COMPRENDER LA ESTRUCTURA

Comprender cómo una estructura LSF soporta, se estabiliza y se prepara

El Light Gauge Steel Framing (LGSF), también llamado Light Steel Framing (LSF), es un sistema constructivo cuyo esqueleto portante está formado por perfiles de paredes delgadas de acero galvanizado conformados en frío. Montantes, canales, viguetas, cerchas, elementos de estabilidad, uniones y anclajes se organizan para recibir las acciones aplicadas al edificio y transmitir sus efectos hasta los apoyos y las cimentaciones.

Los perfiles C y U no constituyen una estructura por su simple yuxtaposición. Su sección, espesor, orientación, separación, apoyos y ensamblajes dependen de la función que desempeñan y de los esfuerzos que deben recibir.

En Algeria Light Steel, la organización portante se define para cada proyecto. Los datos arquitectónicos se transforman en un modelo estructural y después en una documentación aprobada que vincula los cálculos y planos con cada pieza que debe fabricarse y con su posición en la obra antes de la producción en fábrica.

El LSF constituye la estructura portante, no el edificio terminado. Las prestaciones térmicas, acústicas, contra incendios, higrotérmicas y de estanqueidad dependen de las composiciones completas, sus encuentros, su ejecución y el alcance de estudio elegido.

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LEER LA ESTRUCTURA EN 360°

Seguir la continuidad de los esfuerzos en todo el esqueleto

Gire la estructura para observar cómo los muros portantes, los huecos, los forjados, las cerchas, los dispositivos de estabilidad y los anclajes se integran en un mismo conjunto.

Las cargas verticales deben descender desde la cubierta y los forjados hacia los paneles portantes y después hacia los apoyos. Las acciones horizontales deben recogerse, redistribuirse y conducirse hasta los elementos de estabilidad y las cimentaciones. Las uniones garantizan la continuidad entre estos subconjuntos.

Esta vista representa un principio estructural. No constituye un modelo de casa ofrecido a la venta ni una documentación de fabricación transferible a otro proyecto. La geometría de los perfiles, los refuerzos, los ensamblajes y los anclajes siguen estando determinados por el estudio de cada edificio.

Estructura LSF en 360°Arrastre para girar la estructura.

DEL ESTUDIO A LA PRODUCCIÓN

Seis etapas para transformar un proyecto en una estructura fabricable

Cada etapa produce la información necesaria para la siguiente. Por tanto, la fabricación no comienza eligiendo un perfil, sino definiendo progresivamente un sistema portante calculado, detallado y suficientemente coordinado para poder producirse.

01 — Fijar los datos de entrada
El estudio reúne los datos que determinan el comportamiento de la estructura: planos o programa, uso del edificio, geometría, niveles, luces, huecos, cargas permanentes y de uso, equipos, condiciones de apoyo, datos del emplazamiento y acciones climáticas o sísmicas que deben considerarse.
También se identifican las interfaces con las cimentaciones, los forjados, la cubierta, las fachadas, las carpinterías y las instalaciones. Las condicionantes de transporte, izado y montaje se integran desde el momento en que pueden influir en el despiece de los paneles o el nivel de prefabricación.
Todo dato que falte, sea contradictorio o todavía pueda cambiar se señala antes de fijar los elementos afectados.
02 — Establecer el esquema portante y las trayectorias de carga
El proyecto se traduce en una organización estructural: tramas, paneles portantes, montantes, canales, viguetas, cerchas, dinteles, jambas, refuerzos, arriostramientos, posibles diafragmas, uniones y anclajes.
Esta etapa define las luces, apoyos, continuidades, interrupciones creadas por los huecos y transferencias necesarias entre las distintas partes del edificio. También identifica los elementos principales, secundarios y los componentes cuya función consiste en estabilizar o mantener los perfiles.
El modelo debe proporcionar una trayectoria continua tanto para las cargas verticales como para las acciones horizontales. Una reacción procedente de una cercha, una vigueta o un dintel debe llegar a un elemento capaz de recibirla y transmitirla hasta los apoyos.
03 — Definir las acciones y situaciones de cálculo
Los pesos propios, las demás cargas permanentes, las cargas de uso, el viento y, cuando el proyecto lo exige, las acciones sísmicas o particulares se definen y combinan según el uso del edificio, su ubicación y las normas aplicables.
El modelo permite establecer los esfuerzos axiales, momentos, esfuerzos cortantes, reacciones de apoyo y desplazamientos asociados a las distintas situaciones. El estudio distingue las comprobaciones de resistencia y estabilidad de los criterios de servicio, como flechas, vibraciones o desplazamientos horizontales.
La situación determinante puede variar de un componente a otro: compresión para un montante, flexión y vibración para una vigueta, cortante para un panel de estabilidad, levantamiento para una cercha o combinación de tracción y cortante para un anclaje.
04 — Dimensionar los elementos, uniones e interfaces
Las secciones, espesores, separaciones, refuerzos y arriostramientos se definen según los esfuerzos calculados. La comprobación tiene en cuenta el comportamiento particular de los perfiles de paredes delgadas, sus apoyos, perforaciones y las estabilizaciones realmente previstas en el edificio.
Las uniones se dimensionan como elementos del sistema portante. El tipo, diámetro, número y disposición de las fijaciones resultan de los esfuerzos que deben transmitirse, los espesores ensamblados, las distancias a los bordes y las posibles excentricidades.
Los huecos, reservas, cargas añadidas e interfaces con las cimentaciones u otros sistemas constructivos se detallan antes de introducirlos en los datos de fabricación.
05 — Fijar el Aprobado para fabricación
Los planos, dimensiones, huecos, apoyos, secciones, ensamblajes, perforaciones, reservas e interfaces que afectan a la estructura se reúnen en la documentación sometida al Aprobado para fabricación.
Su aprobación fija la base técnica desde la que pueden generarse los datos de producción. Cada pieza recibe entonces una definición precisa: tipo de perfil, longitud, corte, perforaciones, reservas, orientación e identificación.
Una modificación introducida después de este hito no se trata como una simple corrección gráfica. Si afecta a una carga, una luz, un apoyo, un hueco, una unión o una trayectoria de esfuerzos, sus consecuencias deben volver a examinarse antes de incorporarla.
06 — Producir, identificar, controlar y preparar la entrega
En fábrica, la bobina de acero galvanizado se transforma mediante conformado en frío. Las piezas se cortan, perforan e identifican de acuerdo con los datos de la documentación aplicable.
Los elementos se identifican y agrupan por panel o subconjunto para entregarse como perfiles preparados, o se ensamblan en paneles, cerchas y otros conjuntos cuando el nivel de prefabricación elegido lo prevé.
Los controles se refieren especialmente a la correspondencia con los datos de producción, la identificación de las piezas, las dimensiones, las perforaciones y la constitución de los subconjuntos. El orden de agrupación o carga se coordina con la secuencia prevista de ensamblaje y montaje.

COMPONENTES Y FUNCIONES

Comprender la función de cada familia de elementos

El esquema portante define por dónde pasan los esfuerzos. Los componentes le dan una realidad física. Su función depende a la vez de su geometría, su posición en la obra y las uniones que los conectan.

Formar los paneles de muro

Los montantes verticales reciben las cargas transmitidas por los elementos superiores y también pueden estar sometidos a la presión o succión del viento. Su sección, espesor, separación, altura libre y condiciones de arriostramiento influyen directamente en su resistencia y estabilidad.

Los canales superiores e inferiores posicionan los montantes, distribuyen determinados esfuerzos y garantizan la continuidad con los paneles vecinos, los forjados, la cubierta y los apoyos. Un panel portante debe estudiarse como un subconjunto conectado, no como una serie de montantes independientes.

Salvar la distancia entre apoyos

Las viguetas reciben las cargas de los forjados o de determinadas cubiertas y las transmiten a los muros, vigas u otros elementos que las soportan. Se comprueban principalmente a flexión y cortante, pero su estabilidad lateral, sus deformaciones y las vibraciones del forjado también pueden resultar determinantes.

Las cerchas organizan la transmisión de las cargas de cubierta mediante sus cordones y diagonales. Su comportamiento depende de la geometría del conjunto, los apoyos, las uniones entre barras y los dispositivos que mantienen los cordones comprimidos.

Reorganizar los esfuerzos alrededor de los huecos

Una puerta, una ventana, un hueco de escalera o un paso técnico interrumpe la trama corriente. Las cargas que habrían atravesado esa zona deben desviarse hacia elementos vecinos y volver después a la trayectoria portante.

Los dinteles, jambas, montantes reforzados, apoyos y piezas de transferencia se definen según la anchura del hueco, las cargas procedentes de los niveles superiores y las posibilidades de apoyo. Una modificación de las dimensiones o la posición de un hueco puede afectar a varios elementos más allá de su contorno inmediato.

Estabilizar la estructura en las dos direcciones

Los arriostramientos, flejes, paneles estructurales, muros de corte, diafragmas u otros dispositivos elegidos por el estudio reciben y redistribuyen las acciones horizontales.

Un revestimiento o un forjado solo puede considerarse participante en la estabilidad si esta función está prevista explícitamente. Su naturaleza, orientación, juntas, bordes, fijaciones y continuidad con los elementos vecinos deben corresponder entonces al detalle calculado.

La estabilidad debe garantizarse en los dos ejes del edificio, con una transmisión coherente entre fachadas, forjados, cubierta y apoyos.

Garantizar la continuidad mediante las uniones

Tornillos, remaches, pernos, flejes, escuadras y demás piezas de unión transmiten los esfuerzos entre perfiles, paneles y subconjuntos.

Una unión solo cumple su función si las piezas conectadas, las fijaciones y las zonas de chapa que las rodean resisten juntas. Su comportamiento depende del número y la disposición de las fijaciones, los espesores ensamblados, las distancias a los bordes y la dirección de los esfuerzos.

Dos fijaciones de aspecto parecido no son intercambiables por principio, aunque puedan colocarse físicamente en el mismo lugar.

Transmitir las reacciones a los apoyos

Los canales inferiores, piezas de interfaz, dispositivos de retención y anclajes conectan la superestructura con las losas, cimentaciones u otros apoyos.

Deben transmitir las reacciones verticales, el cortante horizontal, los esfuerzos de tracción y el levantamiento previstos por el estudio. Su disposición debe seguir siendo compatible con la resistencia, geometría, tolerancias y posibles armaduras del soporte.

CARGAS Y ESTABILIDAD

Comprobar el sistema completo, desde la acción aplicada hasta la reacción de apoyo

Una estructura no se comprueba como una suma de capacidades aisladas. El estudio debe seguir los esfuerzos a través de los elementos y sus uniones, controlar cada cambio de dirección y confirmar que la trayectoria continúa hasta los apoyos.

Acciones recibidas
Cubierta, forjados, viento y uso
Elementos que las transmiten
Cerchas, viguetas, paneles portantes y arriostramientos
Apoyos finales
Anclajes y cimentaciones

El estudio comprueba la continuidad de esta trayectoria y cada cambio de dirección hasta los apoyos.

Organizar el descenso de las cargas verticales

Las cargas de cubierta son recibidas por las cerchas, viguetas o elementos portantes previstos. Las cargas del forjado se distribuyen hacia las viguetas y después hacia sus apoyos. Los paneles portantes las conducen a continuación hacia los niveles inferiores, los canales bajos y las cimentaciones.

En los huecos, cambios de trama y cargas concentradas, este descenso deja de ser directo. Los elementos de transferencia deben redistribuir los esfuerzos sin crear un apoyo ficticio, una discontinuidad o una concentración no contemplada.

Se comprueba la alineación de los elementos portantes entre niveles. Cuando no puede mantenerse, la transferencia necesaria debe diseñarse explícitamente.

Garantizar el equilibrio ante acciones horizontales

El viento puede producir presiones, succiones, cortante, vuelco y levantamiento. Las acciones sísmicas, cuando deben considerarse, movilizan las masas del edificio, los elementos de estabilidad y todas las uniones que los conectan.

Los forjados y la cubierta solo recogen y redistribuyen los esfuerzos horizontales cuando están diseñados para cumplir esta función. Los elementos de arriostramiento los conducen después hacia los anclajes y las cimentaciones.

La distribución de rigideces debe examinarse en las dos direcciones. Una disposición asimétrica de los elementos de estabilidad también puede producir efectos de torsión que no serían visibles al analizar una fachada aislada.

La baja masa del LSF puede reducir determinadas acciones, pero no elimina la acción del viento, el riesgo de levantamiento ni la necesidad de una estabilidad global continua.

Comprobar el comportamiento de los perfiles de paredes delgadas

La resistencia de un perfil conformado en frío no depende únicamente del límite elástico del acero o del área bruta de su sección. La esbeltez del alma, las alas y los posibles labios rigidizadores puede conducir a distintos modos de inestabilidad.

Según la geometría y la solicitación, el estudio examina especialmente:

el pandeo local de las partes planas de la sección;
el pandeo distorsional, que modifica la forma de la sección;
el pandeo global o por flexión-torsión del perfil;
la interacción entre compresión, flexión y cortante;
el aplastamiento local del alma en un apoyo o carga concentrada;
los efectos de las perforaciones sobre la sección resistente y la rigidez local.

Los arriostramientos laterales, travesaños, flejes o revestimientos solo se tienen en cuenta cuando están realmente definidos, son continuos y están fijados para proporcionar el arriostramiento supuesto en el cálculo.

Controlar las deformaciones y el comportamiento en servicio

Un elemento puede tener resistencia suficiente y, sin embargo, presentar una deformación incompatible con su uso.

Las flechas de las viguetas, cerchas, dinteles y demás elementos horizontales se controlan en función de las luces, cargas y componentes asociados. Para los forjados ligeros, la rigidez y las vibraciones pueden resultar determinantes antes que la resistencia última.

Los desplazamientos horizontales del edificio y las deformaciones relativas entre elementos también deben seguir siendo compatibles con fachadas, tabiques, carpinterías, membranas y demás componentes que no siguen necesariamente los mismos movimientos que la estructura.

Calcular las uniones según sus modos de rotura

Una unión atornillada puede estar sometida a cortante, tracción o una combinación de ambos. Su comprobación no se limita al tornillo: también considera el aplastamiento o desgarro de la chapa, la extracción del tornillo, el punzonamiento de la chapa bajo la cabeza, las distancias a los bordes y la distribución de los esfuerzos en el grupo de fijaciones.

Las excentricidades entre el esfuerzo transmitido y el plano de la unión pueden generar momentos o solicitaciones adicionales. La rigidez de la unión y la deformación de las piezas conectadas deben seguir siendo coherentes con las hipótesis del modelo.

Para los anclajes, los esfuerzos de tracción, cortante y levantamiento se coordinan con la capacidad del soporte. La resistencia del anclaje por sí sola no basta si el hormigón, la losa, la cimentación o la zona de apoyo no puede recibir las reacciones transmitidas.

Integrar las perforaciones y reservas

Las perforaciones previstas para las instalaciones o el ensamblaje forman parte de la definición del perfil. Su posición debe seguir siendo compatible con las zonas de apoyo, las concentraciones de esfuerzos, las uniones y las partes de la sección necesarias para la resistencia.

Una reserva integrada en el modelo y la fabricación no autoriza la creación de nuevos pasos en obra. Perforar, entallar o cortar un perfil puede reducir su sección resistente, modificar su rigidez o desencadenar un modo de inestabilidad local.

Toda intervención no prevista que afecte a un elemento portante debe examinarse antes de ejecutarse.

Prever las situaciones provisionales de montaje

La estructura no dispone inmediatamente de la estabilidad del edificio terminado. Un panel levantado pero todavía no conectado, una línea de muros antes de colocar el forjado o unas cerchas antes de instalar todos sus arriostramientos pueden estar sometidos a una situación más desfavorable que en la configuración final.

El orden de montaje, los apoyos provisionales, los arriostramientos temporales, los puntos de izado y el momento en que cada unión pasa a estar activa deben coordinarse con la secuencia de colocación.

La comprobación estructural cubre así los estados transitorios pertinentes además del comportamiento del edificio terminado.

Traducir los resultados a la documentación del proyecto

Las comprobaciones determinan concretamente las secciones, espesores, separaciones, refuerzos, uniones, perforaciones y disposiciones de anclaje.

Las hipótesis y resultados se consignan en la memoria de cálculo y después se traducen en planos, listados, vistas de ensamblaje, planos de paneles, detalles de unión y documentos de montaje previstos en el contrato.

Esta correspondencia entre cálculo, dibujo y pieza fabricada permite encontrar la función de cada componente dentro del conjunto. Una modificación nunca debe evaluarse a partir de la pieza aislada, sino de las consecuencias que produce en el sistema.

SISTEMA ABIERTO

Coordinar la estructura con los demás componentes del edificio

Una vez definido el esqueleto portante, debe coordinarse con los elementos que lo cargan, lo atraviesan, se fijan a él o limitan sus movimientos. El LSF no impone una fachada, un aislamiento, un revestimiento interior, un forjado o una cubierta únicos, pero cada solución crea condiciones de interfaz particulares.

Integrar las cargas añadidas

La masa de una fachada, una cubierta, un techo, un equipo o una composición de forjado debe integrarse en las acciones consideradas.

El modo de fijación puede introducir esfuerzos locales, una excentricidad o una flexión adicional en los montantes. Por tanto, los soportes, travesaños y refuerzos necesarios deben definirse al mismo tiempo que la solución añadida.

Una compatibilidad comercial o dimensional no basta para demostrar la compatibilidad estructural.

Coordinar los huecos y las instalaciones

Las dimensiones de las carpinterías, huecos de forjado y pasos técnicos influyen en la trama, los refuerzos y las zonas disponibles para las uniones.

Las instalaciones deben utilizar las perforaciones y reservas previstas o coordinarse dentro de zonas compatibles con el comportamiento de los perfiles. Los pasos a través de paneles de estabilidad, las cargas suspendidas y los equipos fijados a la estructura requieren una atención especial.

Esta coordinación debe realizarse antes del Aprobado para fabricación cuando las interfaces afectan a las piezas que deben producirse.

Atribuir claramente las funciones estructurales

Un revestimiento, una placa, un tablero o un panel solo puede participar en el arriostramiento de los perfiles o en la estabilidad cuando esta función está definida y comprobada.

El material, el espesor, la orientación, las juntas, el tratamiento de los bordes, la separación de las fijaciones y la continuidad con los paneles vecinos se convierten entonces en datos estructurales. Sustituir este componente o modificar su patrón de fijación puede alterar el comportamiento de la estructura.

Cuando no se le atribuye ninguna función portante, no debe utilizarse implícitamente para compensar un arriostramiento o una estabilización insuficientes.

Diseñar las prestaciones a escala del muro completo

La estructura por sí sola no determina el aislamiento térmico, la acústica, la resistencia al fuego ni la estanqueidad al aire o al agua.

Estas prestaciones resultan de la sucesión de capas, el tratamiento de los puentes térmicos vinculados al acero, la continuidad de las membranas, los revestimientos de protección y la calidad de los encuentros alrededor de huecos, forjados y cubierta.

Por tanto, el sistema es abierto en la elección de las composiciones, pero cerrado en un principio esencial: todo componente que modifique las cargas, los apoyos, la estabilidad o las interfaces debe coordinarse con el estudio de la estructura.

PERTINENCIA DEL PROYECTO

Calificar el proyecto antes de elegir su organización constructiva

La pertinencia del LSF no se deduce únicamente de la superficie o la apariencia del edificio. Resulta de la compatibilidad entre geometría, cargas, prestaciones esperadas, condiciones de apoyo, nivel de definición del proyecto y organización real de la obra.

Preparar los apoyos
Posicionar los paneles
Conectar y estabilizar
Colocar las cerchas

Examinar la trama, las luces y las cargas

El sistema resulta especialmente coherente cuando las cargas pueden distribuirse mediante paneles, viguetas y cerchas organizados según una trama racional.

Los grandes huecos, las luces importantes, las cargas concentradas o los voladizos no hacen automáticamente imposible el LSF. Sin embargo, pueden exigir transferencias, perfiles compuestos, refuerzos o elementos realizados con otro sistema.

El estudio debe comparar entonces la viabilidad estructural con la cantidad de material, la complejidad de los ensamblajes y las incidencias sobre la altura o la logística.

Definir con suficiente antelación los datos que controlan la fabricación

El vínculo directo entre el modelo y las piezas producidas constituye uno de los fundamentos del sistema. Permite preparar longitudes, cortes, perforaciones e identificaciones antes de llegar a la obra.

Esta precisión exige que los huecos, niveles, apoyos, cargas e interfaces principales estén fijados antes de la producción. Una evolución tardía puede obligar a revisar el modelo, las comprobaciones, los planos y los datos de fabricación.

El beneficio de la preparación industrial también depende de la madurez del proyecto en el momento del Aprobado para fabricación.

Evaluar el efecto real de la baja masa

La baja masa propia del LSF puede reducir determinadas cargas transmitidas a las cimentaciones o a una estructura existente. Esta ventaja puede resultar decisiva para una ampliación, una sobreelevación o un emplazamiento donde deban limitarse las cargas añadidas.

No obstante, debe confirmarse mediante las reacciones calculadas. Los muros, pilares, forjados, losas y cimentaciones existentes deben comprobarse para recibir los nuevos esfuerzos, incluidas las acciones horizontales y los efectos locales de los anclajes.

Una estructura ligera no convierte automáticamente un soporte existente en apto para recibirla.

Adaptar la prefabricación al transporte y el montaje

La entrega de perfiles agrupados limita el volumen de los conjuntos transportados y permite un ensamblaje más próximo a la obra. A cambio, exige más operaciones locales.

La entrega de paneles o cerchas preensamblados reduce estas operaciones, pero impone dimensiones, pesos, orden de carga, accesos, almacenamiento y medios de izado compatibles.

El nivel de prefabricación debe resultar del estudio conjunto de la estructura y la logística, no de una elección automática realizada independientemente del emplazamiento.

Organizar la geometría sin empobrecer la arquitectura

El LSF permite configuraciones variadas, pero su eficacia industrial aumenta cuando las tramas, luces, alineaciones y detalles pueden racionalizarse.

La repetición no impone uniformidad arquitectónica. Permite concentrar la complejidad en los lugares donde aporta un valor real, manteniendo una organización regular en las zonas corrientes.

Cuando una singularidad rompe esta organización, el estudio determina si debe resolverse mediante un refuerzo local, un elemento de transferencia o una solución híbrida.

SOLUCIONES HÍBRIDAS

Atribuir a cada sistema la función que mejor desempeña

El uso del LSF no exige que todos los elementos del edificio se realicen con la misma tecnología. Una solución estructural coherente puede asociar la estructura ligera con cimentaciones o una losa de hormigón armado, un núcleo, una viga o un pilar de acero laminado en caliente o una estructura existente.

Una viga principal puede recibir un gran hueco o una carga concentrada mientras los paneles LSF resuelven las zonas corrientes. En una ampliación o sobreelevación, la nueva estructura puede conectarse a la existente después de comprobar su capacidad y definir los puntos de transferencia.

Esta asociación debe estudiarse como un único sistema. Las reacciones, rigideces, deformaciones diferenciales, excentricidades, tolerancias de colocación, dispositivos de unión y continuidades de arriostramiento deben coordinarse en la interfaz.

Las protecciones, los apoyos y las responsabilidades de diseño también deben atribuirse claramente. Una unión no definida puede comprometer dos estructuras correctamente dimensionadas por separado.

La construcción híbrida no es una debilidad del LSF ni una corrección improvisada. Es una decisión de ingeniería cuando el reparto de funciones entre varios sistemas produce una organización portante más coherente para el edificio.