ARTÍCULO TÉCNICO. TIPOS DE ESTRUCTURAS
A propósito de la obra de BOROX (Toledo)
Cuando se afronta el proyecto y la construcción de un edificio industrial destinado a albergar cualquier actividad logística, es inevitable que surja la duda de cuál es el material más adecuado para el diseño de su estructura.
A la recurrente discusión entre estructura metálica de acero o estructura de hormigón prefabricado, se han añadido nuevos materiales como la madera laminada encolada, cuyo uso se está extendiendo gracias al fomento de la sostenibilidad y la eficiencia energética en la construcción.
Desde el punto de vista de la operativa logística, no existe una predisposición clara hacia un tipo de material determinado, siempre y cuando la estructura alcance un nivel mínimo de prestaciones que permita:
- La optimización del almacenamiento mediante la correcta distribución del rack de estanterías y un flujo fluido de vehículos, a partir de una modularidad estándar de 12,00×24,00m.
- Una zona de “picking” para la expedición y recepción de mercancía lo más diáfana posible, que en ocasiones puede superar los 20,00m de anchura sin pilares.
- El aprovechamiento de la máxima altura interior libre para almacenamiento, considerando un límite de altura máxima bajo cubierta en el punto más alto de 13,70m.
- La ubicación del número necesario de muelles de carga en las fachadas, tomando como referencia un muelle cada 1.000m2 de almacén.
En el caso particular de los edificios “cross-docking” es habitual encontrarse con exigencias adicionales relativas al vano del pórtico de la estructura principal, que en ocasiones debe alcanzar los 50,00m de luz sin apoyos intermedios.
De modo que, al margen de aspectos puramente económicos, el factor más determinante a la hora de decantarse por un tipo de estructura, es la capacidad del material para garantizar la estabilidad al fuego exigida tanto para la primera ocupación del edificio, como para la legalización de la actividad.
ESTRUCTURAS METÁLICAS
Estructura metálica en Mipe Borox
Las estructuras metálicas son ligeras, resistentes y flexibles. Generalmente se emplean pórticos principales hiperestáticos articulados en los arranques de la cimentación, realizados con piezas armadas de inercia variable a partir de platabandas, almas y placas de acero de calidad FeE 275, unidas mediante soldadura automática tipo SAW, y sometidas a un tratamiento protector mediante el granallado de virutas metálicas y la posterior aplicación de pintura antioxidante e ignífuga. Todas las piezas que forman los pórticos se ensamblan utilizando tornillería cincada, calibrada y de alta resistencia según usos y necesidades. Para la estructura secundaria de la cubierta se emplean correas de acero galvanizado conformado en frío de calidad St02 Z275, con perfiles del tipo “Z” o “C” y con solución de continuidad en los apoyos. En el caso de la estructura secundaria de la fachada, es habitual utilizar perfiles del tipo bandeja que además hacen de hoja interior del cerramiento. Toda la estructura se arriostra transversalmente mediante cruces de San Andrés y, si es necesario para abrir grandes huecos en la fachada, pórticos rígidos de frenado.
En caso de incendio, la poca masividad de las secciones y la conductividad térmica del material, provocan un rápido aumento de la temperatura en las caras expuestas al fuego. La disminución de las características mecánicas del acero con la temperatura (a 600ºC el valor del límite elástico se reduce en torno a un 50%), junto con las solicitaciones introducidas por las dilataciones térmicas, causan la progresiva plastificación de la estructura que termina por colapsar.
Pese al hecho de que, bajo ciertas condiciones, una cubierta metálica pueda calificarse como ligera, disminuye el tiempo durante el cual la estructura principal y sus soportes deben mantener la estabilidad mecánica en caso de incendio, en la práctica es necesario aplicar a la superficie de los elementos metálicos un revestimiento protector con marcado CE que garantice la resistencia al fuego exigida. Lo más frecuente es emplear pinturas intumescentes, inicialmente inertes a temperatura ambiente, pero que a partir de aproximadamente 200ºC reaccionan generando una película espumógena aislante, capaz de aumentar la estabilidad al fuego del elemento protegido.
ESTRUCTURAS DE HORMIGÓN PREFABRICADO
Estructura hormigón prefabricado en Prologis la Bisbal del Penedés
Las estructuras de hormigón prefabricado son más pesadas y rígidas que las metálicas, pero son especialmente resistentes gracias a la acción del pretensado. Habitualmente se utilizan pórticos principales isostáticos, con pilares de hormigón de calidad HA35, de sección cuadrada o rectangular y empotrados en la cimentación, bien a través de cáliz (liso o rugoso), vainas o bien mediante sistemas atornillados como el “Peikko”, aconsejado para el caso de encepados. Los dinteles pretensados suelen ser de hormigón de calidad HP45, de sección constante en doble “T” y suelen estar apoyados directamente sobre los pilares o ménsulas. La estructura secundaria de la cubierta se forma con correas pretensadas de hormigón de la misma calidad, de sección tubular o de sección constante en “T”, dispuestas biapoyadas entre pórticos. La rigidez transversal del conjunto de la estructura se confía al empotramiento en la cimentación. Todos los elementos de hormigón prefabricado se someten a un tratamiento protector superficial mediante la aplicación de una pintura anticarbonatación.
A diferencia del acero, la naturaleza pétrea del hormigón y la elevada masividad de las secciones proporcionan a la estructura una mayor resistencia inicial al fuego, si bien es cierto que, bajo las mismas condiciones de servicio, su considerable peso se traduce en una exigencia de estabilidad en caso de incendio superior a la requerida a la estructura metálica.
El control del tiempo durante el cual los elementos portantes de hormigón prefabricado deben garantizar la estabilidad requerida en caso de incendio, se realiza mediante el uso de áridos calizos en lugar de silíceos, el mantenimiento de unas dimensiones mínimas de las secciones, y de unos recubrimientos que eviten que el acero de las armaduras activas y pasivas, situadas en las caras expuestas al fuego, alcance una temperatura que comprometa su resistencia mecánica.
ESTRUCTURAS DE MADERA LAMINADA ENCOLADA
La madera es un material anisótropo, orgánico y ecológico. Con un módulo de elasticidad la mitad que el del hormigón y veinte veces menor que el del acero, la madera tiene una muy buena resistencia, en términos de flexión, sobre todo en relación con su poco peso (aproximadamente 1,3 veces superior a la relación del acero y 10 veces a la del hormigón).
El desarrollo tecnológico de las estructuras de madera laminada encolada ha permitido su aplicación en soluciones combinadas con pilares de hormigón prefabricado o de acero laminado empotrados en la cimentación. La estructura principal de cubierta la forman dinteles de madera laminada de calidad entre GL24 y GL32 (homogénea o compuesta), de sección rectangular y de inercia variable según las leyes de momentos flectores, apoyados directamente sobre la cabeza de los pilares y con solución de continuidad articulada en los puntos de momento nulo (vigas Gerber). La estructura secundaria de cubierta se compone de correas de madera laminada de la misma calidad, de sección rectangular constante y con solución de continuidad articulada. La elevada elasticidad del material afecta sustancialmente a las deformaciones, de modo que, para evitar problemas de inestabilidad elástica por pandeo o vuelco lateral, se necesita un sistema eficaz de arriostramiento transversal tanto en la estructura principal como en la secundaria.
De acuerdo con su grado de exposición ambiental, todos los elementos de madera laminada se protegen para prevenir el deterioro provocado por los agentes bióticos (hongos e insectos) y abióticos (humedad y radiación solar) mediante la aplicación de un revestimiento con activos hidrosolubles o en disolventes orgánicos.
Aunque la madera es un material combustible e inflamable con una evidente reacción inicial al fuego, también es un excelente aislante térmico y la superficie exterior carbonizada es aún más eficaz (en torno a 6 veces más aislante). Éste es el motivo por el que, en caso de incendio, el tiempo de estabilidad al fuego de la estructura de madera laminada depende de la velocidad de carbonización y del mantenimiento de una sección residual eficaz, más que de una disminución de las características mecánicas con el aumento de la temperatura. En caso necesario también se suele aplicar un revestimiento protector intumescente que ayude a ralentizar el proceso de carbonización.
