Diseño de estructura metálica en una instalación de producción con exigencias térmicas
Sobre el Proyecto
La instalación comprende un pabellón de acero con cubierta a dos aguas con una pendiente de 6°, que encierra una planta rectangular de 56,36 x 47,50 metros. Con una altura de 9,48 metros en la cumbrera, el pabellón está enmarcado por 12 pórticos de acero separados a intervalos de 5 metros. Cada pórtico presenta una configuración de cuatro columnas, perfiles HEA300 en los bordes y perfiles HEA260 en los ejes interiores, que soportan vigas en celosía con cordones superior e inferior HEA200 y diagonales SHS.
La estabilidad lateral se garantiza mediante una combinación de sistemas de arriostramiento horizontal y vertical en la dirección longitudinal, mientras que la rigidez del pórtico por sí sola proporciona la estabilidad transversal. La cuadrícula estructural alberga tres zonas clave de arriostramiento vertical: una ubicada en el centro y dos adyacentes a los hastiales. Las cimentaciones consisten en zapatas aisladas de hormigón armado unidas por vigas de atado, con uniones articuladas entre las columnas de acero y sus cimentaciones mediante anclajes preinstalados. Las correas y los raíles laterales serán secciones conformadas en frío en Z y C respectivamente, completando los sistemas de cubierta y fachada.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{3D structural model in SCIA Engineer}}}\]
Desafíos de Ingeniería
El proceso de producción exigía altos niveles de humedad interior, lo que obligó al proyectista a proteger la estructura de acero de la humedad interna. El aislamiento térmico se colocó por tanto en la cara interior de las columnas y las cerchas, una decisión de diseño que dejó grandes porciones de la estructura de acero expuestas a condiciones exteriores severas. Según el Eurocódigo 1 (EC1), estas incluyen tanto el calor extremo del verano como el frío intenso del invierno, lo que convierte las acciones térmicas en una preocupación estructural importante.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Position of thermal insulation panels}}}\]
Con la mayoría de los elementos de acero experimentando fluctuaciones térmicas sin protección, se desarrollaron fuerzas normales significativas en los elementos longitudinales y en el arriostramiento vertical. Las vigas UG1, que soportan la chapa metálica de fachada, se vieron especialmente afectadas. Estas vigas no estaban alineadas con los elementos horizontales del sistema de arriostramiento vertical (HUS2), lo que introdujo excentricidades pronunciadas y caminos de carga complejos que debían abordarse a nivel de la unión.
Soluciones y Resultados
Se desarrolló un modelo estructural global en SCIA Engineer 20.0, que engloba todos los componentes de acero principales excepto las correas secundarias y los raíles laterales. Para el diseño de las uniones, se empleó IDEA StatiCa Connection. Su rápida configuración y la clara visualización del comportamiento de la unión bajo carga lo convirtieron en una herramienta indispensable, especialmente para las uniones sometidas a fuerzas excéntricas longitudinales.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Steel joint with significant eccentricity of longitudinal forces in IDEA StatiCa Connection }}}\]
Al utilizar IDEA StatiCa, el equipo de ingeniería pudo explorar los patrones de deformación y las características de rigidez de las uniones en tiempo casi real. Esta capacidad mejoró significativamente la precisión del modelo global, especialmente en la predicción de desplazamientos y la redistribución de fuerzas internas.
Otra ventaja importante fue el diseño eficiente de las placas base de acero y los anclajes preinstalados según EN 1992-4. El módulo de anclaje dedicado del software sustituyó lo que tradicionalmente habría sido un proceso manual laborioso por una solución rápida, conforme a la normativa y trazable, mejorando drásticamente el flujo de trabajo general.
\[ \textsf{\textit{\footnotesize{Connection of steel column and RC pad foundation in IDEA StatiCa Connection}}}\]
Sobre UOIG Nikola Patrk
UOIG Nikola Patrk es una pequeña empresa fundada en 2018 (actualmente operando como equipo unipersonal) con sede en Zadar, Croacia. Está especializada en el diseño de estructuras de hormigón armado, mampostería, acero y madera. Nikola Patrk es ingeniero estructural con más de 10 años de experiencia como proyectista asociado y proyectista principal en proyectos de diversa escala y finalidad.