Estructuras Metálicas: Definición, tipos y características

La estructura metálica es un tipo de soporte utilizado en la construcción civil compuesto por perfiles metálicos, principalmente acero. Este está formado fundamentalmente por hierro y carbono y su resistencia depende de la cantidad de carbono utilizada. Este tipo de construcción en seco se puede aplicar en diversos proyectos por sus grandes ventajas. 

Pero como todo tipo de sistema de construcción tiene sus desventajas y limitaciones. Si quieres conocer más sobre las estructura metálicas estas en el lugar correcto. 

¿Qué son las estructuras metálicas?

Una estructura metálica, es una obra civil que está sostenida principalmente por perfiles metálicos como el acero. Este tipo de construcción ingresa dentro de las construcciones en seco, ya que no utiliza agua en su edificación, lo que acelera tiempo y ahorros económicos. 

Desde los primeros puentes metálicos hasta los edificios comerciales y residenciales más modernos, el acero se ha utilizado cada vez más en la construcción civil desde el siglo XVIII, lo que permite soluciones audaces y eficientes para innumerables tipos de trabajo.

Seguramente conozcas emblemáticas construcciones de acero como la torre eiffel o el puente golden state. Pero, este sistema aplica tanto para estas grandes estructuras como edificios o puentes como, simplemente, para casas y depósitos. 

Características de la estructura de acero

Como hemos comentado, las estructuras metálicas de acero pertenecen a las construcciones en seco y una de las características principales de estos sistemas es la industrialización de las piezas. Esto quiere decir que todas las piezas se producen en fábricas para sólo ser montadas y ensambladas en obra.

Esta característica hace que una obra de estructura metálica sea de rápida ejecución y sin desperdicios de materiales. Además, no permite muchas improvisaciones, por lo que el arquitecto debe crear planos extremadamente detallados.

Según la obra y el peso a soportar los ingenieros deberán decidir:

• El tipo de acero
• Los perfiles a utilizar
• Grosor
• Dimensiones de cada elemento

Usos del acero en la construcción

Existen diferentes construcciones civiles que se pueden realizar con este material. Aca te nombramos las más utilizadas

Materiales desarrollados con acero en construcción

• Herramientas de construcción, generalmente con aceros rápidos o HSS.
• Vigas, existen diferentes estilos de vigas, las más usadas son la “H” usadas para soportar mayores cargas y las “I” las cuales tiene aletas más estrechas y está hecha de carbono laminado.
• Placas, las mismas dependen de la resistencia se puede usar de manera estructural, para pisos, paredes, entre otros.
• Perfiles, existen una gran variedad de perfiles, perfiles livianos de acero galvanizados para steel frame a perfiles metálicos laminados en acero al carbono para grandes estructuras. 
• Tubos de acero, existen tubos de acero de diferente resistencia y aceros
• Ángulos
• Losacero para techos
• Mallas
• Cables

Estructura de Acero Principal y Secundaria

Una estructura funciona bien cuando es estable, resistente y rígida. Cada estructura metálica, conforme a su diseño, está formada por una estructura metálica principal y una estructura metálica secundaria.

Estructura Metálica Secundaria: Esta estructura corresponde eminentemente a las unas partes de testeras y cubiertas que se ponen sobre la estructura metálica primordial.

Estructura metálica principal

Esta está compuesta por todos aquellos elementos que estabilizan, osea que su función es repartir y equilibrar el peso que se trasfieren a los cimientos.

Estructura Metálica Secundaria

Esta estructura corresponde fundamentalmente a la fachada y a la cubierta, lo que llamamos también subestructura y se coloca sobre la estructura metálica principal, y ésta puede ser metálica o de hormigón.

Tipos de Estructura Metálicas

Existen diferentes tipos de estructuras metálicas y de acero, te contamos en este apartado las principales:

1. Estructuras Abovedadas

Estas estructuras son todas y cada una aquellas en las que se emplean cúpulas, bóvedas y arcos para repartir y compensar el peso de la estructura, como por poner un ejemplo puede verse en las catedrales o bien iglesias.

2. Estructuras Entramadas

Estas son las más habituales en tanto que son las que usan la mayor parte de las construcciones que podemos ver en cualquier urbe. Emplean un sinnúmero de vigas, pilares, columnas y cimientos, o sea, un sinnúmero de elementos horizontales y verticales para repartir y compensar el peso de la estructura. Estas estructuras son más ligeras por el hecho de que emplean menos elementos que las arquedas por poner un ejemplo y de este modo pueden lograrse edificios de gran altura.

3. Estructuras Trianguladas

Las trianguladas se caracterizan como su nombre señala por contar con sus elementos de forma triangular, acostumbran a ser ligerísimas y económicas. Acostumbran a emplearse para la construcción de puentes y naves industriales. En estos casos hay 2 formas que son las más empleadas, la cercha y la celosía.

4. Estructuras Colgantes

Las estructuras colgantes como puentes colgantes son aquellas que emplean cables o bien barras (tirantes) que van unidos a aguantes muy resistentes (cimientos y pilares). Los tirantes estabilizan la estructura, como puede verse por poner un ejemplo en los puentes colgantes.

5. Estructuras Laminares

Todas y cada una aquellas formadas por láminas resistentes que están conectadas entre sí y que sin alguna de ellas la estructura se volvería inestable.

6. Estructura de acero galvanizado o Steel Frame

Para la construcción de una casa, es recomendable utilizar un sistema de construcción llamado Steel Frame o marco de acero. En estos casos, se utiliza acero galvanizado, el cual es resistente y liviano. 

Además de la estructura de acero, los paneles del steel frame, incluyen paneles de OSB estructurales y espacio para incluir aislante termo acústicos para generar un confort de excelencia. 

Los revestimientos externos pueden realizarse de casi cualquier material y los internos generalmente se realizan con paneles de yeso. Este tipo de construcción puede llegar a soportar estructuras de hasta 4 pisos y los diseños que pueden realizarse son de los más versátiles.

Las principales ventajas del steel frame 

• Rapidez en las construcción
• Estructuras livianas
• Aislamiento térmico y acústico
• Alta durabilidad y resistencia
• Ganancia de espacio interno
• Mantenimiento fácil y rápido
• Fidelidad presupuestaria

Te puede interesar saber más sobre las ventajas del Steel Frame o las desventajas del Steel Frame

7. Estructura de acero para techos

Dependiendo del peso y el diseño, puede usarse el sistema de steel frame para techos con acero galvanizado o usarse acero más reforzado.

A diferencia de la madera o el hormigón, el acero es más ligero. Los tiempos de ejecución son menores y daña menos al medio ambiente, ya que no genera desperdicios la tala de árboles en el caso de la madera. 

Con respecto a este material además, el acero es más resistente, ya que no se pudre con el agua y no tiene problemas con termitas por ejemplo. 

8. Estructura de acero para edificios o puentes

En el caso de edificios o puentes que deben soportar grandes cargas, el acero debe tener una resistencia extremadamente alta. Cuanto mayor sea el contenido de carbono, mayor será la resistencia.

En el caso de edificios, vemos el uso de acero en todas las etapas, desde los cimientos hasta el techo.  Es importante resaltar que existe una diferencia en una estructura metálica y las barras de acero utilizadas en las estructuras de hormigón armado. Los materiales tienen diferentes propiedades y comportamientos.

Las barras de acero funcionan junto con el hormigón para garantizar la resistencia de un edificio. En la estructura metálica, hay una diferencia en el comportamiento mecánico y el proceso de construcción.

Tipos de acero

La mayoría de los tipos de acero producidos y sus aplicaciones

Ahora que ha visto cuáles son las clasificaciones del acero según varios factores, vea qué aceros se producen más en las industrias y su forma de producción.

Acero laminado en caliente y en frío

Las chapas de acero pueden ser laminadas en caliente o en frío. 

Cuando se calientan, las chapas se fabrican a altas temperaturas por encima de los 900° C, el resultado son bobinas laminadas en caliente. Tras este proceso, el producto pasa por el proceso de desenrollado, donde se cortan las láminas transversalmente y salen listas. Este tipo de acero es materia prima para la producción de tubos metálicos, autopartes, llantas, entre otros.

En el caso de las chapas laminadas en frío, la temperatura de producción es inferior a 100° C. Son más maleables, pero no por eso pierden resistencia y pueden tener un acabado diferente. Por ello, se utilizan en electrodomésticos, automóviles, marcos para construcción civil, etc.

La principal diferencia entre los dos tipos está en los procesos de fabricación, ya que el acero laminado en frío pasa por más etapas que el acero laminado en caliente.

Acero galvanizado

El acero galvanizado es el material que pasa por el proceso de galvanizado que hace que el material alcance una mayor resistencia. La galvanización implica la inmersión del acero en zinc fundido, lo que garantiza la resistencia a la corrosión del producto. 

El uso principal de este material es en la fabricación de tuberías, vigas de soporte, entre otras aplicaciones dentro de la construcción civil.

Acero Galvalume

El acero Galvalume es un tipo de acero de aleación compuesto de zinc, silicio y aluminio. Este tipo de material es excelente en resistencia a la corrosión y tiene una vida útil cuatro veces más larga que el acero galvanizado. 

Por esta razón, el acero galvalume se usa ampliamente en atmósferas agresivas, como en industrias y en la marina. Tiene una mayor belleza estética, y tiene una gran aplicabilidad en la construcción civil, como las tejas.

Acero inoxidable

El acero inoxidable es la producción de acero con la adición de cromo y níquel, elaborado en el alto horno a partir de arrabio. Este material, además de ser resistente a la corrosión atmosférica, también lo es a varios otros productos químicos.

Por lo tanto, tiene mucha aplicabilidad, tanto en la construcción civil —uso en tuberías, componentes de equipos, etc.-- como en otros sectores. El acero inoxidable mantiene su atractivo brillo durante mucho tiempo y solo requiere una limpieza sencilla.

Es un tipo de material que soporta altas temperaturas y tiene muy alta resistencia mecánica, pudiendo ser utilizado en la producción de hornos, cámaras de combustión, máquinas de varios tipos, entre otros.

Como puede ver, el acero tiene innumerables tipos, geometrías y las más variadas aplicaciones. Es uno de los materiales más consumidos en Brasil y en el mundo, mueve la economía y garantiza miles de puestos de trabajo. 

Es importante contar con socios y proveedores que valoren la calidad de los artículos y aseguren una buena logística.

Aceros al carbono

Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Están formados principalmente por hierro y carbono. 

Estos aceros contienen diversas cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas.

Ventajas de la construcción con acero

El acero tiene ciertas ventajas con respecto a otros materiales de construcción como el hormigón. En este apartado, te comentamos las principales.

1. Trabajos más rápidos

La duración de un trabajo de estructura de acero en comparación con los procesos convencionales puede ser de hasta un 40% más corta. Al ser un sistema seco, no hay tiempo de secado ni de fragüe, en la obra solo deben ensamblarse las piezas. 

2. Más espacio

Con estructuras de acero para edificios, las secciones de columnas y vigas de acero son sustancialmente más pequeñas que el equivalente en hormigón. Así, hay un mejor aprovechamiento del espacio interior y un aumento de la superficie útil.

3. Calidad asegurada

Los perfiles metálicos se producen en la industria, lo que garantiza un mayor control, fiabilidad y estándar en las propiedades de cada sección.

4. Sustentabilidad

La estructura metálica es un proceso de construcción en seco, es decir, utiliza menos agua, no utiliza madera y reduce la emisión de contaminación.

Además, como la obra se completa en menos tiempo, el proceso también termina ahorrando agua, luz. A su vez, las obras convencionales pueden llegar a generar un 25% de su peso en residuos, cosa que no sucede con las obras de acero.

Por último, pero no por ello menos importante, el acero es un material 100% reciclable.

5. Resistencia

Las estructuras metálicas pueden tener una resistencia similar o superior a la de otros sistemas constructivos, como el hormigón. Para aumentar aún más la durabilidad de una estructura metálica, es importante que el material reciba cierto cuidado.

Existen pinturas especiales y otros tipos de protección que aumentan la vida útil del metal, protegiendo contra la corrosión y los agentes químicos, además de aumentar la seguridad de la estructura en caso de incendio.

6. Construcciones más livianas

Al generar construcciones más livianas, se produce un ahorro en cimientos y manejo de materiales.

7. Precisión constructiva

Mientras que en las estructuras de hormigón, la precisión se mide en centímetros, en una estructura de acero la unidad utilizada es el milímetro. 

Esto garantiza una estructura perfectamente erguida y nivelada, facilitando actividades como la instalación de marcos, instalación de ascensores, así como una reducción en el costo de materiales de revestimiento. 

Desventajas

Como todo sistema de construcción el acero también cuenta con algunas desventajas que no podemos dejar de nombrar

1. Costo inicial 

Generalmente, los costos iniciales de una obra con acero son aproximadamente un 15% más altos que el mismo proyecto con hormigón. 

Sin embargo, decimos inicial ya que los ahorros en mano de obra, cimientos, mantenimiento y refrigeración, en el caso de steel frame, hacen que, a largo plazo, pueda ser más económico. 

2. Corrosión

El acero en contacto con el agua o la humedad sufre de corrosión, lo que lo debilita al material. Esto es una desventaja, pero si se procede de manera correcta existen recomendaciones constructivas y químicos que protegen al acero de este problema y hacen que la corrosión nunca aparezca.

3. Fuego

El comportamiento del acero ante el fuego requiere mayor cuidado, debido a la expansión térmica y la pérdida de capacidad resistente. En condiciones normales, las estructuras de hormigón armado están más protegidas, incluido el hecho de que el revestimiento no es inflamable. 

4. Vulnerabilidad ante el viento

En ocasiones climáticas adversas, donde pueda levantarse fuertes ráfagas de viento, las estructura metálicas suelen retorcerse. Seguramente, no sea difícil observar en tu ciudad carteles retorcidos y destruidos después de los acontecimientos climáticos. 

5. Ruidos molestos

El ruido o las vibraciones que se generan por la dilatación pueden resultar molestos para el usuario de los edificios.

6. Mano de obra especializada

Como requiere mano de obra capacitada y especializada, las fallas ejecutivas en el diseño estructural de los elementos son comunes y pueden ocurrir daños al edificio.

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