Puesta en obra de estructuras de acero

Precauciones y cuidados en la puesta en obra de estructuras de acero y errores frecuentes que podemos evitar.

Las cualidades del acero permiten resolver de forma eficiente estructuras de grandes prestaciones. Además, las uniones son mayoritariamente soldadas, lo que permite una ejecución rápida.

En la puesta en obra hay algunos puntos que son importante cuidar para que la ejecución sea tan eficiente como esperamos.

Vamos a repasar las comprobaciones necesarias para una correcta puesta en obra de las estructuras de acero, desde la recepción del material hasta la terminación de la estructura.

La recepción del material y el acopio

El material viene de fábrica, con sello de calidad, por lo que hay una garantía inicial. Aún así, es necesario revisar en obra:

  • Comprobar en el albarán de suministro que el acero es del tipo y el grado que se indican en la memoria de cálculo, que para el mismo cumple las exigencias de normativa expresadas en EAE, sea en características mecánicas como en composición química y soldabilidad.
  • Revisar que no hay defectos de laminado. Se rechazarán todas las piezas que presenten defectos en origen. Visualmente, se pueden detectar los siguientes:
        1. Granulado de la superficie. Si aparece una textura granulada es señal de un defecto de laminado por falta de continuidad del mismo. Puede haberse producido una agregación del material en forma de granos yuxtapuestos, que presentan baja resistencia y rotura frágil.
        2. Aguas longitudinales en la superficie. Son resultado de un mal laminado o de un enfriamiento rápido que impide la continuidad entre fibras consecutivas del acero. Puede dar lugar a colapsos parciales en estados de compresión o desgarramientos en casos de tracciones perpendiculares a la dirección del laminado. Además, suele existir una microfisura en las líneas que definen las aguas, por la que puede penetrar la corrosión en la masa del acero.
        3. Exfoliaciones longitudinales. En planos paralelos a la dirección de laminado pueden aparecer exfoliaciones -separación en lajas longitudinales- que supondrían la pérdida de continuidad del material, debilitándolo a efectos de la resistencia a compresión -por pandeo local de la zona exfoliada- y anulando su capacidad a tracción en la dirección normal a la laja, que se desprende. Este defecto es más común en chapas, no tanto en perfiles.
  • Comprobar que el calibre de los perfiles empleados es el indicado en planos. Especialmente, es importante en el caso de los perfiles tubulares, que el espesor del tubo sea efectivamente el necesario, pues para iguales calibres hay distintos espesores de chapa.
  • Evitar el acopio prolongado a la intemperie para que el material no se oxide.

El replanteo de los perfiles y chapas

Una de las principales precauciones en la puesta en obra de estructuras de acero es el replanteo. Se deben tener en cuenta lo siguiente:

  • La participación de un topógrafo en el replanteo es imprescindible; para la colocación de placas de anclaje, embebidas en cimentación o losas.
  • En el arranque de estructuras sobre hormigón, un juego de tuerca y contratuerca garantiza la posibilidad de nivelar la placa tras el fraguado del hormigón, antes de soldar el perfil.
  • El apoyo de la estructura metálica debe ser estable, sobre una base bien anclada en un elemento resistente.

En la imagen el pilar se apoya sobre una basa atornillada a un solado. Es un apoyo inestable sobre una base no firme, siendo necesario levantar el solado y apoyar sobre zapata o losa de cimentación.

  • Es indispensable que los ejes de todas las barras estén contenidos en el mismo plano, pues, de lo contrario, se producen torsiones y flexiones fuera del plano de la viga, que son nocivas para el comportamiento estructural, aumentando las tensiones del acero y las deformaciones laterales.
  • Revisar que la orientación de los perfiles sea la misma que en los planos de proyecto.

En la imagen siguiente el cargadero se ha soldado con los perfiles rotados respecto al plano de planta, en la parte inferior de la imagen. Hubo que desmontar la estructura y corregir la posición de los perfiles.

Ejecución de las soldaduras en las estructuras metálicas

Otro aspecto importante en la puesta en obra de las estructuras de acero son las soldaduras. Los principales aspectos que deben considerarse son:

  • En la medida que sea posible, las soldaduras se ejecutarán en taller. Si se debiese soldar en obra, se seguirán las precauciones indicadas en el procedimiento constructivo.
  • El espesor de garganta de las soldaduras se ceñirá a lo indicado en los planos. Si nada se indica, como norma general, se seguirá el criterio siguiente:
        1. Si una soldadura se indica como “P.C.” debe ejecutarse con penetración completa y preparación de borde. Significa que los bordes a soldar deben presentar un biselado, que permita que el cordón de soldadura rellene completamente el espesor del elemento soldado. Si no se indicase lo anterior, se refiere a soldaduras en ángulo.
        2. En las uniones soldadas de tubos se respetarán las tolerancias indicadas en la EAE, el espesor de la garganta de soldadura será el 70% del menor espesor soldado.
        3. En las uniones soldadas de perfiles abiertos se respetarán las tolerancias indicadas en la EAE, el espesor de garganta de soldadura será del 100% del menor espesor soldado.
        4. El extremo de todos los tubos, cuyo final queda abierto, es donde debe disponerse una chapa de cierre de 4 mm de espesor soldada en todo su perímetro, de modo que haga de tapa de sellado y que impida la penetración de aire al interior de los tubos, con el fin de evitar la corrosión interna de los mismos.

  • Las soldaduras se ejecutarán siempre por cordones sucesivos, en atmósfera inerte, picando la cascarilla superficial de cada cordón antes de ejecutar el siguiente. En el caso del primer cordón vertido en soldadura desde arriba, debe comprobarse, antes de continuar con el soldado, que no se ha producido la “caída” del primero, queriendo decir, que no se ha desprendido y caído en el interior del tubo o al otro lado del perfil o chapa soldados.
  • Antes de soldar dos piezas, las zonas a soldar deben precalentarse para evitar un incremento térmico súbito que fragilice el acero, pudiendo invalidar tanto la soldadura como las piezas soldadas.
  • Las zonas a soldar deben estar libres de grasa, pintura, óxido o cualquier otro residuo superficial que pueda contaminar la soldadura.
  • Siempre es necesario, más aún en soldaduras de gran longitud o espesor, no ejecutar las soldaduras empezando por un extremo y acabando por el opuesto, ya que esto deriva en concentraciones de tensiones indeseadas y alabeos o giros de las piezas respecto de su directriz teórica. Es preferible soldar inicialmente a tresbolillo y/o a pequeños tramos, lo más distantes unos de otros, terminando de realizar la soldadura por ejecución sucesiva de los tramos faltantes con igual criterio. De igual modo, para espesores grandes de soldadura, no debe ejecutarse con todo él desde el principio, sino acumulando de manera homogénea en toda la soldadura, en varias pasadas.

Control de las soldaduras en obra

Antes de dar el visto bueno a la estructura es necesario revisar visualmente las soldaduras, además, realizar los ensayos establecidos en la norma.

Los principales puntos de revisión en las soldaduras son:

  • Las soldaduras deben realizarse en el lugar y con las dimensiones que se especifican en los planos. Ella define el tipo de unión entre diferentes perfiles, por lo que se ha de tener especial atención en que no sea mayor o menor de lo indicado en el plano de detalle. En el artículo soldaduras se explican los tipos de uniones soldadas.
  • Deben rechazarse todas las soldaduras que no tengan un aspecto continuo y homogéneo. Especialmente, los siguientes defectos, que se advierten visualmente, deben suponer el rechazo de la soldadura:
        1. Poros dentro del cordón de soldadura.
        2. Soldaduras con aspecto granular, como pegotones redondeados yuxtapuestos.
        3. Soldaduras con variaciones claras de espesor a lo largo de su desarrollo.

En la imagen, un ejemplo de soldadura mal ejecutada y rechazada en obra.

 

  • Tampoco deben aceptarse soldaduras donde el espesor sea pequeño, supone que no existe penetración suficiente de la soldadura, además, que no se ha alcanzado una suficiente fusión del material de aporte y de los elementos soldados.
  • De igual modo, las soldaduras de espesor excesivo deben rechazarse, el sobrecalentamiento excesivo habrá deteriorado el acero en la zona de soldadura, invalidando la unión.

La protección en la puesta en obra de las estructuras de acero

El acero se corroe y se oxida muy fácilmente, en horas. Por ello, todo elemento de acero debe ser protegido con pintura de protección de depósito seco de zinc. Si los elementos de acero fuesen pintados posteriormente, debe asegurarse que la pintura de protección es una base compatible con la pintura de acabado.

En la imagen siguiente vemos una soldadura bien ejecutada, respetando la posición y el espesor. También, se le ha aplicado una protección posterior contra la corrosión.

Si un elemento presentase oxidación superficial, ésta deberá retirarse antes de proceder a soldar o pintar el acero. Si el óxido no se elimina con un tratamiento abrasivo de cepillo de púas de acero, será necesario un procedimiento químico. En cualquier caso, no debe pintarse ni soldarse el acero con óxido presente en su superficie.

Será necesario protegerlo ante el fuego siempre. Para ello, como mínimo y en función de la resistencia necesaria, se pueden aplicar pinturas ignífugas intumescentes con espesor creciente con la resistencia al fuego deseada. Para altas resistencias al fuego, no se alcanzan con pintura, debe recurrirse al proyectado de vermiculita o lana de roca, en cuantía también dependiente a la resistencia deseada, o bien, revestirlo con paneles ignífugos o fábricas.

El acero no presenta deformaciones reológicas ni permanentes en su comportamiento normal en servicio, pero al ser un material muy rígido y con bastante deformación por variación térmica, en los casos en que la estructura vaya a sufrir variaciones de temperatura considerables, deberá preverse que los elementos constructivos unidos a la misma presenten juntas o posibilidades de deformación compatibles con las deformaciones del acero. En caso contrario, las deformaciones térmicas del acero pueden producir roturas en elementos constructivos, desgarros en juntas, descabalgamientos de paneles de cubierta y otros daños.

Toda estructura metálica debe ser puesta a tierra, especialmente si se trata de una cubierta.

Dado que el acero no es poroso y es un excelente transmisor térmico, debe asegurarse bien el aislamiento de las partes en contacto con el acero, de modo que éste no pueda estar frío en un ambiente cálido, pues produciría condensaciones superficiales que deteriorarían la protección del acero y, posteriormente, corrosiones en éste; en todos los casos manchas y goteos de humedad.

Con todas estas indicaciones, la puesta en obra de una estructura de acero garantizará el correcto comportamiento de la misma, tanto en resistencia y deformación como en lo que respecta a la durabilidad de la misma.

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