Normas de ingeniería y códigos de construcción para estructuras prefabricadas

Una edificación arqueada se puede hacer prácticamente de cualquier metal, pero por propósitos de durabilidad , longevidad y baja necesidad de mantenimiento, los edificios modernos, prefabricados en arco, están hechos exclusivamente de acero y con el revestimiento de un agente que los protege de la corrosión.

El acero ofrece varias ventajas, en comparación con edificaciones hechas de otros materiales como madera o lona.

Los tres aspectos principales que afectan la fuerza de una estructura de acero son: el grado (calidad), el calibre del acero y la profundidad de corrugación de los paneles.

Como se esperaría, entre más grueso sea el acero y más profunda sea la corrugación, más fuerte será la estructura. Pero algo que es igual de importante, es el grado o calidad del acero, que determina la fuerza de tensión y el límite elástico que permite minimizar la posibilidad de quiebres y deformaciones.

Los grados comunes varían desde 40 KSI hasta el más alto de 80 KSI.

El calibre es importante, especialmente cuando nos referimos a la fuerza necesaria para cumplir con los requisitos de carga de nieve y viento en determinada ubicación. Por ejemplo, si vives en un área que está expuesta a cargas pesadas de nieve o de vientos, necesitarás un calibre de acero más grueso para tu estructura.  De esta manera, tu estructura está diseñada para resistir las condiciones climáticas de tu ubicación.

El calibre del acero se refiere al grosor del panel. A pesar de que parezca un poco confuso, los valores para el calibre del acero funcionan al revés, es decir, a menor valor, más grueso será el acero.

Esto se debe a que en el desarrollo inicial del sistema de medición para el calibre del acero, el grosor de este metal se medía en fracciones de una pulgada, de la siguiente manera: 1/14” de grosor, 1/16” de grosor y así sucesivamente. Eventualmente, el valor del denominador en la fracción se comenzó a usar por sí solo para describir el número del calibre.

Es importante que consultes con un ingeniero profesional y licenciado para determinar el grado y calibre correctos para tu estructura prefabricada arqueada de acero y así, tener certeza de que tú y tus pertenencias estarán a salvo.

El acero corrugado ha sido una alternativa popular para uso en edificios comerciales o agrícolas durante años, y últimamente ha venido ganando popularidad en edificios residenciales de acero.

De manera similar a la forma en que una caja de cartón se refuerza con una hoja de papel ondulado intercalada entre dos capas planas, las hojas de metal se pueden reforzar al corrugar el material para hacer crestas y ranuras.

Los paneles de acero corrugado y acanalado suelen estar hechos de láminas con forma de crestas u ondas (aunque algunos paneles pueden tener formas lineales o de bordes cuadrados).

Estas láminas de acero se fabrican mediante un proceso de moldeado en frío, en el que el metal se aplana con prensas y luego pasa por un proceso de fabricación de rollos. Durante este proceso, las láminas se cortan a la longitud deseada y luego se moldean a presión mediante troqueladoras de rodillo para crear la corrugación.

Los tamaños comunes de los materiales corrugados pueden variar desde un calibre 30, extremadamente delgado, hasta un calibre 6, muy grueso. Las estructuras de acero usualmente varían entre calibre 26 y calibre 12.

Cualquier material hecho de hierro, que no reciba un tratamiento adecuado y sea expuesto al oxígeno y al agua, se oxidará.

Cuando el acero se oxida, experimenta una reacción química llamada corrosión. La rapidez con la que el acero se oxida depende de qué tanta superficie del acero está expuesta a la humedad y al aire, del nivel de humedad y aire en sí y del uso o no de inhibidores de óxido.

La oxidación afectará el exterior del acero antes de corroerse a través de la superficie del acero. Por lo tanto, es importante contar con un revestimiento protector que sirva como escudo para proteger tu metal de la oxidación. La galvanización, es decir, el proceso de aplicar una capa protectora al acero o al hierro, es importante porque le puede brindar una protección duradera a los productos.

El revestimiento galvanizado está hecho de zinc y se utiliza para detener la formación del óxido al prevenir que las sustancias corrosivas lleguen al metal que está debajo.

Utilizar productos galvanizados tiene muchos beneficios para tu estructura de acero, incluyendo:

• Ahorro de dinero: aunque al principio puede parecer costoso, darle el correcto tratamiento a tu estructura de acero con un inhibidor de óxido podría ayudarte a ahorrar dinero. Así, no tendrás que reemplazar ninguna parte de tu edificio por daños de oxidación y ahorrarás costos generales de mantenimiento.
• Poco o ningún mantenimiento: un agente que proteja de la corrosión ayudará a mantener la apariencia y seguridad de tu estructura prefabricada arqueada de acero.
• Durabilidad: puedes incrementar la vida útil de tu estructura por décadas protegiéndola de la oxidación con un revestimiento galvanizado, especialmente si tu estructura está ubicada en un entorno hostil.

Ha habido muchos avances en los procesos de galvanización desde que se introdujo por primera vez en 1836. Por ejemplo, el revestimiento orgánico Galvalume Plus combina aleaciones de aluminio y zinc para una máxima protección, y esto lo hace altamente resistente a  la corrosión contra el óxido.

Un revestimiento galvanizado de alta calidad hace que la estructura no necesite mantenimiento, ya que no requiere ser pintada para proteger el acero. Asegúrate de buscar un revestimiento que no requiera una nueva aplicación o la adición de barniz.

Proteger tu edificio con pintura o usando algún revestimiento plástico puede ser poco práctico a largo plazo, porque si el acero sufre algún daño, la capa protectora se puede caer o astillar, lo que hará que el acero quede vulnerable al óxido.

El Galvalume Plus se aplica por inmersión en caliente y mediante rodillos de recubrimiento reversibles. Luego, se seca y sella térmicamente, de manera que el revestimiento permanece en el acero y brinda una protección duradera contra la oxidación por décadas.

Cuanto más gruesa sea la capa de inhibidor de óxido, mayor será la vida útil del protector de tu estructura de acero. Por lo tanto, el grosor es uno de los componentes más importantes en términos de calidad del revestimiento galvanizado.

Por ejemplo, el grosor del Galvalume Plus (AZ60/AZM180) proporciona una mayor vida útil y mejor protección contra la corrosión que el acero galvanizado con un revestimiento de zinc (G90/Z275), según una investigación realizada por Arcelor Mittal, el mayor productor de acero del mundo. En comparación con los revestimientos galvanizados en caliente del mismo espesor, el Galvalume Plus tiene al menos el doble de la resistencia a la corrosión atmosférica en entornos marinos, rurales e industriales.

El grosor ayuda a que los revestimientos proporcionen la mejor combinación entre durabilidad, protección y resistencia a la corrosión, en la mayoría de los entornos. Los grosores más comunes son AZ50/AZM150, AZ55/AZM165, hasta AZ60/AZM180.

Si un revestimiento no ha sido secado y sellado térmicamente, es más que probable que se sienta aceitoso al tacto y sea propenso a mancharse y mostrar huellas dactilares. Esto no pasa con el revestimiento de Galvalume.

Los revestimientos orgánicos de acabado en seco como el Galvalume Plus proporcionan una excelente resistencia a las manchas y pueden facilitar el montaje de tu estructura de acero, ya que no dejarán ningún residuo en tus manos.

Esto también hace el montaje más seguro, ya que si los paneles están resbaladizos, tienen más probabilidad de caerse de tus manos.

Si bien hay técnicas de ingeniería capaces de crear una estructura sólida que podría resistir desastres naturales, ninguna compañía constructora puede afirmar a conciencia que sus estructuras son 100% a prueba de desastres. Esto se debe a que incluso las construcciones que cuentan con la mejor ingeniería pueden sufrir daños graves durante tormentas.

Sin embargo, puedes construir estructuras resistentes a desastres naturales que incrementan las posibilidades de que sobrevivan intactas ante eventos climáticos fuertes.

Si bien hay técnicas de ingeniería capaces de crear una estructura sólida que podría resistir desastres naturales, ninguna compañía constructora puede afirmar a conciencia que sus estructuras son 100% a prueba de desastres. Esto se debe a que incluso las construcciones que cuentan con la mejor ingeniería pueden sufrir daños graves durante tormentas.

Sin embargo, puedes construir estructuras resistentes a desastres naturales que incrementan las posibilidades de que sobrevivan intactas ante eventos climáticos fuertes.

Si la madre naturaleza puede ocuparse de esto, lo más probable es que una estructura prefabricada en arco de acero pueda soportarlo.

Hay varias ventajas inherentes que tienen las estructuras prefabricadas de acero para protegerse del clima extremo.

La forma hemisférica de estas estructuras permite que la carga de viento se distribuya uniformemente, transfiriendo la presión a la parte inferior de cada arco. La posibilidad de que el techo se vuele es muy baja o prácticamente nula porque, a diferencia de un edificio tradicional de muros rectos, no hay un techo separado.

Cada arco está atornillado y se superpone para asegurar la máxima fuerza durante vientos peligrosos. Las estructuras prefabricadas arqueadas de acero no se zafan de sus cimientos porque es extremadamente difícil que los vientos fuertes se filtren en las uniones superpuestas que conforman el edificio.

Durante eventos climáticos extremos, los fuertes vientos pueden causar la caída de árboles y arrojar objetos como proyectiles. Los vientos pueden alcanzar más de 150 millas por hora y convertir grandes objetos en proyectiles mortales que pueden penetrar las paredes de un edificio tradicional. Sin embargo, un edificio de acero sólido corrugado puede sufrir daños mínimos en las mismas condiciones debido a su extrema resistencia.

El acero califica como material de construcción de Tipo I o Tipo II y no es combustible.

Mientras que otras adiciones para una estructura prefabricada de acero pueden ser inflamables y estar sujetas a ser destruidas por el fuego, el acero en sí mismo no se quemará y sobrevivirá a un incendio.

Para determinar la no combustibilidad, el material de construcción debe pasar por una prueba en la que se somete a 750°C (1382°F), controlando la temperatura durante 15 minutos en un aparato determinado por el método estándar de prueba.

Se requieren tres pruebas para cada muestra y se deben cumplir tres criterios:

• La media del aumento máximo de temperatura de los tres (o más) ejemplos de la muestra durante el ensayo no supera los 36°C.
• No se producen llamas en ninguno de los tres (o más) ejemplos durante los últimos 14 minutos y 30 segundos de la prueba.
• La pérdida máxima de masa de cualquiera de los tres (o más) ejemplos durante la prueba no supera el 20 por ciento.

Cuando el acero puro es sometido a la prueba de fuego, este no incrementará la temperatura y no generará llamas o perderá masa, lo que permite que se considere no combustible.

Sí. Las estructuras prefabricadas arqueadas de acero han resistido el impacto de muchos terremotos fuertes, recibiendo poco o ningún daño.

El riesgo sísmico de una estructura se determina principalmente por su fuerza y rigidez. Esto significa que cuanto más rígido sea el edificio, menos se moverá o desviará cuando las ondas sísmicas se desplacen a lo largo de la estructura. Las estructuras prefabricadas arqueadas de acero están diseñadas para ser flexibles, lo que las convierte en el mejor tipo de estructura en zonas propensas a terremotos.

Durante un terremoto, la carga se transfiere a los cimientos a través del techo y las paredes. Gracias a que una estructura prefabricada arqueada de acero está construida como una unidad, la energía causada por las ondas sísmicas se transfiere a sus cimientos de concreto, haciendo que la posibilidad de que haya daños, sea mínima.

La altura y masa de una estructura prefabricada de acero se suma a su capacidad de soportar terremotos. De esta forma, un edificio más pesado disminuirá la intensidad de la oscilación, reduciendo la posibilidad de un colapso.

Debido a que las estructuras prefabricadas arqueadas de acero son normalmente más bajas que la mayoría de los edificios de paredes rectas, el daño que pueden sufrir es significativamente menor que en el caso de los edificios más altos.

Las estructuras prefabricadas arqueadas de acero tienen el 100 por ciento de su espacio interior utilizable, lo que significa que no requieren el uso de vigas para soportar el edificio. Esto puede eliminar tanto los puntos débiles potenciales en su interior como las pocas zonas en las que la estructura pueda dañarse, lo que puede contribuir a un colapso.