¿Cuándo conviene construir con acero?

Por Héctor Soto Rodríguez
Director General
Centro Regional de Desarrollo en Ingeniería Civil
Artículo de publicación en la revista de la Cámara Mexicana de la Construcción

Después de muchos años, dedicados a la docencia, investigación y a la práctica profesional de las estructuras de acero para edificios- cabe señalar que no solamente en el campo de la praxis se desarrolla nuestra actividad profesional- hemos entendido claramente el verdadero significado del acero: A= Arquitectura Audaz Atrevida; C= Creatividad; E= Espacio Eficiencia Estructural; R= Resistencia Rigidez Reciclado; O = Orden, Organización. En resumen, el acero es el material idóneo en la construcción contemporánea por las grandes ventajas que ofrece, especialmente en edificios ubicados en zonas de alta sismicidad y suelos difíciles de cimentar, como es el caso particular de la Ciudad de México.

En las aulas, particularmente en las escuelas de arquitectura donde se ha tenido oportunidad de impartir la materia de estructuras metálicas, afirmamos que la materia prima de la arquitectura es el espacio; los grandes espacios en arquitectura se resuelven con acero, consecuentemente el acero significa arquitectura.

 
Figura 1. Gran Museo del Mundo Maya, Mérida Yucatán
Obra acreedora de varios reconocimientos internacionales
Foto Cortesía: Arq. Josefina Rivas Acevedo, Arquitecture, Mérida, Yucatán

De acuerdo con el punto de vista y experiencia del autor, conviene construir con acero en los siguientes casos específicos:

1. Cuando el edificio deba construirse en zonas de alta sismicidad

En varias metrópolis del mundo: Tokio, Dubái, Hong Kong, Nueva Delhi, Seúl, Shangai, Sao Paulo, Osaka, Nueva York, San Francisco, Santiago de Chile, Ciudad de México, etc., se ha comprobado que las estructuras de acero resultan más convenientes para resistir los embates de los sismos por las características inherentes del sistema estructural empleado que le permiten desarrollar resistencia, rigidez, gran ductilidad y capacidad de absorción de energía para reducir la respuesta de los  temblores de tierra.

Los métodos de análisis y de diseño estructural modernos, por medio del conocimiento profundo de las propiedades del acero, permiten estudiar el comportamiento de las estructuras más allá del intervalo elástico tradicional y predecir con gran precisión su comportamiento hasta la falla, con lo que se obtienen estructuras más económicas, y con un coeficiente de seguridad más homogéneo que las diseñadas con los métodos convencionales. 

Detrás de cada edificio de acero importante que se construye actualmente en nuestro país, existe una ingeniería estructural de vanguardia. Los pocos daños en edificios construidos con este sistema estructural como consecuencia del pasado sismo del 19 de septiembre del 2017 de la Ciudad de México, se atribuyen particularmente a una ingeniería pobre en el diseño de las estructuras, particularmente de las conexiones que son la parte esencial de un edificio de acero.

 
Figura 2. Condominio San José. Único caso de daños en la cubierta del inmueble
tras el sismo 19S-2017
Foto cortesía del autor

2. Cuando se requiere gran rapidez en la construcción de un edificio

La rapidez en el montaje de una estructura de acero compensa con creces el costo que se invierte en su fabricación con relación a otro tipo de construcción. Es decir, dos edificios con las mismas características arquitectónicas construidos, uno con concreto reforzado y el otro con acero estructural, el montaje será mucho más rápido en el de acero. La disminución en el tiempo total requerido para terminar un edificio de acero estriba en que pueden construirse simultáneamente la cimentación en el lugar de la obra y la estructura en un taller especializado, lo que permite que el montaje, que es una etapa relativamente rápida, pueda iniciarse inmediatamente después de terminar la cimentación de concreto reforzado.  

3. Cuando en las grandes ciudades ya no resta espacio y deben construirse edificios de altura media y altos

Uno de los graves problemas actuales en las grandes ciudades es la sobrepoblación, quedan pocos terrenos para atender esta problemática mundial y frecuentemente la arquitectura de altura o vertical es la mejor alternativa para resolver el problema de habitación. Así, los edificios altos y rascacielos, construidos con estructura de acero sola o en combinación con concreto reforzado como material secundario, seguirán siendo la solución de la sobrepoblación en el mundo.    


Figura 3. Edificios altos de acero CDMX
Foto cortesía del autor

4. Cuando los edificios deben cimentarse en suelos difíciles  

Como se indicó anteriormente, en la Ciudad de México, por sus características especiales de suelos excesivamente blandos, conformados por arcillas altamente compresibles y frecuencia sísmica cada vez mayor, conviene utilizar estructuras de menor peso propio para transmitir menos carga al suelo y obtener cimentaciones menos generosas y consecuentemente más económicas. 

5. Cuando el proyecto arquitectónico contempla grandes espacios, áreas libres con pocos apoyos intermedios y fuertes volados

La estructura de acero es un sistema muy conveniente y eficiente estructuralmente hablando para salvar grandes claros con menos material en recintos donde se espera una asistencia masiva de personas; su aplicación incluye claros pequeños desde 8.0 m hasta más de 150 m sin apoyos intermedios y las alternativas estructurales son extremadamente muy variadas (domos, mega armaduras estructuras especiales o tridimensionales, estructuras colgantes o suspendidas con cables y tirantes, velarías, etc.). En el caso de volados fuertes de edificios urbanos en México se han resuelto edificios con volados de más de 35 m.

Las magníficas propiedades de la estructura de acero, material de la más alta resistencia estructural producido a escala industrial y a costos razonablemente satisfactorios, le permiten al arquitecto realizar las obras más espectaculares jamás imaginadas por el hombre.

 
Figura 4. Estructura de acero del edificio de Economía de la UNAM
Foto cortesía Baysa, Ing. Fernando González Roser

6. Cuando se pretende dar formas audaces con apariencia excepcional y grata

La estructura de acero es protagonista de una edificación, ya que aporta belleza singular a las edificaciones modernas.  

 
Figura 5. Montaje de la estructura de acero tubular del Museo Soumaya, CDMX

La estructura de acero se combina y, es totalmente compatible con materiales de construcción muy diversos: estructura secundaria de aluminio, paneles prefabricados ligeros de fachada, elementos de cristal en fachadas, láminas de cubierta, muros industrializados, de barro, Durock, tabla roca, madera, etc. 

7. Cuando se requiere una estructura de alta calidad 

Las decisiones que es necesario tomar durante el proceso de concepción, diseño arquitectónico y estructural, fabricación y montaje de una estructura de acero, exigen especial cuidado para que el resultado final no pierda las magníficas propiedades del material, sino que al contrario, éstas se aprovechen al máximo.    

La estructura de acero se basa en un sistema constructivo de estupenda calidad, absolutamente prefabricado (mecano) y de gran precisión que evita los errores inherentes de la mano de obra humana. Para obtener alta calidad y eficiencia se requiere elaborar planos de taller o de detalle sumamente completos con programas de computadora poderosos como el TEKLA y manufactura las estructuras en talleres certificados internacionalmente.  

8. Cuando debe proyectarse un edificio con requisitos de sustentabilidad

La estructura de acero permite construir edificaciones innovadoras con base en diseños arquitectónicos y estructurales eficientes para mejorar la calidad de vida de los usuarios. Mejora y se integra de manera armoniosa a su entorno urbano o ecológico y aporta belleza al paisaje urbano de las grandes ciudades. Con ella se logran edificaciones sustentables amigable y respetuosas del medio ambiente para mejorar las condiciones de trabajo de los usuarios con máximo confort. Explora una arquitectura que promueve espacios mejor aprovechados y variados para el desarrollo de las funciones propias de un edificio. En los edificios altos de las grandes ciudades, las estructuras de acero generan espacios con iluminación natural suficiente, grandes alturas, una gran variedad de espacios destinados a diversos usos y accesos a áreas exteriores como plazas, jardines y áreas de esparcimiento.  De esta manera, los edificios altos se convierten en pequeñas ciudades o “comunidades verticales” donde pueden laborar más de 5000 usuarios como en el caso de varios edificios altos de la Ciudad de México.

9. Cuando se desea hacer ampliaciones a un edificio existente o antiguo

La estructura de acero permite ampliar, restaurar y remodelar edificaciones antiguas e integrarlas a un entorno moderno, en vista de que se adaptan fácilmente a éstas, respetando al mismo tiempo su arquitectura original. 

Conclusión

La estructura de acero es un sistema fundamental en la rápida industrialización de nuestro país y desarrollo de su infraestructura. En el futuro inmediato la estructura de acero tendrá un futuro prometedor en nuestro país para satisfacer las grandes obras de ingeniería civil que se requieren a lo largo y ancho de nuestra República Mexicana.

Para concluir con este breve artículo, conviene reflexionar el siguiente pensamiento que comentó en una ocasión el Ing. Óscar de Buen López de Heredia, Profesor Emérito de la UNAM, Caballero de la Ingeniería Estructural, Director General Colinas de Buen y Máximo Representante de las estructuras de acero en México:

“En el caso de pretender caracterizar la edad en que vivimos por un solo tipo de material de construcción, el material seleccionado sería sin duda alguna el acero estructural”.

Nota: 
El autor pone a su disposición su correo electrónico para cualquier comentario o sugerencia relacionada con el contenido de este artículo: [email protected]
El Centro Regional de Desarrollo en Ingeniería Civil (CRDIC) invita a los lectores a consultar su programa de cursos de estructuras en su página web: www.crdic.org, o a los teléfonos 01-4433-3 19 89 37 (Morelia, Mich), 01-55 56 76 36 75 y celular 55 18 30 23 09 (Ciudad de México). Tiene el agrado de participar a los lectores de la revista de la CMIC y al público en general la organización de la Primera Reunión Nacional de Vivienda Sismorresistente Sustentable, 5 al 7 de diciembre de 2018, Morelia, Mich. 

Por ejemplo, 11/12/2018
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