Las estructuras son el conjunto de elementos que forman la parte resistente de una construcción. El sistema estructural en acero se basa en un marco o esqueleto de cualquier estructura cuyos componentes en su mayoría son columnas y vigas de acero, estos elementos nos ayudan para soportar el suelo, techo y las paredes de un edificio.

El acero es una aleación, es decir una mezcla de hierro (Fe) y carbono (C) cuyo porcentaje de carbono debe ser inferior al 2%, el acero se puede alear con otros elementos como el cromo (Cr), manganeso (Mn), y el Níquel (Ni) con el fin de alcanzar otras propiedades, pero a estos aceros se les conoce como aceros aleados.

La eficiencia del acero se basa en la fabricación de las piezas o secciones con la forma adecuada para resistir la compresión, la tensión o alguna otra solicitud, además que el acero se fabrica bajo normas y estándares controlados que no permiten que exista una variedad entre cada pieza.

Como ya se mencionó, los aceros estructurales se fabrican bajo normas y estándares que regulan las características que deben cumplir los aceros, una de las normas es la norma internacional American Society for Testing and Materials (ASTM) quien  agrupa a los aceros en las siguientes clasificaciones:

• Aceros al Carbono: A36, A53, A500, A501 y A529
• Aceros de baja aleación y de alta resistencia: A572, A618, A913, A992
• Aceros de baja aleación y alta resistencia y resistentes a la corrosión: A242, A588 y A847

Para las construcciones es muy común utilizar los aceros de baja aleación y de alta resistencia como lo son los A572 y A992, los cuales cubren las necesidades para el diseño de la edificación, por ejemplo: si la estructura se encuentra en zona sísmica, el acero que se colocará debe ser tener las siguientes características: ductilidad, rigidez, debe ser capaz de ser soldable y con capacidad de absorción de energía (tenacidad), y no  hay que olvidar la seguridad de la construcción, el acero debe ser capaz de resistir las cargas horizontales y verticales que actuarán en la construcción

El acero A992 también ofrece un límite superior para el límite de fluencia fy de 65 ksi (4,600 kg/ cm 2 ). El acero ha sido producido en Estados Unidos de América desde 1997, y desde ese momento era conocido como un acero A572 G50 Mejorado.

A continuación se muestran aplicaciones o usos de algunos de los tipos de acero que existen en el mercado.

Tipo de Acero	Diferentes usos
ASTM A 36	Placas de conexión Anclajes de barras redondas lisas  y perfiles Cuerdas superiores e inferiores de armaduras Largueros tipo Joist Contravientos de cubiertas
ASTM A 529 G 50	Placas hasta 1” de espesor Canales Cuerdas de Armaduras Montante y Diagonales Contravientos ligeros
ASTM A 572 G 50	Placa hasta de 4” Vigas principales tipo IR Vigas secundarias tipo IR Columnas de perfiles tipo IR Mezzanines
ASTM A 588	Acero Patinable Plataformas marinas
ASTM A 709	Puentes Torres de telecomunicación
ASTM A 992-50	Vigas Columnas Mezzanines Postes de viento Espectaculares Trabes carril

 

También es importante señalar que existe un organismo que se encarga de estudiar las normas para el diseño y construcción de estructuras de acero, este organismo se le conoce como American Institute of Steel Construction (AISC) el cual busca reunir a empresas productoras de acero estructural en Estados Unidos de América, a fabricantes, a empresas que se dedican al montaje y supervisión, profesores e investigadores, todas estos actores se encargan de actualizar y publicar información referente a la construcción en acero.

 

Propiedades mecánicas del acero

Algunas propiedades que se deben conocer para el diseño estructural son las siguientes:

• Plasticidad.- Es la capacidad que tienen los aceros para regresar a su forma original después de haber sido sometidos a un esfuerzo.
• Fragilidad.- Se entiende como la facilidad con la que los aceros pueden romperse después de haber sido sometidos a un esfuerzo.
• Maleabilidad.- Es la propiedad que tiene el acero para ser laminado o deformado sin que se rompa.
• Dureza.-Es la resistencia que tiene el material cuando se intenta deformar
• Tenacidad.- Es una medida con la que se calcula la energía absorbida por un material antes de llegar a la rotura

 

Ventajas de las estructuras de acero

A continuación se enlista una serie de ventajas del acero como sistema constructivo:

• Rapidez en el armado o montaje.-  las estructuras se pueden preparar en el taller y solo atornillar o soldar en el sitio.
• Las estructuras también son de fácil transportación por ser más ligeras. Existen ejemplos de estructuras desarmables y prefabricadas como lo es el Museo del Chopo en la Ciudad de México, este pabellón fue traído desde Alemania después de albergar la Exposición de Arte e Industria Textil en el año de 1902. El empresario mexicano José Landero y Coss fue quien se encargó de traerlo a México con el fin de instalar la Compañía Mexicana de Exposición Permanente S.A. y actualmente sirve como museo, centro de exposiciones y teatro.
• Otra de las ventajas es que al tener una mejor resistencia se pueden proponer en el diseño arquitectónico, grandes claros, vigas voladas, paredes oblicuas, y otros diseños no simétricos.
• La sustentabilidad es otra de las ventajas ya que es 100% reciclable, a la hora de elegir acero se está eligiendo un material de proceso de reciclado, cuya producción es controlada y no contamina a la atmósfera, y cuyo consumo de agua es del 41% menos a diferencia que en el proceso del concreto.

Existen diferentes tipos de estructuras de acero de acuerdo a la forma en la que resisten los esfuerzos, estas son las siguientes:

1. Estructuras abovedadas.- son estructuras formadas por arcos, cúpulas y bóvedas que permiten cubrir claros largos equilibrando el peso de la estructura.
2. Estructuras entramadas.- son estructuras unidas de manera rígida y forman un emparrillado. Están compuestas por vigas, columnas y cimentación.
3. Estructuras trianguladas.- estas estructuras están formadas principalmente por formas triangulares, planas o tridimensionales, resultan ser estructuras muy ligeras, se utilizan para construcción de grúas, puentes, torres de telecomunicaciones etc.
4. Estructuras colgantes.-se utilizan cables o tirantes para soportar grandes pesos, se emplean comúnmente en los puentes.
5. Estructuras laminares.- son estructuras delgadas y con formas curveadas, son empleadas para armar automóviles y aviones.

Perfiles laminados

Los perfiles de acero son usados en las grandes construcciones debido a que soportan pesos muy grandes, además no se degradan con el paso del tiempo, con el tratamiento adecuado resisten mejor los cambios de temperatura y climas severos, esto hace que sean usados tanto en el interior como en el exterior de las construcciones

Se han estandarizado algunos elementos o formas de acero que facilitan al constructor y proyectista la adquisición de dichos elementos en el mercado local.

Algunos de los perfiles de acero laminados son los siguientes:

• Perfil IR/W/H
• Tubo circular
• Tubo rectangular
• Canal
• Ángulo
• Perfil T
• Perfil Z

 

 

Fuentes de consulta

1. Carlos Cházaro Rosario, Gerdau Corsa, 2019, Diseño Básico de Estructuras de Acero, México
2. Estructuras, Obtenido 04,2020

https://blog.laminasyaceros.com/blog/que-necesitas-construir...-tipos-de-estructuras-met%C3%A1licas seg%C3%BAn-su-uso

3. Por qué las estructuras metálicas son la mejor elección para tu edificio. Obtenido 04,2020

De http://serycoin.com/2018/03/las-estructuras-metalicas-la-mejor-eleccion-edificio/

4. Revista ARQHYS. 2012, 12. Estructuras de acero. Equipo de colaboradores y profesionales de la revista ARQHYS.com. Obtenido 04, 2020, de https://www.arqhys.com/construccion/acero-estructuras.html.