo nombre al noroeste de la capital inglesa, el primer Estadio de Wembley diseñado por Sir John Simpson y Maxwell Ayrton tenía la característica de dos grandes torres; era un estadio multipropósito que fue utilizado principalmente para la práctica del fútbol y se convirtió en el estadio más famoso del Reino Unido y en uno de los más conocidos del mundo.
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se, requirió del trabajo de más de 3,500 personas y tuvo un costo de 1,097 millones de euros. Finalmente, fue inaugurada el 24 de marzo de 2007, con un partido entre las selecciones sub -21 de Inglaterra e Italia.
por excelencia de la Gran Bretaña y no podía ser de otra manera, Sir Norman Foster, el más célebre arquitecto británico se hizo cargo. El diseño de Foster + Partens y Populos – HOK Sport – se concretó en una planta circular de un kilómetro de circunferencia y 170,000 metros cuadrados de superficie. Sustituyó las dos típicas columnas del estadio antiguo por un gran arco de acero en la parte superior que soportaría el techo retráctil que se utilizaría para cubrir el recinto a fin de que condiciones climáticas adversas no pudieran impedir la celebración de ningún partido y que sería visible desde cualquier punto de Londres. Esta maravilla arquitectónica tardó cinco años en construir-
Con una altura casi cuatro veces superior al original y con el doble de superficie el nuevo estadio de Wembley es el recinto cubierto de mayores dimensiones que existe y el estadio abierto con mayor número de asientos cubiertos del mundo. También es uno de los de mayor capacidad para público sentado en su totalidad. Su diseño incorpora la herencia del antiguo estadio, pero con instalaciones de vanguardia para que las generaciones actuales y futuras de aficionados a los deportes y a la música puedan contar con un recinto de tradición, pero con todo el equipamiento necesario para albergar los grandes eventos. Con toda justicia, es también uno de los estadios más modernos con instalaciones diseñadas conforme a estándares internacionales y una especial preocupación por la comodidad de los espectadores. El nuevo Estadio de Wembley es el primero de una nueva generación de estadios deportivos, ya que cuenta con instalaciones únicas en el mundo, entre las que se incluyen salones para banquetes, espacios de reunión para los momentos previos al evento e instalaciones para los medios de comunicación. Por otra parte, se afirma que es el edificio deportivo con más baños de todo el mundo.
Para crear un ambiente íntimo durante los partidos, los asientos del estadio se han colocado lo más cerca posible del campo. Al mismo tiempo se ha prestado una especial atención a la acústica para no perder el famoso “rugido de Wembley” que electriza este espectacular recinto que alcanza la categoría 4 de la UEFA y que cuenta con dos pantallas gigantes del tamaño de 600 aparatos de TV cada una.
El campo de juego del viejo estadio medía 105 metros de largo por 70 metros de ancho; en el nuevo, la cancha tiene la misma longitud pero es dos metros menos ancha y mide 68. Al igual que antes, el campo está orientado con su eje largo en sentido este – oeste. Una de las características más sobresalientes es la cubierta, que es la cubierta para estadio con mayor claro del mundo. Está conformada por paneles móviles y es parcialmente retráctil, pudiendo abrirse y cerrarse en 60 minutos. Con la cubierta en posición replegada, los partidos que se celebran a finales de primavera, como la Cup Final, pueden jugarse en un campo bañado por la luz del sol, lo que redunda en una mejor visibilidad para los espectadores, especialmente para aquellos que siguen el espectáculo desde sus casas, sin que exista un marcado contraste entre las zonas de sol y sombra del campo. En estas condiciones, la luz natural ilumina todo el campo, lo
que resulta esencial para mantener una óptima calidad del césped. Cuando la cubierta se encuentra en posición cerrada las 90,000 localidades se encuentran bajo techo. La cubierta es sostenida mediante cables de acero por un espectacular arco de 133 metros de altura y 317 metros de longitud que se eleva sobre el estadio. Esta estructura, de acero reforzado de 7 metros de diámetro, soporta aproximadamente el 60% del peso de la cubierta principal y se inclina de forma asimétrica hacia el norte, lejos de la trayectoria de los paneles móviles. El arco, de 1,650 toneladas de peso, es obra de una avanzada ingeniería, pues cabe destacar que solo requirió de unos dos tercios de la cantidad de acero que hubiera sido necesaria en caso de emplear vigas reforzadas convencionales. Además, cuenta con una góndola motorizada interna que permite acceder a todas partes para efectuar labores de mantenimiento.
7 Ingeniería civil del siglo XXI
Todo el recinto está diseñado para que los espectadores puedan disfrutar los eventos al máximo y con gran comodidad. La geometría del estadio y la disposición con gran inclinación de las gradas garantizan una visibilidad perfecta y sin obstáculos desde cualquier punto; los asientos son más anchos que el antiguo estadio y cuentan con más espacio para las piernas; hay escaleras mecánicas para acceder fácilmente a las gradas del segundo y el tercer nivel y el nuevo vestíbulo que circunda el edificio permite la fluidez del paso, al tiempo que alberga servicios de restaurante con capacidad para 10.000 comensales sentados.
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8 Asimismo, cabe destacar que en total, las dos rótulas axiales ubicadas cerca del suelo a ambos lados del arco, soportan un peso de alrededor de 7,500 toneladas. Para soportar la expansión térmica y los movimientos del arco causados por el viento, estos componentes deben soportar movimientos oscilatorios máximos de +/0.7º en condiciones normales y de +/2.5º en condiciones extremas, durante 100 años y completamente libres de mantenimiento. Esto significa que su duración de vida debe ser, por lo menos, de 1´000,000 de movimientos oscilatorios. El arco, visible desde puntos estratégicos de todo Londres, cuenta con una espectacular iluminación nocturna mediante proyectores instalados en su interior que requiere de balizas para los aviones y lo transforma en un misterioso halo. El arco de acero se ha convertido en el nuevo icono de Wembley, en sustitución de las torres gemelas que constituían la seña de identidad del viejo estadio.
Se afirma que el nuevo estadio de Wembley es el segundo estadio más caro después del New Metlife Stadium de New Jersey, pero este proyecto de Foster + Partners y Populos, calculado por Mott Stadium Consortium, construido por la empresas Multiprex y WNSL y supervisado por Franklin and Andrews, ha sido objeto de múltiples premios. Entre ellos, podemos mencionar: • Best Commercial Project, Best Structural Innovation and Best Fire Engineering Innovation, otorgados por la London District Surveyors Association Quality Awards. • • Overall Winner and Best Commercial Project otorgados por LABC National Built in Quality Awards. • • RIBA Award and RIBA National Award • • Best Live Music Venue, otorgado por la Vodafone Live Music Awards. • • High Commendation (Sport Category) World Architecture Festival.
El nuevo estadio de Wembley acoge todo tipo de espectáculos deportivos – futbol, futbol americano,rugby – y musicales. En este recinto se realizan los partidos de la selección inglesa de fútbol, se lleva a cabo el partido por la final de la FA Cup, el Community Shield y la Capital One Cup y se juegan las finales de los playoff de las divisiones inferiores de Inglaterra. Diseñado para ofrecer las condiciones ideales para la práctica del fútbol, durante las Olimpiadas de 2012 albergó tanto partidos de fútbol femenino como masculino y las finales de ambos. El 11 de agosto de 2012, fue sede del partido por la medalla de oro de los Juegos Olímpicos de Londres 2012, celebrado entre las selecciones de Brasil y México, mismo que fue gana-
el recibió el primer partido de la NFL fuera del continente americano, entre los Miami Dolphins y los New York Giants. Un partido de liga regular entre los New Orleans Saints contra los San Diego Chargers y otro entre los Tampa Bay Buccaneers y los New England Patriots. En 2010 jugaron los Denver Broncos contra los San Francisco 49ers. En 2015 ha sido sede de la Copa Mundial de Rugby. Gracias al diseño de una plataforma móvil que se instala sobre los asientos más bajos, el recinto puede albergar competiciones de atletismo en pista y campo conforme a los estándares olímpicos. En tal caso, la capacidad del estadio se reduce a unos 70,000 espectadores. En lo que se refiere a la música, ha sido el escenario de conciertos de bandas como Foo Fighters, Metalica, My Chemical Romance, Gerard Way, Muse y artistas como Madonna y Bruce Springsteen. El concierto de la gira Sticky & Sweet Tour de Madonna, batió el récord del viejo y el nuevo Wembley con una recaudación en taquilla de aproximadamente 10 millones de euros. La visita al Wembley Stadium es algo que no debería perderse ningún aficionado al fútbol o turista que visite la ciudad. El estadio está conectado con las estaciones de Metro de Wembley Park y Wembley Central vía “White Horse Bridge”. Cada visita de 90 minutos de duración guía a los visitantes por el interior de estadio, con acceso a los vestidores del equipo de Inglaterra, a las salas de los comentaristas y a la Royal Box, o la sala real. Los visitantes experimentan la tensión de los jugadores al atravesar el túnel para entrar en el campo antes de un gran partido, y después al subir los escalones que llevan a la plataforma donde los ganadores recogen el trofeo.
do por la escuadra azteca por marcador de dos goles a uno. El 28 de mayo de 2011 acogió la final de la UEFA Champions League en la que el FC Barcelona se coronó venciendo 3 -1 al Manchester United. Por cumplirse el aniversario de la Football Asociation, dos años después, el 25 de mayo de 2013, fue el marco de la coronación del FC Bayern München que derrotó al Borussia Dortmund por 2 a 1.
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En un evento que se ha convertido en una atracción anual desde su inauguración, en el Wembley Stadium se celebra cada primer partido de la NFL - la Liga Nacional de Fútbol Americano- fuera de Norteamérica. En 2007,
Ingeniería civil del siglo XXI
Se espera que sea la sede de la Eurocopa 2020.
Empresas y Empresarios
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Gerdau Corsa inaugura nueva planta de perfiles estructurales de acero en Hidalgo
Gerdau Corsa llevo a cabo la inauguración de su nueva Planta en Ciudad Sahagún, lo que permitirá ampliar la capacidad de producción de acero y brindar un mejor servicio al atender el mercado de perfiles estructurales de acero en México. Para la construcción de esta nueva planta se realizó una inversión de 600 millones de dólares, inversión privada más importante en la historia del Estado de Hidalgo. La planta posee una capacidad instalada de 1 millón de toneladas de acero líquido y una capacidad instalada de 700 mil toneladas de producto terminado. El evento estuvo presidido por André B. Gerdau Johannpeter, Director Presidente (CEO) de Gerdau, Juan Ángel Córdova, Miembro del Consejo de Administración de Gerdau Corsa, Felipe Reinaux, Director General de Gerdau Corsa, además de la presencia del Gobernador del Estado de Hidalgo, Lic. José Francisco Olvera Ruiz; el Secretario de Economía, Ildefonso Guajardo Villarreal, el Secretario de Desarrollo Económico del Estado, Ing. José Pablo Maauad Pontón; el Embajador de Brasil en México, Enio Cordeiro, y el Presidente Municipal de Tepeapulco, Hidalgo, Ing. Alberto Franco Ramírez La producción de acería de la Planta Sahagún inició en el segundo semestre de 2014 y la laminación comenzó en mayo de este año. Ahora tendrá en un inicio la producción de Vigas de acero y posteriormente se desarrollarán otros productos como
El proceso de Laminación cuenta con innovación tecnología que permite realizar cambios rápidos de medidas, logrando ofrecer una mayor disponibilidad del producto en el mercado nacional. La Planta Sahagún cuenta con una ubicación geográfica clave, ya que facilitará el transporte tanto de materia prima, como de producto terminado. Siendo de fácil acceso su logística por autopistas, ferrocarriles, puertos y zonas comerciales más importantes de México. Además, permitirá tener una disponibilidad inmediata de entrega de los productos de forma rápida y oportuna elevando los niveles de competitividad en el país, facilitando así la construcción en acero de manera efectiva. “Gerdau apuesta en la capacidad industrial acerera en México, apoyando el crecimiento y desarrollo económico del país. La construcción de la planta en Ciudad Sahagún es la inversión privada más importante del Estado de Hidalgo. Con esta inversión, Gerdau Corsa se convierte en uno de los principales productores de aceros largos en México en los mercados de la construcción civil e industria.” Afirmó Gerdau André B. Gerdau Johannpeter, Director Presidente (CEO) de Gerdau. “La producción de perfiles estructurales en México por Gerdau Corsa permitirá sustituir parte de las actuales importaciones de este producto en el país, trayendo importantes beneficios a todos los actores involucrados en la distribución, comercialización y empleo de acero estructural.” Mencionó Juan Ángel Córdova, Miembro del Consejo de Administración de Gerdau Corsa. “Existen diversas posibilidades para explorar y desarrollar la construcción en acero. Creemos que al realizarlo de manera conjunta entre todos los actores de la cadena, lograremos atender las necesidades de un mercado cada vez más competitivo y desafiador. Hoy para Gerdau Corsa es un orgullo poder decir que tenemos perfiles estructurales “Hechos en México”. Comentó Felipe Reinaux, Director General de Gerdau Corsa. Gerdau Corsa está consciente de la importancia de cuidar el medio ambiente, por lo que la nueva planta posee tecnología sustentable para contribuir con la preservación del medio ambiente. Se invirtieron 5.1 millones de dólares en un sistema de precalentamiento y alimentación continua de chatarra. Con este sistema es posible precalentar la chatarra utilizando el calor generado en el proceso. De esta forma se garantiza un uso más eficiente, disminuyendo el consumo de energía en la planta. De igual manera se invirtieron 30 millones de dólares en una Planta de Tratamiento de aguas que permitirá la reutilización hasta en un 97.5% del agua necesaria para el proceso. Evitando así, el desperdicio del líquido vital en la región y 17 millones de dólares en un moderno sistema de captación de humos en donde se capturan las partículas sólidas generadas durante el proceso de producción de acero, las cuales también son reutilizadas. Actualmente, Gerdau Corsa ha trabajado para que todos sus colaboradores se desempeñen en un ambiente de colaboración
y compromiso, que permita impulsar la generación de una oferta laboral competitiva en la industria acerera que fomente la integridad y seguridad de quienes conforman su equipo de trabajo. Cabe mencionar que durante la fase pico de construcción se generaron 4 mil empleos indirectos. Hoy en día se cuenta con 500 empleos directos y aproximadamente se han generado 2 mil empleos indirectos en la sociedad. En materia de Responsabilidad Social, Gerdau Corsa ha implementado diversos programas con un fuerte compromiso enfocado en el desarrollo sustentable de las operaciones de la planta. Todas éstas son coordinadas a través del Instituto Gerdau, las cuales se concentran en el trabajo con la comunidad, educación, calidad de gestión, voluntariado y compromiso con el medio ambiente. Desde el 2014 Gerdau Corsa ha desarrollado diversos programas de Responsabilidad Social con las comunidades aledañas a la planta de Sahagún, beneficiando a más de mil personas. Entre las iniciativas se destacan los programas como Fundación ProEmpleo con el objetivo de promover una cultura empresarial impulsando a las microempresas; Desarrollo de Proveedores para capacitarlos y mejorar su productividad; apoyo económico en el Centro Gerontológico para atención a personas de la tercera edad; entre otros. En lo que va del año 2015 se han implementado 10 programas en las comunidades cercanas a la Planta Sahagún. Se espera llevar a cabo para el cierre de año 8 programas adicionales, con el objetivo de continuar apoyando a la comunidad de Ciudad Sahagún.
Sobre Gerdau Corsa Gerdau Corsa es una de las principales productoras de aceros largos en México con presencia en ocho Entidades Federativas. Actualmente participa en los mercados de la construcción civil e industria, operando dos plantas productoras de acero y laminación ubicadas en el Estado de México y una nueva planta para la producción de perfiles estructurales de acero ubicada en Ciudad Sahagún Hidalgo con una capacidad instalada de 1 millón de toneladas de acero al año. Además cuenta con tres unidades de proceso y recolección de chatarra, una planta de habilitado de varilla y seis centros de distribución ubicados en el país. La Compañía produce en México perfiles estructurales, perfiles comerciales, varilla corrugada y varilla habilitada para la construcción civil, construcción en acero y la industria especializada. Sus productos son garantía de calidad, pues cumplen con las especificaciones de las normas nacionales y extranjeras vigentes. Gerdau Corsa es una empresa comprometida con el medio ambiente, la cual busca lograr soluciones sustentables en toda su cadena productiva.
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Empresas y Empresarios
ángulos, canales y soleras. La planta contará con más de 100 medidas de Vigas (IPR).
SPACI es una asociación civil que nace en el 2013 por el interés de un grupo de empresas involucradas en el mercado de la Protección Pasiva Contra Fuego, siendo su fin último asesorar e informar a las empresas y personas que están relacionadas con este mercado para que puedan tanto ofrecer como recibir los mejores productos, tecnología y el mejor servicio posible. El cumplimiento de la normatividad está generando que el uso de la Protección Pasiva Contra Fuego ya sea más común en las nuevas edificaciones, sin embargo el desconocimiento de porqué, qué, con qué, como protegerlos ha generado distorsiones en el mercado. Estas distorsiones se dan principalmente en el uso de productos no certificados o formalmente aprobados. Una de las tareas a la que se ha comprometido ASPACI es a divulgar ante la comunidad usuaria como pueden ser constructores, arquitectos, responsables de obra, diseñadores, aplicadores, fabricantes de recubrimientos, ingenieros, etc., la necesidad de cumplir con los reglamentos de construcción y de utilizar aquellos productos que realmente proporcionan esta protección, para lo cual ASPACI participa en los comités de normalización para la aprobación de productos en México y en Latinoamérica en la elaboración de manuales de inspección de los productos aplicados y en la capacitación de diseñadores, contratistas, aplicadores e inspectores de este tipo de recubrimientos.
Dentro de los alcances de ASPACI está el contar con información actualizada de productos, reglamentos y normas al alcance de todo público vía nuestra página de internet, www.aspaci.net. En el caso particular de México, Costa Rica y Colombia, ASPACI funciona adicionalmente como una unidad de verificación que orienta a los usuarios y a los diseñadores en el tipo de productos a utilizar y el espesor correcto al que se debe de aplicar el material en cada proyecto en particular en los diferentes elementos estructurales. Y también realiza inspecciones de control de calidad y aseguramiento de calidad de los productos aplicados. El mercado de Proteccion Pasiva Contra Fuego a nivel mundial esta dominado principalmente por materiales tipo Cementicios y Pinturas Intumescentes. Estas dos tecnologías no compiten, SE COMPLEMENTAN. En cualquier obra de acero, el uso de cementicios e intumescentes esta marcado por la estética y presupuesto del dueño. Acero expuesto siempre llevará intumescente, áreas bajo plafón o no expuesto se protegerá con cementicio. En México los dos productos más comúnmente utilizados en los últimos años han sido el MONOKOTE de W.R. GRACE para el tipo Cementicio y del tipo intumescente las pinturas de Industrias Sylpyl, productos que a la fecha han demostrado su facilidad de aplicación, el correcto desempeño de pruebas realizadas internacionalmente y su gran aceptación por los usuarios y diseñadores. ASPACI tiene sus puertas abiertas a nuevos miembros que deseen incursionar en la Protección Pasiva Contra Fuego tanto fuegos de tipo celulósico como de hidrocarburos. En cuanto al futuro, la asociación considera importante unir a todos los futuros y actuales participantes en el mercado de la Protección Pasiva Contra Fuego y crear un ambiente transparente y justo, capacitando y asesorando a los interesados para evitar las malas prácticas que existen actualmente en el mercado latinoamericano de la Protección Pasiva Contra Fuego.
Se cuentan con varios mercados a los que atendemos en materia de infraestructura donde se han recubierto las estructuras de obras magnas como: Puente Chiapas, Puente Baluarte, Puente Tampico, Puente Mezcala entre otros puentes importantes de la red carretera y ferroviaria del país. En lo que se refiere al sector industrial hemos participado en múltiples obras en refinerías de Pemex, Plataformas offshore y Plantas industriales.
FIRESYL es la marca del producto intumescente líder en el mercado con aplicaciones realizadas sobre millones de metros cuadrados en las obras más importantes del país y a nivel mundial. Sylpyl cuenta con certificación de sus barreras contra fuego bajo la Norma UL 1709, ASTM E-119/UL 263, BS ISO 22899, ISO 834, ISO 20340, Norsok M-501 y BS 476 Pt 20.
En el tema de conducción hemos participado en múltiples proyectos de tuberías de agua potable como lo es el Sistema Cutzamala y el Acueducto II de Querétaro entre otros, así como en proyectos de conducción de gas y crudo. En el tema de protección a edificaciones comerciales podemos mencionar algunas recientes como T3 y T4 del Aeropuerto Internacional de Cancún, Plaza Carso, Punta Reforma, Auditoría Superior de la Federación entre muchas otras obras magnas. Sylpyl ha participado en las obras más importantes de infraestructura así como de edificaciones comerciales y de vivienda en nuestro país y varios países de América Latina y el Caribe. Nuestra meta es llegar a ser la compañía orgullosamente mexicana más grande en el sector recubrimientos, con los productos más especializados y con las acreditaciones que se requieren para participar en proyectos en México y en el resto del mundo.
MONOKOTE es un producto de Fireproofing conocido comúnmente como “Cementicio” que brinda protección contra fuego por hasta 4 horas. .R. Grace es una empresa transnacional fundada en 1854 por William Russell Grace, con más de 150 años en el mercado mundial teniendo presencia en todos los continentes y con oficinas de atención en más de 80 países a nivel mundial. Grace se especializa en diversas áreas tales como Construcción, Químicos, Catalíticos de Refinación, Can Coating, etc. Grace Construction (área de Grace especializada en productos para la construcción), inicio operación en México desde 1959, convirtiéndose rápidamente en el líder mercado de aditivos para concreto y cemento. Sus oficinas corporativas se encuentran localizadas en Cambridge Massachusetts La línea de Fireproofing (Proteccion Pasiva Contra Fuego) representa la joya de la corona en el amplio gama de negocios que W.R. Grace participa. Fundada desde mediados del siglo pasado, MONOKOTE (nombre comercial de producto) se ha convertido en el producto líder a nivel mundial para la Protección Pasiva Contra Fuego. Los edificios más altos de todos los continentes tienen una característica en común, todos están protegidos con MONOKOTE. En Mexico, MONOKOTE llego en el 2010, donde rápidamente se empezó a posicionar como la opción de Protección Pasiva Contra Fuego con mayor número de certificaciones de nivel internacional.
La principal ventaja competitiva es el servicio integral que ofrece W.R. Grace, el cual incluye proceso de especificación, apoyo en el uso de maquinaria, soporte técnico durante y después de la aplicación, servicio postventa. A partir del 2011, todas las torres de edificios construidas sobre Paseo de la Reforma en México D.F., están protegidas con MONOKOTE. Adicional a esto, MONOKOTE se ha utilizado en obras icónicas en todo México, incluyendo más de 15 hospitales, 18 hoteles, 9 centros comerciales, 5 centros de oficinas de gobierno. Derivado de un tema de seguridad nacional, la obra más importante para MONOKOTE lo representó la protección contra fuego de la Torre Ejecutiva Pemex, el cual sufrió una explosión el 31 de Enero del 2013. El Gobierno Nacional, después de una larga investigación determinó que MONOKOTE era el producto con las mejores características de resistencia y con mayor número de certificaciones de resistencia al fuego a nivel internacional. Ser miembros de la Asociación de Seguridad Pasiva Contra Incendio AS (www.aspaci.net) nos ha abierto muchas puertas importantes con autoridades, clientes, proyectos, obras en otros países, etc. MONOKOTE tiene muchos años de participar en el mercado de Oil&Gas, la principal obra de los últimos años en el mercado de petróleo sin duda es Ethileno XXI, donde se aplicaron más de 100 mil metros cuadrados de Protección Pasiva Contra Fuego, todo con MONOKOTE Z156.
Infraestructura
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Central de Autobuses de Monterrey Una estructura de soluciones masivas e incluyentes La Central de Autobuses de Monterrey – CAM - es un proyecto iniciado en 2004, pensado para responder a las necesidades del municipio y el estado. Recibe anualmente casi 4 millones de pasajeros desde ciudades como México, Guadalajara, Nuevo Laredo, Reynosa, Matamoros, Saltillo, Panuco, Tempoal, y la zona conocida como la Huasteca Potosina. Dichos viajeros gozan de instalaciones de primer nivel, entre las cuales se encuentran los sanitarios, tiendas, restaurantes, guarda equipaje y taxi seguro con 250 unidades, cajones de estacionamiento para 125 vehículos y 56 andenes, de momento. Cada rincón cuenta con soluciones de accesibilidad para personas con alguna discapacidad y per-
Rubén Camacho y Francisco Navarro Fotos: Rubén Camacho
sonal capacitado siempre listo para brindar el apoyo necesario. Esta bella construcción de 22,312 m2 descansa en una cimentación de concreto a base de pila, estructura híbrida de acero con concreto, cuenta con un tipo de cubierta rolada kr18, muros de interiores de concreto y fachadas de cristal con marco de aluminio. La seguridad no es algo que se haya dejado de lado. Al interior se cuenta con seguridad privada a la que se le suma efectivos municipales, estatales y federales. Por si fuera poco, la Central de Autobuses de Monterrey es la única a nivel nacional en contar con el distintivo
Empresa Socialmente Responsable; estando en su primera fase, ganó el 3er lugar a nivel nacional de los premios CEMEX en el rubro “Accesibilidad y Congruencia”. Actualmente trabaja brindando todos los servicios proyectados, aunque para 2016 varios de éstos crecerán, por ejemplo, su estacionamiento contará con 250 cajones y el número de andenes será finalmente de 85; para dicho año, se pretende obtener la certificación en la norma ISO 90002008. Todo lo anterior, para seguir siendo por muchos años más un orgullo de Nuevo León y de México.
Características de los pilotes de acero con perfiles IR Luciano Roberto Fernández Sola, Francisco Joaquín Tirado Pérez y Tiziano Perea Olvera
Introducción
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Figura 1. Prueba de carga (cortesía: Gerdau Corsa)
Suplemento Especial
El uso de pilotes para cimentaciones profundas suelen ser soluciones de cimentación cada vez más comunes, sobre todo en zonas densamente pobladas donde la necesidad de edificios de mediana a gran altura es cada vez mayor. Sin embargo, los métodos de cálculo para pilotes (tanto geotécnico como estructural) han sido y siguen teniendo un nivel relativamente alto de incertidumbre, además de que la bibliografía existente está principalmente enfocada a su diseño geotécnico, tratando la parte del diseño estructural de forma más superficial (e.g. Bowles, 1988). Es por ello que las tendencias actua-
Suplemento Especial
18 les de la estimación de la capacidad de carga en cimentaciones profundas está orientándose al uso de pruebas de carga, como la que se ilustra en la figura 1, y con la cual se determina la capacidad de este tipo de cimentaciones. Sin embargo, se puede encontrar en la práctica diseños típicos que se repiten una y otra vez, dejando de lado la ciencia que conlleva a una optimización y diseño eficiente de los pilotes (Bowles, 1988). A medida que el desarrollo industrial y la explosión demográfica aumentaron, se creó una demanda de estructuras pesadas en lugares de terreno blando; surge entonces el pilote de concreto como una solución que supera largamente al pilote de madera, debido a que podía ser fabricado en unidades de las mismas dimensiones que el pilote hecho de madera, pero capaz de soportar compresiones y tensiones mucho mayores. Además que podía modelarse en cualquier forma estructural de acuerdo a las solicitaciones de carga y del tipo de suelo sobre el que se hinca. Con el desarrollo de las máquinas de gran eficiencia de perforación a gran profundidad y diámetro, se reemplazó parcialmente el uso de los pilotes hincados por los pilotes colados in-situ (Bowles, 1988). Adicionalmente, en los últimos años en algunos países, se ha introducido de manera cada vez más común el uso de perfiles o tubos de acero como elementos para cimentaciones profundas, ya que presentan algunas ventajas tanto en el comportamiento como en los procesos constructivos sobre los elementos de concreto. Dentro de los pilotes de acero son más comunes los pilotes de sección IR y los pilotes tubulares. Los pilotes de tubo se hincan en el terreno con sus extremos abiertos o cerrados. Dentro de los pilotes de acero de sección IR se prefieren aquellos en el que los anchos de sus almas y patines son casi iguales.
Figura 2. Empalme de pilotes de acero de sección IR (cortesía: Gerdau Corsa)
Pilotes de acero de sección IR Actualmente, en algunas partes del mundo, se ha comenzado a utilizar de manera cotidiana los perfiles IR como solución para cimentaciones profundas. A continuación se comentan algunas características particulares de estos elementos, así como desventajas que tienen al usarlos.
Características estructurales • La longitud necesaria del pilote (según lo requiera el proyecto) puede llegar a fabricarse en una sola pieza. Aunque es recomendable que sea en sección decreciente, ya que el suelo toma parte del peso de la superestructura, lo cual hace que exista menor demanda del pilote conforme aumenta la profundidad de este. En pocas palabras, solo el precio y las condiciones de la maquinaria que se usa para hincar los pilotes serían limitantes en su longitud (Urbina, 2004). • Tienen alta capacidad ante cargas laterales y cargas axiales. De hecho, la capacidad de pilotes de acero para resistir las cargas laterales es superior a la capacidad de pilotes de concreto reforzado (Budhu, 2008). • Los empalmes en pilotes de acero, independientemente que sean del mismo o diferente tamaño, son mucho más sencillos que en el caso de pilotes de concreto reforzado prefabricados. Los empalmes en pilotes de acero se pueden hacer con tornillos o soldadura, sin embargo, el uso de placas de empalme unidos al pilote mediante soldaduras de filete elaboradas en campo, como se ilustra en la figura 2, es lo más común y simple (Gerdau, 2015). • La penetración de los perfiles de acero IR en el suelo es más fácil que con el uso de otros tipos de pilotes, principalmente porque el espesor de su alma y el de los patines son relativamente pequeños, desalojan poco material durante el hincado, y se producen desplazamientos y levantamientos pequeños, al igual que la presión lateral (Rojas, 2015).
• El área de la sección transversal es pequeña con una alta resistencia a la deformación (Rojas, 2015). • Pueden soportar cargas hasta el límite elástico del acero (Rojas, 2015).
Características Geotécnicas
Figura 3. Hincado de pilote de acero con martillo (cortesía: Gerdau Corsa)
1969). Este mismo procedimiento puede ser utilizado para facilitar el hincado de este tipo de cimentaciones en suelos arcillosos. • Esencialmente cuando se necesita un hincado violento, porque existe algún estrato de alta dureza o costras, cuando se necesita longitudes grandes para alcanzar estratos de gran capacidad de carga a grandes profundidades o cargas muy grandes, los pilotes de acero con sección IR son una gran opción (GIGS, 2015).
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Desventajas • Pueden existir limitaciones en la longitud del pilote debido al proceso de hincado, ya que a gran longitud es más fácil que se puedan desviar o torcer al encontrar piedras grandes, y el suelo puede “atorarse” en las alas del perfil (Rojas, 2015). Este “atoramiento” depende de las características del suelo y del esfuerzo de confinamiento, y debe ser estudiada con mayor detalle. • Según algunos autores (e.g. Rojas, 2015) los pilotes IR resisten por fricción en planos paralelos al alma de la
Suplemento Especial
• Mayor facilidad de manejo durante el hincado; tienen mayor resistencia al ser golpeados para su hincado (figura 3), esto reduce la probabilidad de que los pilotes se fracturen al topar una capa dura durante el hincado (Gerdau, 2015). Adicionalmente, tienen una alta resistencia trabajando de punta, y son sumamente recomendables para atravesar capas duras de suelo o penetrar roca medianamente meteorizada. Pueden soportar cargas hasta el límite elástico del acero (Rojas, 2015). Esta característica es sumamente importante en las zonas de transición del valle de México, en la cuál es común encontrar lentes de arena intercalados dentro de la serie arcillosa. • Se reducen las vibraciones (figura 4) al ser más fácil el hincado de los pilotes de acero, lo cual es benéfico ya que éstas pueden ocasionar daños a las estructuras a instalaciones vecinas por el desplazamiento vertical y horizontal del suelo (Gerdau, 2015). • Puede haber una pequeña aceptación en la desviación de su vertical al hincar los pilotes ya que no provocan daños severos. Cabe mencionar que los pilotes de sección IR son más fáciles que se desvíen que los de sección tubular (Rojas, 2015). • Si el pilote se apoya en estratos uniformes, la punta del pilote tomará las tensiones y las podrá redistribuir sin consecuencias en el pilote; esto igual podría pasar en los pilotes de concreto reforzado, sin embargo, éstos no pueden soportar las altas tensiones a menos que tengan suficiente acero de refuerzo (Gerdau 2015). • La corrosión no es un problema grave, ya que a medida que a mayores profundidades de hincado, la cantidad de oxígeno va reduciendo, y por tanto también reduce la posibilidad de corrosión. Esto no evita que se deba de proteger a corrosión, al menos, la distancia que comprende de la cabeza del pilote y la máxima profundidad a la que se localice el nivel de aguas freáticas (Gerdau, 2015). • Suelen usarse recubrimientos epóxicos para suelos corrosivos (Gerdau, 2015). • Tienen la gran ventaja que con tratamientos especiales se reduce el efecto de la fricción negativa (Gerdau, 2015). Uno de los procedimientos utilizados para reducir la fricción negativa es la introducción de una corriente eléctrica, del mismo modo que se hace para la protección catódica ante la corrosión. Este método se puede utilizar adicionalmente para reducir temporalmente la adherencia entre el pilote y el suelo (Bjerrum et al.,
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Figura 4. Vibrohincado de pilote de acero (cortesía: Gerdau Corsa)
sección que pasa por las aristas exteriores de los patines, y por fricción contra el metal en las caras exteriores de los patines. Sin embargo, algunos otros estudios establecen que la resistencia de estos pilotes se desarrolla a lo largo de todo el perímetro. De igual manera que en el punto anterior, esta condición parece depender de las características del suelo y del esfuerzo de confinamiento, por lo que esto debe ser estudiado con mayor detalle. • Los efectos de la corrosión pueden reducir el área de la sección transversal. Para evitar estos efectos es necesario aplicar revestimientos libres de solventes, formulados a base de resinas epóxicas y poliamínicos especiales, impermeable al agua dulce y a la salada, que posea gran resistencia mecánica a las solicitaciones de abrasión e impacto. Como ya se ha comentado, este efecto está limitado a la sección más superficial del pilote únicamente, en la cuál existe la
posibilidad de intercambio de oxígeno. La corrosión es común en los pilotes de acero, aunque el deterioro por la corrosión es usualmente insignificante si el pilote se encuentra hincado en una formación natural, pero si éste se encuentra en algunos rellenos que contengan oxigeno atrapado puede ser intenso el daño por corrosión. Una opción para evitar los efectos de la corrosión en los casos donde el pilote no está totalmente enterrado sería cubrir la parte expuesta con concreto. Para el caso de agua de mar o de suelos fuertemente ácidos es necesaria la protección catódica o la inyección de concreto (Gerdau, 2015). • Si el hincado se realiza sobre gravas o materiales gruesos, es potencialmente posible que se presenten deformaciones en los patines o alma del pilote (GIGS, 2015). Para evitar esto se sugiere el uso de secciones compactas con patines y alma de pared gruesa.
Referencias
Bowles, J. E. (1997), “Foundation analysis and design”, 5a. edición, McGraw Hill. Urbina, R.F (2004), “Guía para el diseño de pilotes”, Universidad de Piura. Perú. Budhu, M. (2008), “Soil mechanics and foundations”, 3a. edición, John Wiley & Sons. Gerdau (2015) “Manual de Pilotes Metálicos”, Gerdau Corsa, 3a. edición. Rojas, S. (2015) “Capitulo V: Tipos de Pilotes”. Apuntes de la Universidad de Los Andes, Facultad de Ingeniería. Mérida, Venezuela. Bjerrum, L., Johannessen, I.J. y Eide, O. (1969). “Reduction of Negative Skin Friction on Steel Piles to Rock”, Soil Mechanics and Soil Foundations Conference Proceedings, p.p. 27-92. México. GIGS (2015). “Cimentaciones”. Apuntes de la Universidad Politécnica de Madrid. Grupo de Ingeniería Grafica y Simulación. Madrid, España.
Columnas armadas de sección cruciforme: Ventajas y aplicaciones Tiziano Perea Olvera
Profesor-Investigador de la Universidad Autónoma Metropolitana – Unidad Azcapotzalco (UAM-A)
Introducción
El presente artículo discute brevemente aspectos sobre la conveniencia del uso de columnas de sección transversal cruciforme en estructuras de acero. Esta sección, referidas en la 5a. edición del Manual IMCA (2014) como secciones IC, se arma a partir de dos perfiles de acero de sección IR y por tanto están torsionalmente rigidizadas por cuatro patines. Asimismo, se ilustran algunas estructuras como puentes y edificios construidos en México y otros países, y cuyas columnas fueron resueltas con perfiles de sección cruciforme. Mayores detalles sobre el proceso de fabricación de la sección cruciforme, aspectos sobre sus dimensiones y propiedades geométricas, así como sobre las especificaciones de diseño para la determinación de su resistencia para diferentes estados límites, se pueden consultar en Perea y Mendoza (2012) o en la especificación para diseño de estructuras de acero contenida en el Manual IMCA (2014).
Un buen número de edificios de acero construidos en México están resueltos, tanto en marcos resistentes a momento como arriostrados, con columnas cajón armadas de cuatro placas y con todas las conexiones viga-columna supuestamente diseñadas para trabajar como rígidas. Las razones del uso común de la práctica en México de columnas armadas en cajón con cuatro placas se asocian, entre otras, a la simplicidad que esta sección presenta de las conexiones rígidas con las vigas. Sin embargo, dicha simplicidad en conexiones penaliza la fabricación de la pieza con procesos más complejos, costosos, y no necesariamente más confiables dada la calidad que se puede conseguir en la pieza final. Lo anterior se debe a que las soldaduras que unen las placas son, en el mejor caso, cordones continuos de penetración completa que suelen ser laboriosos y costosos, o bien, filetes que no siempre se pueden colocar en ambos lados de la placa y por tanto no son del todo confiables; además, los efectos de los esfuerzos residuales y de las grandes imperfecciones iniciales a consecuencia del proceso de fabricación de la pieza son generalmente ignorados en el diseño de la columna. Una alternativa a las columnas de acero de secciones convencionales (e.g., sección cajón, perfiles IR o IS, tubulares OR u OC) es la sección cruciforme IC de acero estructural armada a partir de dos perfiles IR (figura 1), la cual consiste en el corte al centro de uno de los perfiles para obtener dos perfiles TR, seguido de la unión entre las tres piezas por medio de soldaduras filetes continuos localizados en los cuatro lados de contacto.
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Suplemento Especial
Resumen
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Suplemento Especial
Ventajas de columnas cruciformes Existen diversas ventajas de las secciones cruciforme IC sobre otras secciones típicas (e.g., cajón, IR, IS, OR, OC) para uso como columnas en flexocompresión biaxial, dentro de las cuales resaltan las siguientes: • La mayor facilidad para hacer las conexiones entre las vigas y los patines de la columna IC en ambas direcciones. La sección cruciforme, al igual que la sección cajón, también facilita la conexiones viga-columna pero sin penalizar el proceso de fabricación. A diferencia de la sección cajón, la fabricación de la sección cruciforme se simplifica con el uso de soldaduras de filete que, por su posición en el centro, no están sujetas a grandes esfuerzos. • Mayor resistencia a pandeo local de las almas. Los requisitos de pandeo local en los patines de secciones cruciforme IC son, en realidad, iguales que en secciones IR. Sin embargo, note que las almas en secciones IC están atiesadas por sus patines en los extremos y por la segunda alma en el centro, con lo que se reduce a la mitad la relación ancho-espesor disponible por pandeo local. • Alta resistencia al pandeo por flexión en ambas direcciones ortogonales. Este incremento de resistencia se debe al aumento del momento de inercia de la sección IC respecto a la del perfil IR de base, y el cual resulta con valores prácticamente iguales para las dos direcciones ortogonales, y por tanto, también son prácticamente iguales los radios de giro de la sección, así como las esbelteces y la resistencia a pandeo por flexión de la columna. • Alta rigidez lateral para ambas direcciones ortogonales de la columna, también como consecuencia del incremento del momento de inercia de la sección y del mismo valor para ambas direcciones ortogonales. Aunque no es indispensable que las propiedades geométricas de la sección cruciforme sean iguales en ambas direcciones principales, siempre será más conveniente tener esta condición. • Alta resistencia al pandeo por torsión. Aunque la resistencia al pandeo torsional siempre es crítica en secciones en cruz armada con placas, éste no es un caso crítico en secciones cruciformes IC debido al incremento en la rigidez torsional de los cuatro patines en el perímetro de la sección cruciforme. • Al ser una sección abierta, la facilidad de soldar los diafragmas o placas de continuidad para rigidizar la sección para fuerzas concentradas, como las generadas por las vigas conectadas a la columna. La colocación de los diafragmas en la sección cruciforme solo es prácticamente posible si la distancia libre entre los patines, distancia e en la figura 1, es suficiente para que el soldador pueda ingresar el maneral y realizar
Figura 1. Sección cruciforme IC
los trabajos de soldadura. El IMCA (2014) recomienda que el acceso libre disponible sea de al menos 150 mm. (6 pulg.), aunque es quizás posible realizar este trabajo con accesos ligeramente menores a dicho límite. Con esta limitante, y considerando secciones con igual peralte en ambas direcciones principales, no es posible la fabricación de secciones cruciformes IC con algunas secciones IR comerciales de peralte bajo, en las cuales se tendrían accesos libres entre patines tan pequeños que prácticamente imposibilitan el acceso para soldar los diafragmas. Así, aunque existen más de 270 secciones comerciales IR, solo es posible fabricar alrededor de 136 secciones cruciformes a partir de dos IR iguales.
Figura 2. Conexión placa extremo en viga IR a columna cruciforme IC en la Plaza Comercial San Rafael (Cortesía: FFESA 2011)
Aplicaciones de columnas cruciformes
Tres estructuras recientemente construidas en nuestro país, y en donde se utilizaron columnas de acero con sección cruciforme IC armada a partir de dos perfiles IR, son la Plaza San Rafael en Tlalnepantla de Baz, la Unidad de Protección Ciudadana en Ecatepec, y la Plaza Forjadores en Cholula. La Plaza San Rafael (figura 2), un centro comercial adjunto a la estación San Rafael del tren suburbano en su tramo de Buenavista a Cuautitlán y ubicada en el municipio de Tlalnepantla de Baz - Estado de México, está estructurada con marcos rígidos de acero de dos niveles y columnas de sección cruciforme. La Unidad de Protección Ciudadana de Ecatepec, es otro edificio de tres niveles resuelto con marcos rígidos de acero y columnas de sección cruciforme. La Plaza Forjadores (figura 3), ubicada en San Pedro Cholula - Puebla, también está estructurada con marcos a momento integrados por vigas acero de sección IR y columnas de acero de sección cruciforme. De acuerdo con el fabricante de estas tres construcciones (FFESA 2011), principalmente el montaje de las vigas principales fue muy simple debido al uso de conexiones con placas extremas. Como se observa en la figura 2, las placas extremas que se
Figura 3. Plaza forjadores estructurado con marcos rígidos de acero y columnas de sección cruciforme IC (Cortesía: FFESA 2011)
soldaron en taller a las vigas principales se empataron convenientemente con los cuatro patines de la columna cruciforme en las dos direcciones ortogonales, las cuales se atornillan entre ellas en obra para generar una conexión rígida. Los requisitos de fabricación, así como los de análisis y diseño estructural de conexiones con placa extremo (end plates), están detalladamente descritos en las especificaciones de conexiones precalificadas para zonas sísmicas del AISC-358 (2010). Otra obra civil en México con columnas de acero de sección cruciforme, es el puente vehicular del distribuidor vial 2, el cual conecta el viaducto con la Terminal 2 del Aeropuerto Internacional Benito Juárez de la Ciudad de México (figura 4). La vía elevada de 3.2 km. de longitud consiste de alrededor de 124 columnas de acero estructural con sección cruciforme armada a partir de dos IR, y las cuales dan soporte a tramos de puentes estructurados con vigas IS armadas de tres placas de acero. Entre las estructuras con columnas cruciformes en otros países, se encuentran los siguientes:
• Uno de los edificios de la Facultad de Administración de Servicio Social de la Universidad de Chicago. El edificio de dos niveles consiste de marcos rígidos con columnas en sección cruciforme. • El McCormick Place es el centro de convenciones de Chicago, el más grande de Estados Unidos. El complejo consiste de cuatro edificios estructurados con cubiertas ligeras y armaduras espaciales, y que se soportan en columnas cruciformes de 11.6 m. (38 pies) de altura y espaciadas a cada 45.7 m. (150 pies) de claro. • La torre Richard J. Daley Center, también conocida como el Centro Cívico de Chicago, es un edificio construido en 1965 con 198 m. de altura y 31 niveles. A diferencia de las construcciones anteriores en donde las columnas son solo de acero estructural, en este edificio las columnas cruciformes trabajan en acción compuesta al estar embebidas en una sección de concreto armado, y adicionalmente revestidas por placas de acero. El edificio está estructurado con vigas de alma abierta de 26.5 y 14.6 m. (87 y 48 pies) de longitud, conectadas rí-
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Suplemento Especial
Estructuras con columnas de sección cruciforme IC no son tan comunes aún, aunque gradualmente empiezan a ser consideradas en diversos proyectos civiles en nuestro país y en otras partes del mundo. A continuación se comentan algunos detalles breves de proyectos que utilizaron columnas de sección cruciforme. Aunque esta lista no representa un inventario exhaustivo de todas las obras que existen con columnas de sección cruciforme IC, si enfatizan algunas de las ventajas que se tienen en la construcción y en el diseño arquitectónico y estructural con respecto a otro tipo de secciones convencionales (e.g., sección cajón, perfiles IR o IS, tubulares OR u OC).
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24 gidamente a las doce columnas perimetrales cruciformes compuestas. • El estadio Heinz Field en Pittsburg, destinado para los juegos de fútbol americano de los Pittsburgh Steelers en la liga profesional NFL y de los Pittsburgh Panthers en la liga colegial NCAA, cuenta con una estructura de 12 mil toneladas de acero estructural. El marco de acero estructural exterior expuesto tiene columnas cruciformes armadas por perfiles TR457 (WT18) soldados a perfiles IR914 (W36), y así formar la columna de sección cruciforme IC914 de 914 mm. (36 pulg.) de peralte. • El pasillo o corredor que conecta a las terminales B y C del Aeropuerto Ronald Reagan en Washington, DC, cuenta con columnas de sección cruciforme, las cuales dan soporte a la cubierta integrada por paneles y armaduras tubulares. • Un Pabellón construido en Huntington California, consiste de una cubierta con lámina acanalada que se soporta en vigas laminadas IR de acero, algunas de ellas trabajando en voladizo, y que se sueldan a los cuatro patines de columnas cruciformes. La aplicación de columnas cruciformes en este proyecto permitió la conexión rígida que se requería en las vigas del perímetro que trabajan en voladizo. • El Museo de Arte Moderno Neue Nationalgalerie, en Berlín Alemania, fue concebido con solo columnas de acero de sección cruciforme en el exterior, y sin columnas interiores para maximizar la visibilidad en la zona interior de exposición. El edificio de un nivel consiste de una gran cubierta cuadrada de 64.8 m. de longitud formada por un entramado de vigas IR laminadas de acero, y sostenida por ocho columnas cruciformes en su perímetro, 2 en cada lado, con las esquinas en voladizo. • El Teatro Real de Shakespeare, en Stratford Inglaterra, cuenta con columnas de sección cruciforme
Figura 4. Pilas de sección cruciformes que dan soporte al puente vehicular del distribuidor vial 2, el cual conecta con la Terminal 2 del Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (Foto: Google Street View)
espaciadas a cada 10 m, y las cuales soportan tres niveles de gradería. El uso de columnas esbeltas de acero de sección cruciforme que dan soporte a los tres niveles de gradas permiten que los actores y el público compartan el mismo espacio con las menores obstrucciones posibles.
Comentarios finales Este artículo discutió brevemente la conveniencia de usar columnas de sección cruciforme IC, armadas a partir de dos perfiles laminados IR, respecto a otras secciones laminadas (e.g., IR, OR, OC) o armadas (e.g., cajón, IS). Se enfatizó en diferentes ventajas de las columnas con sección cruciforme IC, entras las que se encuentran la sencillez y rapidez de la conexión con las vigas, la fácil adición de los diafragmas o placas de continuidad, y su alta resistencia a pandeo por flexión, pandeo por torsión y pandeo local, entre otras ventajas. También se documentaron brevemente algunas estructuras como puentes y edificios construidos en México y otros países, y cuyas columnas fueron resueltas con perfiles de sección cruciforme IC. Mayores detalles sobre el proceso de fabricación de la sección cruciforme, aspectos sobre sus dimensiones y propiedades geométricas, así como sobre las especificaciones de diseño para la determinación de su resistencia para diferentes estados límites, se pueden consultar en Perea y Mendoza (2012) o en la especificación para diseño de estructuras de acero contenida en el Manual IMCA (2014).
Referencias
FFESA (2011). Archivos internos del taller de estructuras de acero FFESA. Información proporcionada por el Ing. Fernando Frías Beltrán. Manual IMCA (2014). “Manual de Construcción en Acero”. 5a. Edición. Instituto Mexicano de la Construcción en Acero (IMCA). Editorial LIMUSA. pp. 552. ISBN 9786070506871. Julio 2014. México. Perea, T. Mendoza, A. (2012). “Evaluación de columnas de sección cruciforme armadas de dos perfiles de acero IR”. XVIII Congreso Nacional de Ingeniería Estructural. SMIE. Acapulco, México.
Reconstrucción del crisol de Mittal Steel en Lázaro Cárdenas Ing. Raúl Armando Bracamontes Jiménez. ADRA Ingeniería S.A. de C.V.
Como consecuencia de este accidente, Mittal Steel perdía cuatro millones de dólares diarios debido a la falta de producción, por lo que era imprescindible reconstruir el crisol de forma rápida y eficiente; pero para ello, era necesario resolver varios problemas. En principio, todos los crisoles, de todo el mundo, se hacen a medida en Japón y tardan más de seis meses en su producción; afortunadamente, la compañía encontró un crisol en Brasil, pero era de mayor tamaño y necesitaba ser modificado a las dimensiones adecuadas, lo que representaba un verdadero desafío, ya que cada bloque de grafito tiene su posición exacta y es una pieza única. El reto que asumimos en ADRA Ingeniería, S.A. de C.V. en el proyecto de reconstruir el horno de arco eléctrico de esta gran fábrica de acero, fue realizar el trabajo de corte de 114 bloques de grafito de diferentes medidas a las dimensiones correctas sin utilizar agua y hacer nuevos agujeros de manipulación para elevar las piezas de manera uniforme, lo que implicaba una compleja y cuidadosa planeación y ejecución de los trabajos, aparejadas a la superación de múltiples dificultades. Para realizar los cortes perfectos en los bloques de grafito y las perforaciones que eran necesarios para el nuevo crisol, la primera dificultad a superar era encontrar la manera de hacerlos sin necesidad de utilizar agua. La razón para ello es que si el bloque de grafito absorbe agua, ésta creará vapor una vez que el crisol en el horno empiece a ganar
temperatura y se ponga caliente; y a su vez, el vapor generará presión sobre los bloques lo que podría agrietarlos o romperlos, permitiendo que el material fundido llegue a las paredes del horno y lo destruya. Por lo tanto, era crucial que el grafito se mantuviera seco, pero los equipos necesitaban el agua para enfriar los discos que realizarían el corte. Por otra parte, los cortes debían de ser exactos. Todas las piezas tenían que encajar perfectamente y no había lugar para errores. No había bloques extra de grafito. Teníamos que hacer, como ya se señaló, cortes perfectos; cualquier ángulo no especificado echaría a perder nuestro trabajo, por lo que otro problema era hacer una plataforma de corte perfectamente nivelada y lo suficientemente resistente como para soportar el peso de las piezas sin deformarse, a fin de que éstas no se movieran durante el proceso. Una de las ventajas de trabajar en una planta de acero era que teníamos a nuestra disposición todas las placas de acero de cualquier espesor que necesitáramos. En principio, hicimos una plataforma de trabajo consistente en dos mesas de 2.44 m por 6 m, soldadas entre sí y separadas 20 cm entre ellas para permitir que el disco cortara en toda su profundidad. En una de ellas instalamos un riel de 5 metros para permitir que el disco se moviera a todo lo largo. Nuestro reto principal, como ya se señaló, era cortar sin agua. Teníamos que encontrar una forma de enfriar los discos de corte que no dañara los bloques y buscamos la solución con el uso de gas nitrógeno. Para ello, medimos la presión y el volumen del gas contra la temperatura en la hoja del disco, para establecer cuánto gas necesitaríamos. Al hacer esto, nos enteramos de que teníamos que utilizar dos lanzas de aire y conectar el aire a la salida de agua en el equipo ya que requeriríamos sobre 9m3 de gas nitrógeno por metro lineal de corte.
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Tecnologías
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n 2007, Mittal Steel, uno de los mayores productores de acero en el mundo, registró una gran explosión en su planta de Lázaro Cárdenas, Michoacán, que dañó el crisol. El crisol, es el recipiente utilizado para contener el metal fundido en el horno y está hecho de bloques de grafito, ya que debe de soportar las temperaturas extremas registradas en la fundición del acero.
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Tecnologías
Después de realizar las pruebas necesarias y de decidir utilizar el gas nitrógeno como agente refrigerante, Mittal Steel instaló una línea de suministro desde la planta de nitrógeno a nuestro lugar de trabajo. Nos tomó 3 días terminar la línea de gas al lugar donde podíamos cortar las piezas.
Mesa de trabajo en la zona de cortes.
El almacén donde trabajamos contaba con una grúa de 10 toneladas para ayudarnos con las maniobras. Se utilizó un sistema especial de anclaje para mover las piezas por los orificios de sujeción. Nuestra tarea principal era fijar la pieza de grafito en la posición correcta con la ayuda de la
grúa. Era necesario mover la pieza a la plataforma de trabajo donde íbamos a medir y verificar la línea de corte varias veces hasta que la pieza se encontraba en la posición exacta. Uno de los principales desafíos era que no teníamos espacio para errores. El corte tenía que ser perfecto, en la misma línea y posición. La colocación de cada pieza de grafito en la plataforma de trabajo con la ayuda de la grúa resultó ser el aspecto más lento de toda la operación. Todos los planos de corte fueron realizados por el personal de ingeniería de Mittal Steel, y nos supervisaron durante todo el proyecto. Antes de hacer algún corte, el personal de Mittal Steel necesitaba verificar que la línea de corte se encontraba en la posición correcta para evitar cualquier error. En algunas piezas, fue necesario realizar tres cortes, estas fueron las más complicadas por las maniobras para posicionarlas en la siguiente línea de corte a causa del cambio del centro de gravedad de la pieza de grafito conforme le quitábamos una sección. Las piezas fueron cubiertas en todo momento con plástico y papel para evitar cualquier posible humedad en ellas y también se estibaron sobre madera para evitar cualquier humedad desde el suelo.
Cortes exactos. Nótese los ángulos en la pieza
Corte de bloque de graffito
Cabe destacar que nuestro sistema no generaba vibración ni impacto alguno que pudiera dañar la pieza durante el proceso de corte. Se utilizaron dos lanzas de aire de nitrógeno y una línea directa de nitrógeno conectada al equipo, lo que nos permitió mantener la temperatura por debajo de 79 º C en la superficie del disco para evitar su calentamiento y daño. En todo momento se utilizó un termómetro láser para verificar constantemente la temperatura en el disco mientras se realizaban los cortes.
cén y finalmente, encontramos que el polvo de grafito no es tan inflamable como el polvo de carbón. Para hacer los agujeros, conectamos la línea de nitrógeno directamente a la perforación y utilizamos la lanza de nitrógeno a un lado para enfriar la broca y mover el polvo lejos del operador que tenía un detector de gas con él en todo momento.
Otro problema a resover era la utilización del nitrógeno de forma segura dentro del almacén. Por supuesto, no deseabamos crear ninguna situación de peligro para nadie en el sitio y para garantizar la calidad del aire durante todo el trabajo instalamos un detector de gas Solaris, con el cual cumpliamos la función de monitorear el medio ambiente y prevenir situaciones como la creación de una atmósfera con deficiencia de oxígeno, que pudiera poner en riesgo la vida de los trabajadores. Afortunadamente nunca se presentó esa situación.
Una vez que todas las piezas de granito se colocaron en el horno y se formó el crisol con cuatro capas de bloques en su interior, fue necesario hacer 2 barrenos de 1270 mm (5 “) por 2,5 metros de largo con un ángulo de 10 grados. Estos agujeros permitirían al material fundido salir del horno. Los agujeros debían ser muy precisos, y los hicimos con sólo un desvío de 5 mm del centro.
Maniobras de izaje de los bloques
También instalamos dos ventiladores industriales. Todos los operadores llevaban máscaras para evitar respirar el polvo de grafito y contraer una enfermedad pulmonar llamada neumoconiosis. Una vez que empezamos a cortar, instalamos 2 ventiladores más para diluir más rápido el polvo. El corte de grafito desgasta los discos más rápidamente que el corte del concreto convencional. El último problema fue evitar el riesgo de un incendio a causa del polvo de grafito que pudiera prenderse por la fricción del disco cuando estábamos cortando. Esa fue otra razón para emplear nitrógeno en el corte de los bloques. Teníamos un programa de respuesta a incendios que incluía varios extintores en el interior del alma-
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Perforaciones nuevas para izaje de piezas
Tecnologías
Lanza de aire para enfriar el corte con nitrógeno
Una vez que se terminó el proceso de corte, se utilizaron los nuevos agujeros de elevación para mover la pieza perfectamente nivelada y sin problemas a otro sitio o al camión que tomaría las piezas para llevarlas a su posición final en el horno.
Estos dos agujeros requirieron más trabajo. En primer lugar, se ubicaron en un espacio muy estrecho, y fue necesario colocar el equipo de perforación con ayuda de equipo topográfico para garantizar los 10 grados. En segundo, hubo que instalar instalar la línea de nitrógeno en el horno y en tercero, había que considerar una gran cantidad de personas trabajando en la zona al mismo tiempo, pero todo se resolvió satisfactoriamente.
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Tecnologías
Trabajando del 30 de junio al 21 de julio de 2007, realizamos el trabajo con un equipo de cuatro operadores de corte y perforación y cuatro operadores de grúas. En total, hicimos un total de corte de 70 m2, 161 agujeros de manipulación de 381 mm (1-1 / 2 “), 40 orificios de manipulación de 500 mm (2”) de diámetro y 2 agujeros en el horno de 1270 mm (5 “) de diámetro. Con la participación de muchas empresas internacionales, la reconstrucción del horno se realizó en un tiempo récord de dos meses. Perforación de 1270 mm de diámetro x 2,5 metros de largo en el horno
Fotografía del alto horno en la planta fundidora
Diagrama del alto horno con la ubicación del crisol.
El uso de gas nitrógeno para enfriar los discos fue una gran innovación que ha abierto muchas nuevas posibilidades para satisfacer otras necesidades de refrigeración, aunque, como en otros casos, el empleo de esta nueva tecnología conlleva más responsabilidades, la necesidad de mayores cuidados y requiere del uso de más herramientas para evitar situaciones de riesgo. En nuestro caso, las precauciones que tomamos como el uso, sin excepción, de los diferentes equipos de protección personal que empleamos normalmente, una mejor capacitación de los operadores y la implementación de más y mejores controles como los detectores de gas, los termómetros láser y algunas veces el uso de máscara completa con sistemas de suministro de aire, nos permitieron utilizar con seguridad la nueva tecnología y realizar a satisfacción un trabajo que de otra forma, no habríamos sido capaces de hacer. Gracias a este sistema innovador de corte con nitrógeno ADRA Ingeniería, S.A. de C.V. recibió en 2009 el tercer lugar a nivel mundial por la innovación en sus procesos de corte controlado, por parte de la International Association of Concrete Drillers & Sawers (IACDS) con sede en Suiza. El premio fue recibido por el ingeniero Raúl Armando Bracamontes Jiménez durante el World of Concrete 2009, celebrado en las Vegas, Nevada.
La precisión en la construcción con acero
Ing. Luis Ruiz
La fabricación moderna del acero implica, como bien se sabe, procesos de altas temperaturas, lo mismo que la formación de los diferentes elementos y la unión o soldadura posterior para levantar las grandes y complejas estructuras de las que éstos forman parte, por lo que variación dimensional es inherente a esta actividad y prácticamente inevitable. Este comportamiento tiene, por supuesto, consecuencias para el diseñador, para el contratista de estructuras de acero, y para el constructor responsable del montaje y en el desempeño de sus funciones, es conveniente que cada uno de ellos anticipe y considere estas variaciones. Si las variaciones dimensionales son inevitables, las preguntas que debemos hacernos son: ¿Qué límites de deben po-
ner a aquellas variaciones que sí son significativas? y ¿cómo de deben manejar estas variaciones para asegurarnos que la implementación del diseño se realice dentro de los términos de calidad, tiempo y costo que se hayan establecido? En la construcción con acero, la variación dimensional es significativa en un gran número de etapas del proceso, ya que implica la utilización de acero estructural fabricado a distancia del sitio de la obra, los procedimientos constructivos propios de las obras de ingeniería civil, y a veces, incluso, la instalación de componentes mecánicos precisos. En cada uno de estos aspectos, podemos encontrar variaciones dimensionales cuyo impacto o importancia relativa es diferente y va, por ejemplo, de las inexactitudes inherentes a la colocación del concreto, a la alta precisión requerida para el montaje de componentes mecánicos. Así, es conveniente distinguir entre: • Ajuste mecánico, lo cual es de vital importancia, por ejemplo, para el ajuste entre tuerca y tornillo, entre el soporte y la viga, y entre caras de apoyo mecanizadas de miembros de compresión.
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n la construcción de estructuras de acero, podemos encontrar variaciones en las dimensiones de cualquier elemento con respecto a las establecidas en el proyecto. Estas variaciones, pueden ser resultado tanto del proceso de fabricación del acero, como del comportamiento y la naturaleza propia del material.
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30 • Piezas prefabricadas, que son esenciales para un montaje eficiente. En un empalme atornillado, por ejemplo, la posición relativa de los agujeros es crucial para la inserción de los tornillos pero la exactitud posicional de pernos individuales tiene muy poco efecto sobre la resistencia de la conexión. • La precisión del montaje en el sitio, donde la estructura de acero debe ser ensamblada sin tener que aplicar fuerzas no deseadas a las conexiones y sin deformar la estructura de su geometría destinada; por ejemplo, la construcción del espesor correcto de una estructura ahogada en losa de concreto. • Montaje con subestructuras y otros elementos, donde el ajuste debe ser suficiente para el acoplamiento funcional de la estructura de acero y la subestructura; por ejemplo, para la colocación de los pernos y la aplicación de capas de lechada de espesor variable debajo de rodamientos y placas base. El control de las dimensiones es fundamental para la disciplina de la ingeniería mecánica, ya que sin él no sería posible sustituir o intercambiar las partes y ningún mecanismo podría funcionar. Esto se logra mediante la especificación de tolerancias ó el señalamiento de límites a la desviación de la dimensión nominal. Un dibujo mecánico está incompleto, si no establece las tolerancias y los límites aplicables a todas las dimensiones. Sin estos, es difícil que encajen a plenitud todas las piezas de acoplamiento. En contraste, la construcción de obras civiles ha ignorado en gran medida el concepto de tolerancias, en función de la fiabilidad de sus procedimientos para construir satisfactoriamente en sitio. Históricamente, la fabricación de grandes productos de acero utilizando técnicas de taller, garantizaba su montaje eficiente en un sitio remoto. La tolerancia no era parte de ese proceso, por regla general; ésta estaba implícita en gran parte del trabajo. El nivel de precisión común a un taller de ingeniería mecánica es generalmente innecesario para la construcción de estructuras de acero - la cual tendría que ser justificada de ser requerida, ya que alcanzar tal exactitud tiene un costo importante y necesita de instalaciones especiales y equipos mecánicos. Por ejemplo, la variación de la plenitud y el grosor de una placa de acero desde el tren de laminación son perfectamente satisfactorios para una viga, pero serían inaceptable para una parte de una máquina. Con el uso generalizado de los procesos automatizados de la década de 1980 para el corte, taladrado, montaje de la viga y la soldadura, la exactitud geométrica del acero de fabricación, ha mejorado significativamente gracias a la economía de la producción masiva y a la sustitución de la mano de obra práctica tradicional intensiva. Para cada nuevo proyecto, el contratista de estructuras de acero debe evaluar el diseño para determinar cuál es la mejor estrategia para llevar a cabo la fabricación del material y para controlar las variaciones dimensionales para garantizar los ajustes correctos durante los procedimientos de montaje en sitio. Para grandes cerchas, vigas cajón, y para grandes puentes con cubiertas de acero, esto puede también incluir un régimen específico del proyecto de tolerancias dimensionales en subconjuntos; los cuales serían compatibles con las tolerancias establecidas por el diseñador para la obra terminada.
Las tolerancias de fabricación Tolerancias geométricas se especifican en el anexo D de la norma BS EN 1090-2 [1]. Las tolerancias se agrupan tres categorías distintas: • Tolerancias esenciales. Estos son los límites de la desviación admisible para la resistencia mecánica y la estabilidad de la estructura y se utilizan para apoyar la evaluación de conformidad con la norma BS1090. • Tolerancias funcionales. Estos son los límites de la desviación admisible para un ajuste en marcha y la apariencia. Se dan dos clases de desviación, clase 1 es el menos oneroso y es el valor predeterminado para la fabricación de rutina. Clase 2 requiere medidas más claras y especiales a través de fabricación y montaje. • Tolerancias especiales. Los proyectos individuales pueden especificar tolerancias especiales, ya sea como una modificación de los límites de tolerancia esenciales o funcionales o para aspectos no tratados. Hay una necesidad de ciertas tolerancias adicionales en la mayoría de estructuras de puentes, y estos por lo general debe ser implementado a través de la especificación para obras de carreteras.
Distorsión La distorsión es un término general que se utiliza en estructuras de acero para describir los diversos movimientos y contracciones que se producen cuando se aplica calor en procesos de corte o soldadura. Todas las soldaduras provocan una cierta cantidad de contracción y en algunas situaciones también causará la deformación de la forma original. Contracción longitudinal y transversal en muchas circunstancias son sólo un problema menor, pero la distorsión angular, inclinando y girando puede presentar considerables dificultades si la fabricación no está en manos experimentadas. La plena consideración de la distorsión es vital para todos los actores relacionados con la soldadura, incluyendo el diseñador, el fabricante y los soldadores, ya que cada uno en sus acciones podría causar dificultades por la falta de comprensión y cuidado. Los espesores y tamaños de soldadura deben mantenerse al mínimo necesario para cumplir con las especificaciones del diseño, con el fin de reducir los efectos de la distorsión; en muchos casos, pueden utilizarse las soldaduras de penetración parcial con preferencia a soldaduras de penetración completa, y soldaduras de penetración profunda con preferencia a soldaduras de filete ordinarios.
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Construcción
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reciclaje
La tasa de de acero en América del Norte
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l acero es el material más reciclado en América del Norte. Cada año, el acero se recicla más que el papel, el plástico, el aluminio y el vidrio combinados y esto se debe a que la chatarra de acero es una materia prima escencial para la fabricación de acero nuevo. El Steel Recycling Insitute – Instituto de Reciclaje de Acero o SRI por sus siglas en inglés –, con sede en Pittsburgh, es una asociación de la industria que promueve y sostiene el reciclado de todos los productos de acero y orienta a la industria de los residuos sólidos, al gobierno, a las empresas y en última instancia a los consumidores, sobre los beneficios del ciclo de reciclaje infinito de acero. El SRI trabaja con los coordinadores de reciclaje, los procesadores de chatarra y las empresas siderúrgicas para
fue de
88% en 2012.
implementar y operar una infraestructura para el reciclaje de materiales de construcción, automóviles electrodomésticos y latas de acero, lo mismo que otras fuentes emergentes de chatarra de acero sin explotar como latas de aerosol y filtros de aceite usados. Como resultado, cada año millones de toneldas de acero se recogen a través de los programas de reciclaje para ser consumidos por los hornos de fabricación de acero en toda América del Norte. Este uso de la chatarra de acero para hacer nuevo acero ahorra energía, reduce las emisiones y conserva los recursos naturales. De acuerdo con los últimos datos calculados por el SRI, la tasa de recilaje de acero en América del Norte fue de 88% en 2012, con casi 84 millones de toneladas de acero reciclado. En el área de la construcción y demolición, aproximadamente el 98% de las
vigas y de las placas de construcción fuera de servicio se reciclaron, al igual que el 70% de las barras de refuerzo estructural de acero recogidas mediante demolición y desmontaje; la chatarra de automóviles se recicló con una tasa del 92.5%; el acero de los electrodomésticos se recicló con una tasa estimada del 90% y la tasa de reciclaje de las latas de hojalata reciclada llegó al 72%, el porcentaje más alto entre los materiales de embalaje. El SRI calcula las tasas que publica sobre la base de datos estadísticos anuales del Instituto Americano del Hierro y el Acero, el Servicio Geológico de los Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental de los Residuos Sólidos Urbanos, la Asociación Nacional de Concesionarios de Automóviles, la Asociación de Fabricantes de Electrodomésticos y el Instituto de Chatarra de Reciclaje Industrial.
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La productividad en la construcción con
acero
Javier Cirauqui New Offer International Projects Manager Mittal Steel
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l objetivo fijado es construir en base al “mínimo costo posible”, pero “sin que ello suponga una merma de calidad”; y en este sentido, parece lógico derribar la barrera que representan los sistemas constructivos convencionales, anclados en las técnicas propias de los años sesentas o setentas, y apostar por un nuevo modelo de edificación ecológica energéticamente eficiente. Para ello, es necesario que se produzca un cambio de mentalidad que posibilite el desarrollo de nuevos productos y procesos de fabricación flexible para la obtención de soluciones avanzadas en las edificaciones y ciudades futuras. Un objetivo que debe tener como premisa o punto de partida el empleo de materiales más ecológicos como el acero. Duradero y respetuoso con el medio ambiente, el acero es el material más reciclado del mundo. Su capacidad de reciclaje sin límite y sin pérdida de calidad, permite el ahorro de la materia prima. De hecho, el acero reciclado representa el 40% de los recursos férricos de la industria del acero en todo el mundo. Mittal Steel es la empresa que más chatarra recicla en el mundo, con 1.2 toneladas de acero por segundo. Este respeto por el medio ambiente también se extrapola a su proceso de fabricación y su uso en la construcción de edificios. Se calcula que la fabricación de acero reduce a la mitad las emisiones de CO2 y el consumo de energía del sector que, hasta la fecha, genera el 40% de las emisiones de CO2 de todo el planeta y consume el 40% de la energía mundial.
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En lo que se refiere a su uso en la construcción, el empleo, por ejemplo, de técnicas con acero en seco, tienen un menor impacto en el medio ambiente, ya que el uso de agua, la generación de residuos, la emisión de polvo, el tráfico y el ruido son considerablemente más bajos que en la construcción tradicional. Además se reduce en forma significativa, la alteración que genera el ruido en la zona donde se realiza la obra. Por otro lado, está comprobado que las soluciones en acero pueden ayudar a conseguir una adecuada gestión del consumo de energía en la construcción. Aproximadamente el 84% de la energía de un edificio, según la European Enviromental Bureau – EEB- se destina a controlar la temperatura, bien calentando o enfriando artificialmente el edificio. Con un buen diseño en base acero, o bien con el uso de productos adecuados de acero es posible conseguir una mayor reducción del consumo de energía. Así, por ejemplo, el uso eficiente de parasoles de acero, no solo protege del sol, sino que además ayuda a reducir el calor solar que se introduce en el edificio, lo que se traduce en un ahorro sustancial de energía al limitar o incluso eliminar la necesidad de aire acondicionado. Pero las ventajas del empleo del acero en la construcción de edificios no se ciñe a los beneficios medioambientales; existen importantes ventajas de este material que repercuten directamente en la gestión de la construcción y, por tanto, en la productividad de la empresa. El hecho de que todos los productos de acero, desde sencillas secciones hasta complejos componentes de fachada, se fabriquen fuera de obra y se trasladen a la misma listos para su montaje favorece una construcción más rápida, segura, confiable e industrializada. Si bien un edificio de mampostería podía llevar meses o incluso más de un año en su construcción, en el caso de los edificios de metal, debido a que se crean con una construcción modular de
acero en un fábrica “invierten” mucho menor tiempo en el sitio de la construcción. Pero no solo eso, al proporcionar componentes industrializados ligeros y rápidos de montar, la construcción con acero es mucho más adaptable que otras estructuras y facilita la rehabilitación y actualización de los edificios en sintonía con las normas de construcción en permanente evolución. De este modo, revestimientos y cubiertas son soluciones particularmente eficientes a la hora de dar una segunda vida al edificio, ya que mejoran el rendimiento térmico y conforman un revestimiento estético mientras una estructura de pilares y vigas, que se caracteriza por la usencia de muros de carga, crea espacios más útiles y eficientes que se pueden reconfigurar para adaptarlos a las necesidades del usuario con el paso de los años. Si bien es cierto que, comparado con otro tipo de estructuras, los edificios de acero resultan con pocos residuos, incluso cuando hay algo más después de la construcción de edificios modulares de acero residencial, este “desperdicio” es completamente reciclable, al contrario que el resto de los vertederos de desechos de algunos otros tipos de materiales y la fabricación previa de los distintos componentes de la estructura del edificio contribuye a un proceso de desmontaje fácil, con una alta tasa de recuperación para componentes estructurales o de revestimiento que pueden ser reutilizados para otras edificaciones, con los mayores beneficios que esto representa para el entorno frente al reciclaje de material. En la construcción, estamos hablando de una materia prima que es 100% reciclable y que hace posible una nueva forma de construcción más eficiente en costos y tiempo. Sin dejar de lado los beneficios medioambientales intrínsecos a este material, el acero es hoy día, la clave para la productividad.
Actualidades
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“Los kelpies” Son dos enormes, colosales, cabezas de caballo hechas con acero.
Las colosales esculturas de acero que celebran el papel de los caballos en la historia de Escocia.
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stas esculturas gigantes se encuentran, una a cada lado del Canal de Forth & Clyde, en The Helix, un parque industrial de 350 hectáreas en el área de Falkirk, una ciudad de las tierras bajas de Escocia famosa por sus canales. Cada cabeza mide más de 30 metros y pesa más de 300 toneladas. Han sido bautizadas como The kelpies – kelpie significa potro en gaélico escocés -. Su autor es el escultor Andrew Scott y su propósito, según ha señalado, es reconocer el papel que han tenido los caballos en la historia del país.
De acuerdo con la mitología celta, kelpie o kelpie de agua, es también el nombre dado a un demonio o espíritu maligno capaz de cambiar de forma y que habita en los lagos y estanques escoceses. En sus apariciones, generalmente se describía con la forma de un hermoso y poderoso caballo, pero se afirmaba que quien montaba su lomo, no volvía a bajar con vida. También se decía que era capaz de adoptar la forma humana y algunos testimonios afirmaban que mantenía sus cascos – que tenía al revés que un caballo normal - cuando aparecía de esta manera. Casi todos los cuerpos de agua sig-
nificativos en Escocia se asocian con una historia de kelpies, que han sido retratados en sus variadas formas en el arte, la literatura y el folclore. Se ha propuesto que el origen de la creencia en caballos del agua malévolos tuvo lugar en los sacrificios humanos que se realizaron alguna vez para calmar a los dioses asociados con el agua, pero las narrativas acerca de los kelpies también tenían un propósito práctico, mantener a los niños lejos de cuerpos de agua peligrosos, advertir a las mujeres sobre los extraños apuestos jóvenes e imponer estándares morales, pues las criaturas míticas tomaban represalias contra la mala conducta observada los domingos.
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Inspirado en la forma cambiante de la mitológica criatura, conocida por poseer la fuerza y la resistencia de 10 caballos, el escultor Andrew Scott creó dos imponentes esculturas de cabeza de caballos hechas en acero. Según el autor “El concepto original de los míticos caballos de agua fue un punto de partida válido para el desarrollo artístico de las esculturas. Se tomó ese concepto y se trasladó hacia una respuesta más equina y contemporánea, pasando de las referencias mitológicas hacia un monumento histórico social destinado a celebrar el papel del caballo en la industria y en la agricultura, así como la asociación obvia con los canales como los caballos de remolque”. Los kelpies representan el linaje del caballo pesado en la industria y la economía escocesa, tirando de los carros, arados, barcazas y barcos carboneros que dieron forma a la distribución geográfica de la zona de Falkirk. La idea nació siete años atrás y luego “evolucionó dramáticamente, de manera que desde el concepto original el objetivo y las funciones crecieron muchísimo, explicó el artista. Las esculturas se asocian con la fortaleza y la resistencia del caballo y fueron realizadas como monumentos en honor al patrimonio industrial de Escocia, el cual fue potenciado por el poder de estos animales. La construcción, con acero laminado y una cobertura de acero inoxidable que refleja la luz, fue completada en octubre de 2013 Estas notables esculturas, reflejo de la tradicional admiración por la fuerza de los equinos en esa región del mundo, fueron abiertas al público en 2014 y forman una puerta de enlace en la entrada este del canal Forth & Clyde y la nueva extensión del canal construido como parte del proyecto de transformación de la zona de Hélix. Cabe señalar que actualmente existe un debate entre Falkirk y su vecina Grangemouth por el reconocimiento de la propiedad del territorio en el que están asentadas las estructuras. El costo total del proyecto fue de 8.1 millones de dólares y tomó como referencia dos caballos Clydesale. Réplicas a menor escala de las esculturas se han colocado en diferentes lugares como rotondas, plazas o la terminal del aeropuerto de Edimburgo.