¿Qué es la estructura de acero?

Estructuras de aceroEstán hechas de acero y constituyen uno de los principales tipos de estructuras de edificación. Generalmente, constan de vigas, columnas y cerchas hechas de perfiles y placas. Utilizan procesos de eliminación y prevención de la oxidación, como la silanización, la fosfatación de manganeso puro, el lavado y secado con agua, y la galvanización. Los componentes suelen conectarse mediante soldaduras, pernos o remaches. Las estructuras de acero se caracterizan por su ligereza, alta resistencia, rápida construcción, respeto al medio ambiente, eficiencia energética y reutilización.

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Ventajas de la estructura de acero

1. Alta resistencia, peso ligero:

El acero tiene una relación resistencia-peso extremadamente alta. Esto significa que puede soportar cargas muy elevadas a la vez que es relativamente ligero.

En comparación con las estructuras de hormigón o mampostería, los componentes de acero pueden ser más pequeños y ligeros para la misma carga.

Ventajas: El peso estructural reducido reduce las cargas de los cimientos y los costos de preparación de los cimientos; facilidad de transporte e elevación; particularmente adecuado para estructuras de gran envergadura (como estadios, salas de exposiciones y hangares de aviones), edificios de gran altura y edificios superaltos.

2.Buena ductilidad y tenacidad:

El acero posee una excelente ductilidad (la capacidad de soportar grandes deformaciones plásticas sin romperse) y tenacidad (la capacidad de absorber energía).

Ventaja: Esto daestructuras de acero superioresResistencia sísmica. Bajo cargas dinámicas como terremotos, el acero puede absorber una cantidad significativa de energía mediante deformación, lo que previene fallas frágiles catastróficas y permite ganar tiempo valioso para las labores de evacuación y rescate.

3.Construcción rápida y alto grado de industrialización:

Los componentes estructurales de acero se producen principalmente en fábricas estandarizadas y mecanizadas, lo que da como resultado una alta precisión y una calidad constante y controlable.

La construcción en el lugar implica principalmente trabajos en seco (atornillado o soldadura), que se ven relativamente menos afectados por el clima.

Los componentes se pueden ensamblar rápidamente una vez entregados en el sitio, acortando significativamente el período de construcción.

Ventajas: Tiempo de construcción significativamente acortado, menores costos de mano de obra y mejores retornos de la inversión; menor trabajo húmedo en el sitio, respetuoso con el medio ambiente; y calidad de construcción más confiable.

4. Alta uniformidad del material y alta confiabilidad:

El acero es un material artificial y sus propiedades físicas y mecánicas (como la resistencia y el módulo elástico) son más uniformes y estables que las de los materiales naturales (como el hormigón y la madera).

La moderna tecnología de fundición y un estricto control de calidad garantizan la alta confiabilidad y previsibilidad del rendimiento del acero.

Ventajas: Facilita el cálculo y diseño precisos, el rendimiento estructural se ajusta más a los modelos teóricos y las reservas de seguridad están claramente definidas.

5. Reutilizable y respetuoso con el medio ambiente:

Al final de la vida útil de una estructura de acero, el acero utilizado es casi 100% reciclable y el proceso de reciclaje consume muy poca energía.

La producción en fábrica reduce los residuos de construcción, el ruido y la contaminación por polvo en el lugar.

Ventajas: Se alinea con el concepto de desarrollo sostenible y es un material de construcción verdaderamente verde; reduce el consumo de recursos y la contaminación ambiental.

6.Buena plasticidad:

El acero puede sufrir una deformación plástica significativa después de alcanzar su límite elástico sin una disminución notable de la resistencia.

Ventajas: En condiciones de sobrecarga, la estructura no falla inmediatamente, sino que presenta una deformación visible (como fluencia local), lo que proporciona una señal de alerta. Las fuerzas internas pueden redistribuirse, lo que mejora la redundancia estructural y la seguridad general.

7. Buen sellado:

Las estructuras de acero soldadas se pueden sellar completamente.

Ventajas: Ideal para estructuras que requieren hermeticidad al aire o al agua, como recipientes a presión (tanques de almacenamiento de petróleo y gas), tuberías y estructuras hidráulicas.

8.Alta utilización del espacio:

Los componentes de acero tienen dimensiones de sección transversal relativamente pequeñas, lo que permite diseños de cuadrículas de columnas más flexibles.

Ventajas: Con la misma superficie construida, puede proporcionar un espacio de uso efectivo mayor (especialmente para edificios de varios pisos y de gran altura).

9. Fácil de modernizar y reforzar:

Las estructuras de acero son relativamente fáciles de modernizar, conectar y reforzar si su uso cambia, aumenta la carga o se necesitan reparaciones.

Ventaja: Aumentan la adaptabilidad y la vida útil del edificio.

ResumenLas principales ventajas de las estructuras de acero incluyen: alta resistencia y ligereza, lo que permite grandes luces y edificios de gran altura; excelente resistencia sísmica; rápida construcción industrializada; alta fiabilidad del material; y excelente reciclabilidad ambiental. Estas ventajas las convierten en una opción indispensable para las estructuras de ingeniería modernas. Sin embargo, las estructuras de acero también presentan desventajas, como sus altos requisitos de resistencia al fuego y a la corrosión, que requieren medidas adecuadas para abordarlas.

Aplicación de la estructura de acero en la vida

Edificios en los que vivimos y trabajamos:

Rascacielos y superaltosEdificios con estructura de aceroEstas son las aplicaciones más conocidas de las estructuras de acero. Su alta resistencia, ligereza y rápida construcción hacen posible la construcción de rascacielos (p. ej., la Torre de Shanghái y el Centro Financiero Ping An en Shenzhen).

Grandes edificios públicos:

Estadios: Marquesinas y estructuras de tejados para grandes estadios y gimnasios (por ejemplo, el Nido de Pájaro y los tejados de varios grandes recintos deportivos).

Terminales de aeropuerto: techos de gran envergadura y estructuras de soporte (por ejemplo, Aeropuerto Internacional Daxing de Pekín).

Estaciones de Ferrocarril: Marquesinas de andenes y grandes cubiertas de salas de espera.

Salas de exposiciones/centros de conferencias: requieren espacios grandes y sin columnas (por ejemplo, el Centro Nacional de Exposiciones y Convenciones).

Teatros/salas de conciertos: Se utilizan estructuras de celosía complejas sobre el escenario para suspender la iluminación, los sistemas de sonido, las cortinas, etc.

Edificios comerciales:

Grandes centros comerciales: atrios, tragaluces y espacios de grandes dimensiones.

Supermercados/tiendas tipo almacén: espacios grandes y grandes requisitos de altura libre.

Edificios industriales:

Fábricas/Talleres: Columnas, vigas, cerchas, vigas de grúa, etc. para naves industriales de una o varias plantas. Las estructuras de acero permiten crear grandes espacios, facilitando la distribución de los equipos y el flujo de procesos.

Almacenes/Centros logísticos: Grandes luces y alturas elevadas facilitan el almacenamiento y la manipulación de carga.

Edificios residenciales emergentes:

Villas de acero ligero: Utilizando perfiles de acero de paredes delgadas conformados en frío o cerchas de acero ligero como estructura portante, ofrecen ventajas como rapidez de construcción, buena resistencia sísmica y respeto al medio ambiente. Su uso está en aumento en edificios residenciales de baja altura.

Edificios modulares: Las estructuras de acero son ideales para edificios modulares (los módulos de habitaciones se prefabrican en fábricas y se ensamblan en el lugar).