El marco de acero es una técnica de construcción con un " marco esqueleto " de columnas de acero verticales y vigas en I horizontales , construidas en una rejilla rectangular para soportar los pisos, el techo y las paredes de un edificio que están todos unidos al marco. El desarrollo de esta técnica hizo posible la construcción del rascacielos .
Concepto
El "perfil" de acero laminado o sección transversal de las columnas de acero toma la forma de la letra " I ". Las dos alas anchas de una columna son más gruesas y anchas que las alas de una viga , para resistir mejor el esfuerzo de compresión en la estructura. También se pueden utilizar secciones tubulares de acero cuadradas y redondas, a menudo rellenas de hormigón. Las vigas de acero están conectadas a las columnas con pernos y sujetadores roscados, e históricamente conectadas por remaches . La "web" central del acero que -beams es a menudo más ancho que un alma de la columna para resistir los momentos de flexión más alta que se producen en las vigas.
Se pueden usar láminas anchas de plataforma de acero para cubrir la parte superior del marco de acero como una "forma" o molde corrugado , debajo de una capa gruesa de hormigón y barras de refuerzo de acero . Otra alternativa popular es un piso de unidades de piso de concreto prefabricado con algún tipo de cobertura de concreto. A menudo, en edificios de oficinas, la superficie del piso final es proporcionada por algún tipo de sistema de piso elevado con el espacio entre la superficie para caminar y el piso estructural que se usa para cables y conductos de manejo de aire.
El marco debe protegerse del fuego porque el acero se ablanda a altas temperaturas y esto puede hacer que el edificio colapse parcialmente. En el caso de las columnas, esto generalmente se hace encerrándolo en algún tipo de estructura resistente al fuego, como mampostería, hormigón o placas de yeso. Las vigas pueden estar revestidas de hormigón, placas de yeso o rociadas con un revestimiento para aislarlas del calor del fuego o pueden protegerse con una construcción de techo resistente al fuego. El asbesto era un material popular para las estructuras de acero ignífugas hasta principios de la década de 1970, antes de que se comprendieran completamente los riesgos para la salud de las fibras de asbesto.
La "piel" exterior del edificio se ancla al marco utilizando una variedad de técnicas de construcción y siguiendo una gran variedad de estilos arquitectónicos . Se han utilizado ladrillos , piedra , hormigón armado , vidrio arquitectónico , láminas de metal y simplemente pintura para cubrir el marco para proteger el acero de la intemperie.
Marcos de acero conformado en frío
Los marcos de acero conformados en frío también se conocen como marcos de acero livianos (LSF).
Las láminas delgadas de acero galvanizado se pueden conformar en frío en postes de acero para usar como material de construcción estructural o no estructural para paredes externas y divisorias en proyectos de construcción residencial, comercial e industrial (en la imagen). La dimensión de la habitación se establece con un carril horizontal que se ancla al piso y al techo para delinear cada habitación. Los montantes verticales están dispuestos en los rieles, generalmente separados por una distancia de 16 pulgadas (410 mm) y fijados en la parte superior e inferior.
Los perfiles típicos utilizados en la construcción residencial son el montante en forma de C y el riel en forma de U, y una variedad de otros perfiles. Los elementos de armazón se producen generalmente en un espesor de calibre 12 a 25 . Los calibres pesados, como el calibre 12 y 14, se utilizan comúnmente cuando las cargas axiales (paralelas a la longitud del miembro) son altas, como en la construcción de soporte de carga. Los calibres medio-pesados, como el calibre 16 y 18, se utilizan comúnmente cuando no hay cargas axiales pero cargas laterales pesadas (perpendiculares al miembro), como montantes de paredes exteriores que necesitan resistir cargas de viento con fuerza de huracán a lo largo de las costas. Los calibres livianos, como el calibre 25, se utilizan comúnmente donde no hay cargas axiales y cargas laterales muy ligeras, como en la construcción interior, donde los miembros sirven como marco para las paredes de desvanecimiento entre habitaciones. El acabado de la pared está anclado a los dos lados de la brida del montante, que varía de 1+1 ⁄ 4 a 3 pulgadas (32 a 76 mm) de espesor, y el ancho de la banda varía de 1+5 ⁄ 8 a 14 pulgadas (41 a 356 mm). Las secciones rectangulares se eliminan de la red para proporcionar acceso al cableado eléctrico.
Las acerías producen chapa de acero galvanizado, el material base para la fabricación de perfiles de acero conformados en frío. Luego, la chapa de acero se lamina en los perfiles finales que se utilizan para enmarcar. Las láminas están recubiertas de zinc (galvanizadas) para evitar la oxidación y la corrosión . La estructura de acero proporciona una excelente flexibilidad de diseño debido a la alta relación resistencia-peso del acero, que le permite abarcar largas distancias y también resistir cargas de viento y terremotos.
Las paredes con estructura de acero pueden diseñarse para ofrecer excelentes propiedades térmicas y acústicas; una de las consideraciones específicas cuando se construye con acero conformado en frío es que pueden producirse puentes térmicos a través del sistema de paredes entre el entorno exterior y el espacio acondicionado interior. Los puentes térmicos pueden protegerse instalando una capa de aislamiento fijo externamente a lo largo de la estructura de acero, lo que generalmente se denomina "rotura térmica".
El espacio entre los montantes es típicamente de 16 pulgadas en el centro para las paredes exteriores e interiores de la casa, dependiendo de los requisitos de carga diseñados. En las suites de oficina, el espacio es de 24 pulgadas (610 mm) en el centro para todas las paredes, excepto para los huecos de los ascensores y escaleras.
Historia
El uso de acero con fines estructurales fue inicialmente lento. El proceso Bessemer en 1855 hizo que la producción de acero fuera más eficiente, y los aceros baratos, que tenían altas resistencias a la tracción y a la compresión, además de una buena ductilidad, estuvieron disponibles desde aproximadamente 1870, pero el hierro forjado y fundido continuó satisfaciendo la mayor parte de la demanda de productos de construcción a base de hierro. debido principalmente a problemas de producción de acero a partir de minerales alcalinos. Estos problemas, causados principalmente por la presencia de fósforo, fueron resueltos por Sidney Gilchrist Thomas en 1879.
No fue hasta 1880 que comenzó una era de construcción basada en acero dulce confiable. Para esa fecha, la calidad de los aceros producidos se había vuelto razonablemente constante. [1]
El Home Insurance Building , terminado en 1885, fue el primero en utilizar la construcción de armazón esquelético, eliminando por completo la función de soporte de carga de su revestimiento de mampostería. En este caso, las columnas de hierro están simplemente empotradas en las paredes y su capacidad de carga parece ser secundaria a la capacidad de la mampostería, particularmente para cargas de viento. En los Estados Unidos, el primer edificio con estructura de acero fue el edificio Rand McNally en Chicago, erigido en 1890.
El Royal Insurance Building en Liverpool diseñado por James Francis Doyle en 1895 (construido entre 1896 y 1903) fue el primero en utilizar una estructura de acero en el Reino Unido. [2]
Ver también
- Marco arriostrado restringido por pandeo (BRBF)
- Muro cortina (arquitectura)
- Edificios prefabricados
- Edificio de acero
- Acero estructural
- Robustez estructural
Referencias
- ^ "Las propiedades del hierro fundido, el hierro forjado y el acero" Archivado el 24 de marzo de 2014 en la Wayback Machine.
- ^ Jackson, Alistair, A. "El desarrollo de edificios con estructura de acero en Gran Bretaña 1880-1905" , Historia de la construcción , vol. 14 (1998)
enlaces externos
- Desarrollo histórico del hierro y el acero en los edificios
- "Está aquí, todos los edificios de acero". Popular Science Monthly , noviembre de 1928, pág. 33.
- Sitio web de Steel Framing Industry Association
- Sitio web de Steel Framing Alliance
- Información de Tata Steel / BCSA / SCI
- Unic Rotarex®: producción de estructuras de acero ligeras