Verificación de la integridad estructural y de la capacidad de carga
Los problemas de integridad estructural se evidenciarán rápidamente en el diseño de edificios prefabricados de acero cuando el espesor de los materiales, la separación entre columnas o la anclaje de las cimentaciones no se correspondan con las cargas operativas sobre el edificio. Además, las conexiones del entramado secundario, así como las cargas dinámicas generadas por los equipos y el inventario almacenados en el edificio, representarán un riesgo aún mayor si no se incluyen en los cálculos de cargas.
Motivos de la deformación temprana de edificios prefabricados de acero subdimensionados
La deformación excesiva de las vigas y columnas de estructuras de acero y pórticos de acero se produce principalmente debido a la ausencia de cálculos adecuados de cargas variables y permanentes. En casos desafortunados, las zanjas de cubo ubican acero de menor calidad en las uniones y la estructura de acero se rompe de forma repetitiva, sin lugar a dudas. Las investigaciones sobre el comportamiento de los edificios muestran que los edificios no proyectados quedan fuera de servicio siete veces más que los edificios diseñados con cálculos de cargas.
Cálculos de cargas de viento y sísmicas según EN 1991-1-4 y ASCE 7-22
Dentro del alcance de la norma EN 1991-1-4, se requiere un estudio localizado de succión eólica con zonas de viento definidas. En las zonas costeras, se espera que la succión eólica sea mayor que en el interior. En las disposiciones de la norma ASCE 7-22, las categorías sísmicas están relacionadas con los tipos de suelo, y la ausencia de dicha relación es una de las razones por las que el 32 % de los fallos de pernos de anclaje se atribuyeron a auditorías estructurales. En las zonas donde las cargas de nieve tienen un valor de 1,6 kN/m² o superior, la aplicación conjunta de ambas normas se convierte en la práctica habitual para abordar las cargas combinadas.
Estudio de caso: Colapso en la zona costera de Guangdong (2022), vinculado a una resistencia no verificada frente a la succión eólica
El derrumbe de un almacén en Guangdong en 2022 reveló una importante omisión en la resistencia a la presión del viento. El edificio resistía presiones del viento de 0,35 kN/m², mientras que el requisito para la región era de 0,85 kN/m². Los investigadores atribuyeron el fallo a las correas y cabriadas del techo. Los elementos del techo en cuestión no contaban con un sistema de arriostramiento y estaban separados entre sí a 1,5 m, es decir, un 40 % más que la separación establecida en la norma ASCE 7–22. El incidente dio lugar a actualizaciones en la aplicación de las regulaciones a escala nacional. Dichas actualizaciones se centraron específicamente en el requisito de realizar cálculos asimétricos de cargas de viento en diseños costeros para estructuras prefabricadas.
Evaluar la protección contra la corrosión para garantizar la durabilidad de las estructuras de almacenes de acero prefabricadas
¿Por qué la corrosión localizada causa el 68 % de los fallos prematuros de los almacenes de acero prefabricados? (ISO 12944–2018)
La corrosión localizada, según la norma ISO 12944–2018, comienza en puntos débiles, como bordes cortados, soldaduras o zonas con desgaste, lo que puede provocar la falla del recubrimiento protector. La humedad puede dar lugar a una forma de corrosión concentrada que se produce debajo de la superficie. Esto puede causar la falla del recubrimiento protector y concentrar tensiones en dicha zona. Estos ataques pueden reducir considerablemente la fiabilidad de la estructura, mientras que la corrosión puede permanecer invisible e indetectada durante mucho tiempo.
Adecuada combinación de sistemas de galvanizado por inmersión en caliente y recubrimientos para las categorías de severidad ambiental C3–C5
La prevención de la corrosión debe adaptarse a la clasificación ambiental:
Áreas industriales y costeras (C5-M): Galvanizado por inmersión en caliente (≥85 μm) + acabado superior de epoxi-políuretano
Áreas húmedas templadas (C4): Imprimación rica en cinc + acabado superior de poliéster de 200 μm
Interiores secos (C3): El recubrimiento en polvo de poliéster por sí solo es suficiente
En el agresivo entorno marino de Guangdong
Validar la selección del grado de acero y la certificación del material
Variación de la resistencia a la fluencia en lotes no certificados de acero Q345B: hasta un 15 % de riesgo
Debido al contenido incierto de acero Q345B certificado, la seguridad podría verse comprometida: los resultados de ensayos independientes muestran una resistencia a la fluencia por debajo de la especificación debido al laminado en caliente, la falta de control y la heterogeneidad de las aleaciones, lo que provoca reducciones de resistencia de hasta el 15 %. Esta variación afecta la integridad estructural del material. Los informes de ensayo de fábrica EN 10204 tipo 3.1 son la única verificación reconocida y proporcionan un informe de resultados de ensayo, incluyendo un análisis químico, la verificación de la resistencia a la fluencia/resistencia a la tracción y la trazabilidad de cada lote.
En relación con las normas ASTM A656 y EN 10025–2, conviene evaluar la resistencia mínima a la fluencia y a la tracción, así como su aptitud para conformación en frío.
Norma Resistencia mínima a la fluencia Resistencia mínima a la tracción Aptitud para conformación en frío
ASTM A656 Gr.50 345 MPa 450 MPa Limitada (espesor ≥16 mm)
EN 10025–2 S355 355 MPa 470 MPa Excelente (todas las secciones)
El acero EN 10025–2 S355 ofrece una ductilidad y soldabilidad considerablemente mayores en comparación con el ASTM A656, lo que reduce un 40 % el riesgo de agrietamiento en conexiones complejas. Además, sus características mecánicas predecibles, combinadas con evidencia de terceros, brindan un excelente respaldo para una detallada sísmica fiable.
Confirmación del cumplimiento de normas internacionales y certificaciones de calidad
el 41 % de las importaciones de almacenes prefabricados de acero fueron rechazadas por el mercado europeo (informe de 2023) debido a lagunas en la documentación de la Clase de Ejecución 2 según la norma EN 1090-1
Para los mercados regulados legalmente, la certificación según la Clase de Ejecución 2 de la norma EN 1090-1 es obligatoria para estructuras de acero prefabricadas portantes. Un informe de la Unión Europea (UE) de 2023 señaló que el 41 % de las importaciones fueron rechazadas debido a la ausencia de algunos documentos críticos, como procedimientos de soldadura, trazabilidad de los materiales y registros de ensayos de carga. La falta de documentación completa provoca retrasos y aumenta los costes totales en un 15 %-30 %, principalmente por los costes asociados al almacenamiento, la corrección de errores y los ensayos repetidos. Los miembros deben exigir siempre:
- Certificación verificada por un tercero para el Control de Producción en Fábrica (FPC)
- Marcado CE con una Declaración de Prestaciones, conforme al Anexo ZA
- Documentación técnica que detalle la protección contra la corrosión, así como las conexiones y las hipótesis de carga
La falta de una certificación ISO 9001 por parte de un proveedor indica que no proporciona una trazabilidad completa de su sistema de gestión de la calidad. Esto representa un desafío para el cumplimiento de los requisitos relacionados con sismos, succión (uplift), corrosión y durabilidad a largo plazo.
Sección de Preguntas Frecuentes
¿Por qué es crítica la protección contra la corrosión en estructuras prefabricadas de acero para almacenes?
La importancia del diseño de almacenes radica en garantizar que la estructura no colapse y permanezca en un estado estable; por lo tanto, se evitan las deformaciones y los deterioros causados por fallos en diseños que no han sido calculados para soportar las cargas operativas.
¿Qué normas deben tenerse en cuenta para el análisis de las cargas de viento y sísmicas?
Normas como EN 1991-1-4 y ASCE 7-22 destacan la importancia de analizar las cargas de viento y sísmicas para diseñar estructuras que eviten los riesgos asociados con el fallo estructural, por ejemplo, el fallo de los pernos de anclaje.
¿Cómo afecta la corrosión a los almacenes prefabricados de acero?
La corrosión localizada es especialmente peligrosa para las soldaduras, juntas y bordes cortados. Esto puede concentrar tensiones en un elemento estructural y degradar la integridad del material. En última instancia, esta forma de corrosión localizada provoca una falla prematura de la estructura.
Las clasificaciones C3, C4 y C5 se utilizan en la norma ISO 12944–2018 y determinan las medidas protectoras implementadas para prevenir la corrosión. Las zonas que requieren sistemas C5-M son los entornos marinos e industriales.
¿Cuál es el valor de utilizar un acero de mayor calidad en la construcción del almacén?
Al emplear un acero de mayor calidad, como el EN 10025–2 S355, el acero tendría un rendimiento mucho mejor frente a terremotos y, debido a su naturaleza dúctil, se observaría una disminución significativa de la tensión de fluencia.
¿Cuáles son las más cruciales para la compatibilidad global?
Para los mercados globales y para llevar a cabo el comercio internacional, las normas relevantes son la EN 1090–1 (Clase de ejecución 2), la marcación CE y los sistemas de gestión de calidad ISO 9001.