Estructuras metálicas

estructura metalica

Las exigencias por el aumento de las cargas de uso en las rehabilitaciones de las construcciones existentes, el cumplimiento de las normas de sismoresistencia, y la aparición de patologías graves en las estructuras, han incrementado la necesidad del refuerzo estructural en edificaciones, dado que esta alternativa es más económica que las demoliciones y reconstrucciones. Del mismo modo, en el caso de las estructuras de los edificios históricos protegidos la única alternativa es el refuerzo estructural.

Cuando hablamos de un refuerzo estructural podemos clasificarlos, por su modo de trabajo, en dos grandes grupos: Refuerzo paralelo y Refuerzo colaborante.

Refuerzo paralelo

El refuerzo paralelo es aquél que absorbe parcial o totalmente las cargas que recibía el elemento original. En este caso no es necesario que el refuerzo aportado y el elemento existente trabajen como un todo. Lo que se debe garantizar es la entrega correcta de las cargas entre los elementos. Para ello hay que eliminar las holguras mediante un retacado con morteros especiales sin retracción.

Cuando aplicamos este tipo de refuerzos estructurales, podemos despreciar la contribución estructural del elemento original, ya que lo consideramos como un simple transmisor de la carga. Esto es válido cuando desconocemos o despreciamos la resistencia de la estructura existente.

El uso más habitual de este tipo de refuerzos es en los forjados con aluminosis o en los forjados de madera en mal estado, donde se desprecia a largo plazo la contribución de los mismos. También es indicada esta tipología cuando se prevén sobrecargas muy elevadas, considerando despreciable la capacidad portante del forjado.

Este tipo de refuerzos de estructura se resuelven comúnmente con estructuras metálicas o secciones mixtas a base de chapa de acero y morteros de alta resistencia.

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Refuerzo colaborante

El refuerzo colaborante, por el contrario, forma una sección nueva trabajando solidariamente con el elemento original. Para ello se suele aportar cuantía de acero a tracción, bien mediante adición de barras corrugadas y recrecido de la sección, o bien mediante la adhesión de pletinas de acero u otros elementos de estructuras metálicas.

En este caso, la transmisión de esfuerzos se consigue mediante una conexión mecánica o adhesión química (aplicación de resinas epoxi fundamentalmente). Dentro de este tipo de refuerzos también se encuentra el que se realiza con fibra de carbono.

EJEMPLOS DE TÉCNICAS DE REFUERZO CON ESTRUCTURA METÁLICA

Refuerzo de vigas metálicas mediante platabandas o perfiles soldados

El refuerzo de la sección de acero inicial se efectúa mediante añadido de platabandas y/o perfiles metálicos que se fijan a la viga original mediante soldadura, pernos de anclaje o métodos de encolado. Los refuerzos normalmente se localizan bajo el ala inferior, o eventualmente sobre el alma de los perfiles existentes. Cuando es accesible, el ala superior también puede reforzarse.

En general, se compensa la falta de rigidez de las vigas añadiendo platabandas sobre las alas que permiten incrementar al máximo la inercia de la nueva sección. La debilidad frente al esfuerzo cortante se corrige añadiendo refuerzos al alma en las zonas de esfuerzos cortantes importantes, como los apoyos. Al añadir elementos metálicos hay que tener en cuenta la compatibilidad metalúrgica entre los materiales, especialmente si se desea soldar. Estas técnicas de consolidación de forjados metálicos por anexión de platabandas metálicas también se usan para el refuerzo definitivo de estructuras metálicas.

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Refuerzo de vigas de hormigón mediante platabandas o perfiles soldados

Las necesidades de refuerzo de los forjados de hormigón surgen por la degradación del revestimiento y/o de las armaduras (corrosión, incendio), por el aumento de las cargas (cambio de uso), o incluso para reparar errores cometidos en las fases de diseño y ejecución (errores de cálculo, defectos del revestimiento, defectos del hormigón usado…).

Si bien existen otras técnicas de refuerzo (hormigón proyectado, resinas sintéticas…), el refuerzo con estructura metálica de las vigas y de las losas en hormigón armado, es muy apreciada por los profesionales porque ofrece flexibilidad y facilidad de ejecución.

Para ejecutar este refuerzo podemos adoptar diferentes soluciones:

  • Refuerzo mediante colocación de perfiles en paralelo con conectores pasantes a la viga.
  • Refuerzo mediante colocación de perfiles embebidos (recrecido de la viga).
  • Revestimiento con plegado de chapas plegadas (método l’Hermite).