Naves industriales y el mayor aprovechamiento de áreas útiles.
A continuación se responderán una serie de preguntas que, fomentaran las virtudes de este tipo estructural, la cual será objeto de estudio y análisis:
¿Qué es un galpón?
Es una construcción techada, adaptable a un gran número de usos. La ventaja de este tipo de estructuras, es que la separación entre las columnas, permite tener un espacio libre de obstrucciones; dando libertad, al momento de distribuir la tabiquería interna, de lo cual deriva el beneficio de mayor aprovechamiento de las áreas útiles.
Haciendo un poco de historia, la denominación deriva de la palabra “capulli”, que es la unidad social o grupos en los que se dividían ciertas comunidades mexicanas, al confundir los españoles los “capulli”, de los que hablaban los aborígenes -quienes añoraban convivir juntos y sus comodidades- con sus casas, que se caracterizaban por tener un gran tamaño.
Luego, a los españoles les gustó la idea de alojar a sus forzados huéspedes, en estos espacios que además salían baratos. Españolizándose así, la palabra de “capulli” a galpón, del cual solo hay un pequeño paso fonético: capul, calpón, galpón.
¿Cómo son este tipo de estructuras?
- Por lo general son estructuras de un solo nivel, con pavimento y fachadas.
- Pueden ser cerradas o no.
¿Para qué se usan?
Pueden ser usados como depósitos. Sin embargo, las mezzaninas, generalmente se usan para disposición administrativa. Entre las principales formas de uso, se encuentran: el comercial, industrial, educativo, deportivo, recreacionales, religiosos, centros comunitarios, de salud, para auditorios, avícola, porcino, entre otros.
¿Cuál es la ventaja de emplear Galpones como tipo de estructura?
- Conducen a importantes economías a la solución del sistema de fundaciones.
- Son estructuras que, generalmente pueden ser prefabricadas en taller, con alto grado de precisión y control de calidad, rápido y sencillo montaje que pueden ponerlas en uso rápidamente, lo que se traduce en ahorro de tiempo de ejecución y de costos.
¿Cuáles son las características de este tipo de estructuras?
Estas particularidades, evidentemente vienen dadas del uso que se les dé y también a las condiciones económicas afines. Existen variables involucradas, que obligan a la precisión en la planificación global, dichas variables pueden ser:
- Condiciones del terreno de la parcela donde se ubicará el galpón.
- Localización y dimensiones de los espacios y equipos a ser cubiertos.
- Circulación.
- Movimiento de las cargas.
- Iluminación, ventilación natural y aire acondicionado.
- Ampliaciones y modificaciones futuras.
- Reforzamiento debido a modificaciones en las cargas.
¿Cuáles son sus componentes?
En líneas generales, se puede decir que sus componentes son los siguientes: nodos, correas de separación, cubierta, columna, planchas de anclaje, fundación, luz libre, vigas, tal como se aprecia en la imagen:
Componentes típicos de un galpón.
Componentes de una estructura de acero.
- Anclajes; pernos de anclaje.
- Arriostramientos.
- Planchas bases de columna.
- Viga de celosía.
- Columnas.
- Marquesinas en acero estructural.
- Conectores de corte.
- Empalme de columna, con pernos estructurales.
- Correas.
- Correas para fachadas.
- Vigas de acero como dintel.
- Marcos de acero para puertas.
- Parrillas de acero estructural.
- Pie de amigo o puntales.
- Planchas de piso, lisas o corrugadas, conectadas a la estructura.
- Planchas bases de vigas.
- Planchas como rigidizadores, cartelas, separadores.
- Perfiles de acero como soportes de estructura.
- Soportes para techos colgantes compuestos por perfiles de acero.
- Tirantes, suspensores y barras de soporte.
- Vigas.
- Vigas carrileras, topes, empalmes, pernos y fijación.
- Vigas para grúas monorrieles.
- Vigas de celosía como correas o nervios.
- Sofito metálico.
La solución que ofrece mayor rapidez y economía en la construcción son los galpones de acero, los cuales permiten la normalización aplicando soluciones modulares.
En la siguiente imagen se ilustra una estructura formada por pórticos separados a distancia conveniente, que pueden ser de vigas laminadas o soldadas de vigas de celosía. Los casos de los pórticos atirantados plantean un reto de mantenimiento.
Estructura formada por pórticos.
Sobre los pórticos se apoyan las correas, que soportan el material de cubierta del techo. Las correas, que soportan el material de cerramiento de las fachadas, se denominan largueros y estos se apoyan directamente sobre las columnas.
En los largueros se emplean perfiles laminados de sección canal o U, esto por facilidad en la construcción.
Cuando la separación de las columnas es muy grande, se recomienda apoyar el material de cubierta de las fachadas, sobre unos miembros verticales intermedios, llamados parales, normalmente resueltos con perfiles doble T o I.
Para garantizar la rigidez y resistencia necesarias para las fuerzas del viento, los sismos y las grúas viajeras, se dispone de los arriostramientos, tanto del techo como de las fachadas, generalmente con perfiles L dispuestos en cruces de San Andrés, que son los encargados de canalizar y transmitir las solicitaciones a las fundaciones.
Es oportuno mencionar que, algunas normas extranjeras contemplan el uso de las láminas de cubierta como diafragmas, que contribuyen a la resistencia y rigidez lateral de los galpones.
Clasificación y Tipología de los galpones.
Estos se clasifican atendiendo a diversas variables, por ejemplo, en los de uso Industrial se clasifican según la capacidad de las grúas (que a su vez condicionan la altura del riel), así se clasifican en: semilivianas, livianas, semimedianas, medianas, semipesadas, y Pesadas.
Otras clasificaciones, lo hacen según el número de tramos, la inclinación o la forma del techo y los pórticos o la forma de las estructuras.
Tipos de galpones.
Los galpones de un solo tramo, se emplean en lugares donde se necesiten grandes espacios interiores, libres de columnas, tales como: gimnasios o auditorios; o en áreas pequeñas como: casetas, estacionamientos, oficinas, pequeños locales comerciales.
En edificaciones de gran anchura, donde las columnas interiores no constituyan obstáculos, como pueden ser hospitales y oficinas; suele emplearse el galpón de vanos múltiples.
La estructura de una sola agua, de pendiente suave, se utilizan para extensiones o ampliaciones laterales, de manera de obtener espacios útiles adicionales, cerrados o abiertos.
Para aprovechar la iluminación natural, se emplea el techo de siente de sierra, cuyo lado corto se resuelve con material translucido, el cual se apoya sobre una cara que puede ser vertical, inclinada o curva.
Inclinación típica en los techos en galpones:
En %
|
En grados
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Pendiente
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5
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3
|
1:20
|
8
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4.5
|
1:12.5
|
10
|
6
|
1:10
|
12.5
|
7
|
1:8
|
25
|
14
|
1:4
|
33.3
|
18
|
1:3
|
Clasificación estructural de los pórticos de los galpones
El ingeniero estructural, en atención a las vinculaciones de las columnas con las vigas y las fundaciones, decidirá sobre la concepción estática más conveniente. En las parcelas de terreno, de baja o mala capacidad de soporte, la solución más adecuada es la estructura articulada en sus fundaciones.
Respecto a las soluciones f) a h), las columnas articuladas que trabajan solo para cargas gravitacionales y que no contribuyen a la resistencia lateral de la estructura, conocidas como leaning column, exigen condiciones espaciales para el análisis de la estabilidad de toda la estructura, así como en el montaje, razón por la cual no son utilizadas en la práctica venezolana.
Según lo establecido en la norma venezolana 1756:2001 Edificaciones Sismoresistentes, como la 2003:1988 Acciones del viento contra las construcciones, consideran que el tipo estructural de los galpones corresponde al Tipo I.
En la sección 6.4.1 de la norma sismoresistente se indica: los sistemas estructurales Tipo I con columnas articuladas en su base, los valores de R serán minorados, multiplicando los valores de la tabla 6.4 por 0.75, sin que sean menores de 10.
¿Que tipo de celosía se puede utilizar para soportar el techo?
Cuando se proyecta un techo plano o de poca pendiente, se puede seleccionar entre una Celosía Pratt (Barras del Alma dispuestos en N) o Warren (Barras del Alma dispuestos en W).
La Celosía Pratt, tiene la ventaja de que, sus miembros más largos son las diagonales (casi siempre en tracción); mientras que, las verticales (a compresión) son más cortas. Lo cual se traduce en ahorro de peso y por tanto de costos.
La celosía Warren, consiste en una serie de triángulos equiláteros y todos los miembros del alma tienen la misma longitud. En el predimensionado de este tipo de celosías, se utilizan las siguientes relaciones entre altura, H y la luz entre apoyos L, recomendados por la práctica:
- Techos a dos aguas simétricas, H/L de 1/5 a 1/7.
- Techos de celosía de cordones paralelo, H/L de 1/8 a 1/10.
- Cuando la altura H está limitada, se recomienda no exceder H/L de 1/15.
Las diagonales más económicas son las que tienen una inclinación con respecto a la horizontal de 30°a 45°.
Del estudio de los suelos y las fundaciones:
La función de un sistema de fundaciones, es la de transmitir las cargas que actúan en la estructura al suelo que le sirve de apoyo. Independientemente, del sistema de la fundación, la estructura siempre permanecerá estable y segura, cuando las fundaciones se diseñan para que:
- No ocurra una falla en el suelo
- Los asentamientos diferenciales se mantengan por debajo de los limites considerados como aceptables y,
- No fallen los propios componentes del sistema de la fundación.
Para poder diseñar adecuadamente un sistema de fundación se requiere de un estudio de suelo, el cual tiene por finalidad, conocer el tipo de terreno de fundación, caracterizado por los perfiles del subsuelo, determinar la posición y variación del nivel freático, así como la detección y cuantificación de cualquier problema potencial del terreno de fundación.
Las muestras recolectadas, permiten comprobar en el laboratorio, la propiedad requerida para calcular la capacidad soporte y estimar los asentamientos del suelo de fundación.
Por ser estructuras livianas la presencia de arcillas expansivas constituye uno de los problemas a considerar en el proyecto de un galpón. Cuando un suelo tiene un bajo potencial de expansión, pueden seguirse los procedimientos normales de construcción.
Pero cuando dicho potencial, pasa a ser medio o muy alto, deben tomarse las previsiones de lo que ello puede implicar. Entre estas:
- Reemplazar el suelo bajo de las fundaciones.
- Cambiar la naturaleza del suelo expansivo mediante compactación controlada, instalación de barreras contra el agua y/o estabilización química.
- Reforzar la estructura para que sea capaz de resistir los levantamientos o ser capaz de resistir el levantamiento diferencial del suelo sin fallar, o construir fundaciones profundas aisladas, por debajo de la profundidad de la zona activa, que es en la profundidad en la que ocurren cambios periódicos en la humedad.
La norma venezolana 1755:1982 Códigos de Practicas normalizadas para la Fabricación y Construcción de Estructuras de Acero, recoge el criterio aceptado en la industria de la construcción en acero, de que a menos que los documentos contractuales especifiquen otra cosa, la ubicación precisa y el acceso a las fundaciones, así como su resistencia e idoneidad, es responsabilidad del propietario. A menos que el Ingeniero de Suelos, diga lo contrario.
Las siguientes recomendaciones mínimas pueden orientar los trabajos en la fase exploratoria, sobre la idoneidad de la parcela de ubicación del futuro galpón:
- Todas las perforaciones deben ser tomadas por debajo de la capa vegetal o capa blanda.
- Tomar una perforación en cada esquina exterior.
- Tomar una perforación cerca del centro del galpón.
El ingeniero a cargo de proyecto y en lo particular del sistema de las fundaciones, indicará la profundidad de las perforaciones. Estas últimas, pueden relacionarse con las dimensiones del galpón y en el diseño de sus fundaciones, tales como: la ubicación de las tuberías, servicios y linderos, amenazas naturales y amenazas inherentes a la estructura.
Importancia del Equipo Multidisciplinario:
Son el anteproyecto y las especificaciones del proyecto finalmente acordado, la base común de interacción entre los diversos agentes del proyecto y la construcción de un galpón.
Las especificaciones técnicas complementan los planos del proyecto; siendo el mejor medio, para allanar las divergencias en la interpretación de las normas de proyecto y de aseguramiento de calidad. Es por ello, que constituyen una ayuda imprescindible para la selección de la mejor solución al menor costo.
Dichas especificaciones, deben cubrir los siguientes puntos:
- Generalidades sobre la obra, validez y alcance de los documentos contractuales.
- Criterios para los proyectos arquitectónicos, estructurales y de fundaciones, así como de instalaciones y servicios.
- Aspectos relacionados con la fabricación e inspección en el taller y la recepción en obra.
- Descripción precisa de aspectos constructivos, acabados y accesorios, necesarios para el funcionamiento de la edificación.
Luego, se tienen la aplicación de las nuevas tecnologías a los sistemas constructivos, a través del desarrollo de la Gerencia de Proyectos y de la Informática, aplicada a la Ingeniería, permiten mejorar los plazos de construcción hasta llevarlos al mínimo.
La función del equipo multidisciplinario, es reforzar las fortalezas del propietario para crear un conjunto de recursos y habilidades que garanticen la realización del proyecto.
Entre los factores a considerar, para la selección de los métodos constructivos y gerencia de proyectos, se encuentran:
- Tipo de proyecto, en el que hay que considerar la complejidad, el nivel de control, la posibilidad de modificaciones y cambios.
- La selección de materiales, normas y alcance del proyecto.
- Exigencias presupuestarias.
- Especialistas de proyecto y contratistas.
- Capacidad del propietario.
- Relación contractual y fiduciaria.
- Tiempos de entrega versus incrementos del riesgo.
- Entorno político, económico y social.
¡Completa este artículo!
Una vez conocidos todos estos detalles sobre el proyecto y ejecución de naves industriales, te invitamos a utilizar la sección de comentarios en la parte inferior de este articulo, para contarnos, ¿que normativa aplica en tu país para el diseño de este tipo de estructuras? desde las acciones, hasta el diseño especifico de cada componente.
Fuente:
Libro Proyecto y Construcción de Obras Modulares. Fondo de Editorial Sidetur. Caracas, Abril 2007
Autores: Ingeniero Eduardo Arnal / Ingeniero Arnaldo Gutierrez / Arquitecto Felipe Montemayor / Ingeniero Felix Achabal
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Gracias de antemano