El presente trabajo de investigación, pretende como su nombre lo indica hablar sobre los diferentes sistemas estructurales autoportantes que existen en la actualidad, para lo cual se ha estructurado de acuerdo a las materias materias primas usadas para dichas estructuras, así como sus usos, a fin de obtener un panorama más amplio del te ma a tratar. De inicio se abordan de manera general conceptos de estructuras autoportantes. Posteriormente, se analiza la naturaleza de las estructuras y sus elementos funcionales que las componen, concluyendo con su funcionamiento y aplicación.
Una estructura autoportante es un conjunto resistente por sí mismo sobre el que pueden fijarse de algún modo otros sistemas o elementos esenciales o auxiliares que proporcionan la funcionalidad al conjunto. La misma estructura puede estar geométricamente concebida para albergar ella misma alguna funcionalidad espacial. En construcción suele hablarse de estructuras autoportantes pare referirse a grandes estructuras metálicas destinadas a almacenaje donde las propias estanterías soportan el techo y los cerramientos exteriores. También se habla de cubiertas autoportantes cuando forman parte de una estructura metálica propia, independiente del edificio al que cubre.
El sistema del Steel Framing (SF), como se le conoce a nivel mundial, es un sistema constructivo de concepción racional, cuya principal característica es una estructura constituida por perfiles formados en frío de acero galvanizado que son utilizados para la composición de paneles estructurales y no estructurales, vigas secundarias, vigas de piso, cabios del techo y otros componentes. Por ser un sistema industrializado, posibilita una construcción en seco de gran rapidez de ejecución. Gracias a estas características, el sistema Steel Framing también es conocido como Sistema Autoportante de Construcción en Seco. Se compone un esqueleto estructural en acero formado por diversos elementos individuales unidos entre si, que así funcionan en conjunto para resistir las cargas que solicitan al edificio y a la estructura y le dan su forma. Así, el sistema SF no sólo está restringido a su estructura. Como un sistema destinado a la construcción de edificios, abarca varios componentes y “subsistemas”. Estos subsistemas incluyen además el estructural,
aislación termoacústica, de cierres interno y externos y de instalaciones eléctricas e hidráulicas.
En Japón, las primeras construcciones en SF comenzaron a aparecer después de la Segunda Guerra Mundial cuando hubo que reconstruir cuatro millones de viviendas destruidas por los bombardeos. La madera, material usado en la estructura de las casas, había sido un factor agravante de los incendios que se propagaron durante los ataques. Luego el gobierno japonés restringió el uso de la madera en construcciones autoportantes a fin de proteger los recursos forestales que de otro modo se habrían podido agotar y también para promover la construcción con materiales no inflamables. La industria japonesa del acero, viendo en esas restricciones un nicho de mercado, comenzó a producir perfiles livianos de acero para la construcción como un substituto de los productos estructurales de madera. En consecuencia, Japón presenta un mercado y una industria altamente desarrollados en lo que respecta a la construcción con perfiles livianos de acero.
Un sistema constructivo de paneles autoportantes de madera puede resolver los muros exteriores e interiores, entrepisos y techo de un proyecto, rápidamente y con muy buen nivel de aislación térmica. Los módulos están compuestos por dos placas de OSB unidas a un núcleo de poliuretano de alta densidad (40 Kg/m3) de 93 mm de espesor. Lo que genera un panel con muy buenas prestaciones tanto estructurales como térmicas, adaptable a todo tipo de proyecto. Al ser autoportante, el sistema reduce los tiempos de instalación porque prescinde de encadenados, vigas u otro tipo de estructura. Los cimientos necesarios para el sistema son los mismos que se utilizan en la construcción tradicional, según las normas y requerimientos de la zona. En todos los casos, es sumamente importante obtener una perfecta nivelación de la superficie de apoyo para la posterior instalación de los muros. El sistema incluye paneles para techo, donde la placa interior puede tener diversos acabados como maderas nobles, fenólico, placas de yeso. En este caso, el núcleo aislante (de
45 Kg/m3) puede variar entre los 35 y 250 mm, según el requerimiento térmico. Los paneles para entrepisos, de composición similar al de los muros, cubren luces hasta 4,88 metros. El ahorro de tiempo en la construcción es significativamente menor que en la forma tradicional y puede llegar hasta un 50 %.
El producto más tradicional, y el más simple, es el panel sándwich que tiene tres funciones: techo, aislamiento y soporte para la cobertura. El formato típico tiene una anchura de 600 mm, una longitud de 2,4 m (y hasta 5 m) y con espesores de 160 mm de aislante. Con 140 mm de aislante de XPS se consiguen transmitancia térmicas de 0,232 W/m²°C. Con los siguientes materiales, desde el interior hacia el exterior:
Friso de abeto, pino o iroko, tarima de abeto o pino, aglomerado hidrófugo, cemento-madera, cartón-yeso, contrachapado fenólico, herakustic (magnesita) u OSB 3. Para protección frente al fuego los frisos o tarimas pueden tener un tratamiento ignifugante. Núcleo de aislamiento de poliestireno extruido, poliestireno grafito, poliestireno expandido (EPS), lana de roca o corcho. Aglomerado hidrófugo u OSB 3.
Las cubiertas autoportantes son una alternativa en el mundo de la construcción. Está basado en el principio de que está cubierta debe funcionar también como elemento resistente. Las cubiertas autoportantes cumplen una doble función ya que a la vez actúan como viga y también como cubierta. Las cubiertas autoportantes son tipos de techo que distribuye de manera uniforme las tensiones recibidas (de origen térmico, climático o de cualquier orden). Las tensiones son repartidas sobre las paredes uniformemente, contribuyendo al reparto de cargas y su trasmisión lineal y uniforme hacia los cimientos. Al proyectar una cubierta autoportante, se debe definir con precisión la geometría de la estructura, porque no es un sistema a base de piezas “standard”, sino fabricadas específicamente y a medida para cada edificación. Las
cubiertas de chapa autoportante son una solución constructiva en la cual no existe estructura portante y las cubiertas curvas apoyan sobre las vigas de carga. Se trata de un perfil metálico al que se le da forma de cubierta ondulada. Este perfil se fija a las vigas utilizando tornillos. La cubierta puede ser simple o en forma de sandwich. se compone de una única chapa curvada. compuesta por una chapa inferior, un material aislante intermedio (lana de roca o fibra de vidrio) y una chapa superior. Gracias al buen acabado y la forma geométrica de la cubierta se mejora el desagote de las aguas pluviales y ofrece menor resistencia superficial al empuje del viento, con la consiguiente reducción de los momentos en los apoyos de la estructura. Carecen de juntas de unión longitudinales. Esto reduce el número de las uniones transversales, y de elementos mecánicos de fijación, que tradicionalmente se realizan con
agujeros y juntas de goma. Al reducir estos puntos de entrada de agua son menos necesarios los remates.
Llamamos arquitectura modular a aquella arquitectura que se caracteriza por su versatilidad, su tecnología y su rapidez. Es un sistema de producción eficaz y fácilmente controlable, acorde a las características de fabricación contemporáneas, que ofrece una reducción de plazos, un ajuste de los precios, una optimización de recursos y un cumplimiento exhaustivo y fácilmente comprobable de los requerimientos técnicos. No existen limitaciones estéticas ni de tamaño, siempre que se cumplan una serie de reglas que se incorporan desde el primer momento al proceso de diseño de los espacios. El ensamblado mantiene la condición autoportante estructural de los módulos, garantizando una resistencia integral antisísmica. Están diseñados para transportar cargas pesadas y para ser apilados en columnas altas.
