La estructura metálica de inercia variable es una solución constructiva de cierta complejidad, pero ofrece importantes beneficios que pueden compensar su utilización en determinadas naves industriales.
Se trata de un sistema que se articula sobre vigas y pilares de sección cambiante a lo largo de su eje longitudinal, con mayor canto (altura del perfil estructural) donde hay mayor esfuerzo y menor donde este disminuye.
Esta modalidad de estructuras metálicas se fabrica a medida mediante perfiles armados (vigas cajón) o a partir de perfiles laminados modificados, empleando técnicas como los cortes oblicuos y la incorporación de palastros o cartabones. Además, los distintos elementos pueden unirse mediante tornillería estructural o soldaduras.
Hablamos de estructuras metálicas ideales para cubrir grandes luces, y que optimizan el uso de material al tiempo que reducen las necesidades de cimentación, aportando así un doble ahorro, a cambio de unos requerimientos de fabricación específicos para cada proyecto.
Vemos en detalle los principales rasgos distintivos de las estructuras de inercia variable.
Características de las estructuras de inercia variable
Tal y como hemos anticipado, la sección variable es el elemento definitorio de esta solución arquitectónica, manifestándose en un aumento del canto (altura) de la viga o pilar cerca de los apoyos, donde el momento flector es máximo, esto es, el punto en el que la pieza estructural soporta las mayores tensiones internas provocadas por el peso propio de la estructura y las cargas que actúan sobre ella, que tienden a doblarla. Por el contrario, la altura disminuirá en los puntos donde el momento flector es menor, como en el centro del vano (la distancia libre entre apoyos).
Este planteamiento estructural abre la puerta a la obtención de grandes luces, que salvan considerables distancias entre los elementos sustentantes, creando así espacios diáfanos sin necesidad de pilares intermedios, con todas las ventajas que eso puede ofrecer a la hora de operar en el interior de una nave industrial.
Además, esta solución propicia el ahorro de material, limitando el uso de acero únicamente a las zonas donde es estructuralmente necesario, lo que disminuye el peso total de la estructura y repercute directamente en unos menores requerimientos de cimentación, al reducirse las cargas que llegan a los apoyos. Algo que se ve reforzado por el empleo de nudos articulados, los cuales limitan la transmisión de esfuerzos de flexión a la cimentación, es decir, evitan que la base de la estructura tenga que soportar empujes adicionales derivados del doblado de vigas y pilares, contribuyendo así también al desarrollo de cimentaciones más sencillas y económicas.
La variación de sección se consigue mediante distintas técnicas de fabricación, como la soldadura de chapas, los cortes oblicuos o la incorporación de palastros y cartabones. Un arsenal de recursos que permite adaptar la forma y el tamaño de cada viga o pilar a los esfuerzos reales que debe soportar la estructura.
Posteriormente, las distintas piezas se ensamblan mediante tornillería estructural o soldaduras, un sistema que facilita el transporte de los elementos desde el taller hasta la obra y agiliza su montaje in situ, simplificando la construcción y reduciendo sus tiempos de ejecución.
Aunque, eso sí, resulta inevitable el diseño y la fabricación a medida para cada proyecto, ya se trate de perfiles armados soldados (vigas cajón) o de perfiles laminados modificados.
Ventajas e inconvenientes de las estructuras de inercia variable
Como hemos ido apuntando, apostar por estructuras de inercia variable brinda una serie de beneficios evidentes:
- Funcionales: permiten grandes luces y espacios sin pilares, ideales a la hora de organizar flujos de trabajo continuos en instalaciones industriales, logísticas o de almacenamiento.
- Versatilidad: son adaptables a proyectos complejos, que tengan, por ejemplo, cubiertas especiales. Actualmente podemos encontrar estructuras de inercia variable en construcciones tan diversas como estaciones de transporte, hangares de aviones, pabellones deportivos, cubiertas de estadios, al margen de, por supuesto, naves industriales de distinto tipo.
- Económicos: el ahorro en acero y cimentaciones puede compensar el mayor coste de la fabricación a medida.
- Montaje eficiente: las uniones atornilladas reducen plazos de ejecución, lo que también sumaría en el apartado de ahorro económico; y además facilitan modificaciones o ampliaciones posteriores, lo que igualmente repercute en la rentabilización de la inversión en el tiempo.
En el capítulo de inconvenientes, cabe destacar que, frente a las soluciones basadas en perfiles estándar, las estructuras de inercia variable presentan una mayor complejidad en las fases de diseño y cálculo, ya que cada elemento debe dimensionarse de forma específica en función de los esfuerzos reales que va a soportar. Esto exige estudios estructurales más detallados, así como una mayor coordinación entre ingeniería y taller, incrementándose de este modo el grado de especialización requerido en el proyecto.
Asimismo, la necesidad de fabricar las piezas a medida conlleva procesos de producción más exigentes, con mayor dependencia de la soldadura especializada y controles de calidad más estrictos. Todo ello, se traduce en un coste inicial superior y en plazos de fabricación más largos, particularmente en proyectos de pequeña escala, donde la menor estandarización reduce la flexibilidad ante eventuales cambios de diseño en fases avanzadas de la obra.
En Anovel Ingeniería tenemos una amplia experiencia construyendo naves con todo tipo de estructuras metálicas, como se puede comprobar en nuestro portafolio de obras realizadas.
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