Un edificio de estructura de acero es un armazón portante compuesto por pilares y vigas de acero fabricados con perfiles de acero o placas de acero. Los pilares y las vigas de acero se conectan mediante pernos o soldaduras, normalmente conexiones rígidas.
El edificio de estructura de acero pertenece a la construcción de acero y también pertenece a las estructuras de marco. El pilar de acero y la viga de acero forman un eje rectangular, la viga de acero soporta la carga horizontal del eje y el pilar de acero soporta la carga vertical. La estructura del marco de acero debe cumplir con la resistencia y la estabilidad del material y debe garantizar la rigidez general del marco para cumplir con los requisitos de diseño.

El edificio de estructura de acero se compone de acero en forma de H soldado y de acero en forma de H laminado en caliente como esqueleto principal de carga, y de acero de sección C y Z utilizado para las correas y los muros. La chapa metálica ondulada se utiliza para paneles de techo y de pared. La espuma de poliestireno, la espuma rígida de poliuretano, la lana de roca, la lana de vidrio se utilizan como materiales de aislamiento térmico, y los sistemas de construcción de estructura de acero ligero adecuados.

Las vigas y los pilares de los pórticos de acero utilizan barras soldadas de sección variable en forma de H. Las uniones viga-columna de los pórticos de un solo vano están conectadas rígidamente, los pórticos de varios vanos están conectados rígidamente y con bisagras, los pies de los pilares pueden estar conectados rígidamente o con bisagras con la cimentación. El panel de la pared y el techo utilizan láminas metálicas onduladas. Los materiales de aislamiento térmico utilizados son la lana de vidrio.

Las formas del edificio de pórtico de acero:

La forma estructural de los pórticos de acero se divide en vano simple, vano doble y vano múltiple según el vano, y cresta simple de pendiente simple, cresta simple de pendiente doble y cresta múltiple de pendiente múltiple según el número de crestas del tejado. La pendiente del techo debe ser de 1/20 a 1/8.

Disposición estructural:

La disposición del edificio de pórtico de acero

La luz de la estructura de acero del pórtico debe ser de 9~36m. Cuando la anchura de la columna no es igual, el exterior debe estar al ras. La altura debe determinarse en función de la altura de la red interior, preferiblemente de 4,5 a 9 m. La separación razonable de los pórticos de la estructura de acero debe tener en cuenta la envergadura, las condiciones de carga, los requisitos de uso y otros factores, generalmente prefieren 6m, 7,5m y 9m.

La disposición de las correas y de los faldones de los muros

La separación de las correas se determina en función del cálculo de los factores de la claraboya, la cumbrera ventilada, el panel de luz diurna, el panel de cubierta, el tamaño de las correas y otros factores. Debe disponerse a igual distancia, pero uno debe disponerse a cada lado de la cresta y otro cerca del canalón. La disposición del faldón lateral debe tener en cuenta el conjunto de puertas, ventanas, aleros, marquesinas y otros componentes, así como los requisitos de los materiales del cerramiento.

La disposición de los tirantes y la viga de unión

1. En cada zona de temperatura o zona construida en fases, necesita disponer de sistemas de arriostramiento que puedan formar independientemente una estructura espacialmente estable.
2. Al establecer la apertura del arriostramiento de la columna, el arriostramiento lateral del techo debe establecerse al mismo tiempo para formar un sistema geométricamente invariable.
3. El refuerzo del extremo situado en la primera o segunda abertura al final de la zona de temperatura. La distancia entre los arriostramientos de los pilares se determina en función de la fuerza longitudinal del edificio y de las condiciones de instalación, generalmente de 30 ~ 45m, y no más de 60m si es con grúa.
4. Cuando el edificio es muy alto, el arriostramiento de los pilares debe colocarse por capas. Cuando la anchura es superior a los 60 m, es necesario establecer refuerzos de columna.
5. Cuando el arriostramiento del extremo esté situado en la segunda abertura del extremo, las barras rígidas se colocarán en la posición correspondiente de la primera abertura.
6. En los puntos de inflexión de la estructura de acero, la viga de amarre tiene que fijarse a lo largo de toda la longitud del edificio.
7. Para las cerchas horizontales compuestas por varillas inclinadas de arriostramiento, las varillas de vientre recto deben considerarse de acuerdo con las varillas rígidas.
8. Las correas pueden formar barras rígidas; en este momento, las correas deben cumplir los requisitos de capacidad de carga y rigidez de los elementos doblados a presión. Si no se satisface, la tubería de acero, la viga H, u otra forma transversal de la varilla necesita establecer entre el marco rígido inclinado Beam.
   9.Cuando el edificio está equipado con una grúa de no menos de 5t, el refuerzo de la columna es adecuado para utilizar el acero de la sección. Cuando el edificio no puede colocar el arriostramiento de los pilares, debe colocar el marco de acero longitudinal.

Cargas y combinaciones de cargas

Carga permanente

Las cargas permanentes incluyen el peso propio de los miembros estructurales y las cargas de gravedad de los miembros no estructurales suspendidos de la estructura, como tejados, correas, arriostramientos, techos suspendidos, miembros de la pared y pesos propios de los marcos de acero.

Carga variable

Las cargas variables incluyen las cargas vivas del tejado (las cargas concentradas de construcción y mantenimiento deben tenerse en cuenta a la hora de diseñar los paneles y las correas del tejado), las cargas de nieve y ceniza en los tejados, las cargas de las grúas, la acción sísmica, las cargas de viento, etc.

Combinación de cargas

La combinación de cargas deberá cumplir, en general, con las disposiciones de GB50009-2012, «Código de Diseño de Cargas Estructurales para Edificios», y los siguientes principios de combinación dados en CECS102:2002 (edición 2012), «Reglamentos Técnicos para la Estructura de Acero de Pórtico de Casas Ligeras» para las características de los pórticos de acero.

• Las cargas vivas de la cubierta distribuidas uniformemente no se consideran junto con las cargas de nieve, y debe tenerse en cuenta la mayor de las dos.
• La carga de cenizas se considerará conjuntamente con la mayor de las cargas de nieve o la carga viva uniforme de la cubierta.
• Cargas concentradas de construcción o de mantenimiento no consideradas junto con otras cargas que no sean el material de la cubierta o el peso de las correas.
• La combinación de más de una grúa deberá cumplir con las disposiciones del «Código de diseño para la carga estructural de los edificios».
• Cuando hay que considerar la acción sísmica, las cargas de viento no se encuentran al mismo tiempo que la acción sísmica.

Precauciones en el diseño de edificios de estructura de acero

• Debido a que la rigidez a la flexión y a la torsión de los componentes estructurales del marco de acero del pórtico es pequeña, la rigidez general de la estructura es débil, por lo que el diseño debe considerar las medidas necesarias a tomar durante el transporte y la instalación para evitar la deformación por flexión y torsión de los componentes.
• Prestar atención al sistema de arriostramiento y a la disposición de los arriostramientos en las esquinas, así como al panel del techo, los paneles de la pared y los elementos de la estructura de conexión, para que pueda participar en el trabajo global de la estructura.
• Las varillas que componen el miembro de la estructura son delgadas. A la hora de diseñarlo, hay que tener en cuenta los requisitos de producción, instalación y transporte.
• El efecto de la corrosión en la sección transversal debilitada de los miembros estructurales debe considerarse plenamente en el diseño.
• La viga y el pilar de la estructura de acero del pórtico adoptan en su mayoría la varilla de sección variable, las almas de la viga y del pilar diseñadas para aprovechar la resistencia a la flexión, por lo que el diseño plástico ya no es aplicable.
• Las consecuencias de la ligereza en el diseño deben tenerse en cuenta y abordarse adecuadamente, como el hecho de que el viento puede invertir la carga en la cubierta ligera.

Precauciones para la fabricación de estructuras de acero

1. El óxido y la suciedad en la superficie de la zona de corte del acero deben eliminarse antes del corte, y la escoria y las salpicaduras deben eliminarse después del corte con gas.
2. La superficie de acero después de la corrección no deberá tener una superficie cóncava transparente ni daños, y la profundidad del arañazo no deberá ser superior a 0,5 mm. En el caso de las piezas cortadas con gas o cizalladas mecánicamente, cuando se requiera el mecanizado de los bordes, la cantidad de cepillado no debe ser inferior a 2,0 mm.
3. Al taladrar los agujeros, la precisión y la desviación admisible de los agujeros de los pernos deben cumplir con las especificaciones. Cuando la diferencia admisible de los agujeros de los tornillos excede las especificaciones, no permite que el bloque de acero se tape. Se puede utilizar la varilla de soldadura que coincide con el material de acero para reparar o volver a soldar para hacer nuevos agujeros.
4. Al soldar, no utilice electrodos con revestimientos pelados o núcleos de soldadura oxidados, fundentes y fundentes aglomerados, y cáscaras soldadas. Los alambres de soldadura y los clavos deben estar limpios de aceite y óxido antes de su uso.
5. Cuando la muela abrasiva trata la superficie de fricción, el rango de agrietamiento no debe ser inferior a cuatro veces el diámetro del orificio del perno, y la dirección de rectificado debe ser perpendicular a la dirección de la tensión del componente.
6. La estructura de acero debe ser granallada antes del recubrimiento, el recubrimiento debe ser uniforme, sin arrugas visibles, sin hundimiento, y la adhesión debe ser excelente. Una vez terminado el pintado, el número del componente debe marcarse en la estructura de acero.

Precauciones para la instalación del edificio de acero Brame

1. Antes de instalar la estructura de acero, debe comprobarse la calidad del elemento de acero. La deformación y los defectos del miembro de acero no deben superar la desviación permitida. La medición y corrección de la instalación de los elementos de acero debe basarse en las características de ingeniería.
2. Cuando la estructura de acero se instala con una unidad de ensamblaje expandida, se debe comprobar la resistencia y la estabilidad de los miembros de acero que se deforman fácilmente. Si es necesario, deben tomarse medidas de refuerzo. Una vez instalados todos los componentes de acero, debe formarse una unidad de rigidez espacial.
3. Después de que la estructura primaria, como las columnas, las vigas, las cerchas del techo y los arriostramientos de la estructura de acero instalada en su lugar, deben fijar inmediatamente. La instalación de la estructura de acero debe formar un sistema espacial estable.
4. Cuando se instalan pernos de alta resistencia, los pernos deben penetrar libremente en los agujeros y no deben utilizarse como pernos de instalación temporal. La instalación de los pernos de alta resistencia debe apretarse en un orden específico, preferiblemente desde el centro del grupo de pernos, y debe hacer un giro final a tiempo.

La ventaja del edificio de estructura de acero sobre la estructura de hormigón:

(1) Peso ligero
Panel de pared y techo de chapa metálica simple ondulada, lana de vidrio, y acero de pared fina conformado en frío y otros materiales. La calidad del techo y la pared es muy ligera. El peso propio es sólo alrededor de 1/20 ~ 1/30 de la estructura de hormigón armado bajo la misma luz y carga. Debido a la ligereza del tejido, la base se hace más pequeña en consecuencia, y el coste de la base es menor.

(2) El alto grado de industrialización y el corto periodo de construcción
Los principales componentes y accesorios de la estructura del pórtico se fabrican en la fábrica, y la calidad es fácil de garantizar, y la obra es fácil de instalar. A excepción de la construcción básica, no hay ninguna operación en húmedo. Las conexiones entre los componentes son en su mayoría pernos de alta resistencia, rápidos y de fácil instalación.

(3) La disposición de la columna es más flexible
La estructura tradicional de hormigón armado está limitada por el tamaño de los paneles del techo y de las paredes. La distancia entre columnas es en su mayoría de 6 metros. Cuando la distancia entre columnas sea de 12 metros, se necesitarán ménsulas y columnas murales. La pared y el techo del portal marco de acero utiliza placas de metal corrugado, por lo que la disposición de la rejilla de la columna no está limitada por el módulo, y el tamaño de la distancia de la columna se determina principalmente de acuerdo con los requisitos de uso y el principio de la menor cantidad de acero.