Los almacenes de acero ofrecen mayor espacio interior que las estructuras de hormigón tradicionales. Su diseño flexible y personalizable permite satisfacer las necesidades de diferentes tipos de almacenamiento de carga. Un diseño de almacén de acero racional y eficaz puede mejorar la utilización del almacenamiento y la eficiencia operativa, garantizando una estructura resistente y duradera bajo carga y condiciones ambientales adversas.

Factores clave en el diseño de almacén de acero

1. Selección del emplazamiento

La selección del emplazamiento para un almacén de acero se refiere a la decisión de elegir una ubicación para construirlo en diversas zonas de oferta y demanda. Es un aspecto esencial de la construcción de un almacén de acero e influye directamente en la eficiencia y el coste del almacenamiento.

1.1 Ubicación geográfica y facilidades de transporte

Los almacenes de acero se utilizan para almacenar y distribuir mercancías. La ubicación del almacén debe tener en cuenta el transporte. Debe estar cerca de puertos, centros de tráfico, estaciones de clasificación ferroviaria o aeropuertos, y estar conectado por más de dos medios de transporte.

1.2 Condiciones del suelo

La capacidad portante del terreno del almacén prefabricado de acero determina el diseño de su cimentación. El almacén es un punto de concentración de productos a granel, y estos ejercen una presión considerable sobre el suelo. El terreno no es adecuado para la construcción de almacenes si existen entornos geológicos perjudiciales, como capas de limo, arenas movedizas y capas subterráneas de tierra suelta.

1.3 Factores climáticos y ambientales

Los factores climáticos y ambientales de las diferentes regiones afectarán el diseño de las estructuras de acero. En zonas con fuertes nevadas, se debe reforzar la capacidad portante del techo para evitar el derrumbe del almacén por acumulación de nieve. En zonas con vientos fuertes, se debe adoptar un diseño resistente al viento, como el aumento del número de correas.

2. Diseño estructural y capacidad portante

La clave del diseño de un almacén de acero reside en considerar la capacidad portante y la estabilidad de la estructura para garantizar su resistencia y durabilidad en las condiciones ambientales externas.

2.1 Cálculo de cargas y diseño de seguridad

El cálculo de cargas de almacenes de acero incluye cargas muertas y cargas vivas, así como cargas de viento, nieve y sismo.

Carga muerta: el peso del propio edificio.

Carga viva: cargas variables como carga, personal y equipo.

Las cargas de viento, nieve y sismo se ven afectadas por el entorno externo.

El diseño de almacenes de acero determina el tipo y tamaño de acero adecuados en función de estas cargas para garantizar la resistencia y durabilidad de la estructura.

2.2 Selección del sistema estructural

El sistema estructural de un almacén de acero incluye un pórtico de acero, una cercha y una estructura de armazón.
El pórtico de acero es el sistema estructural más utilizado. Tiene una luz económica de 18 a 24 metros y puede diseñarse con uno o varios vanos. Las cerchas son adecuadas para almacenes con luces muy grandes o diseños ligeros. Las cerchas estándar incluyen las trapezoidales y triangulares. Además, los almacenes de varias plantas utilizan estructuras de armazón.

3. Planificación del espacio y diseño para el ahorro energético

3.1 Distribución interna

Una distribución razonable del almacén debe considerar las áreas de almacenamiento, carga y descarga. El área de almacenamiento debe utilizar palés y estanterías según el tipo de mercancía, y el área de carga y descarga debe reservar suficiente espacio para la operación simultánea de varios camiones.

3.2 Expansión futura

El diseño de los almacenes con estructura de acero también debe contemplar el espacio de expansión para adaptarse al crecimiento futuro del negocio. Se pueden reservar nodos de expansión estructural para conectar las estructuras añadidas posteriormente con la estructura original, creando una estructura global.

¿Cómo diseñar un almacén con estructura de acero?

1. Aclarar las necesidades del cliente

En la etapa inicial del diseño de un almacén con estructura de acero, es fundamental comprender el propósito del almacén, los tipos de mercancías que se almacenarán, las condiciones climáticas locales (p. ej., velocidad del viento, carga de nieve, terremotos), el presupuesto y la necesidad de ampliarlo en el futuro. Mediante una comunicación inicial con los clientes, podemos determinar si el plan de diseño se adapta al funcionamiento del almacén y, al mismo tiempo, mejora los beneficios económicos y la utilización del espacio.

2. Diseño conceptual y planificación del espacio

El diseño conceptual también es el diseño de un esquema de construcción de estructura de acero, que es una parte importante del diseño de un almacén con estructura de acero y determina la forma final del edificio y la distribución general. El diseño conceptual incluye parámetros básicos como la longitud, el ancho, la altura, la separación entre columnas, la luz, la pendiente, las puertas y las ventanas del almacén. La planificación del espacio se realiza simultáneamente, y una planificación razonable del espacio puede satisfacer la capacidad de almacenamiento y la facilidad de transporte del almacén.

3. Análisis estructural y refinamiento de ingeniería

El carácter científico del diseño de almacenes con estructura de acero garantiza la seguridad y estabilidad de la estructura del edificio. Los ingenieros utilizan elementos finitos para el análisis y cálculo estructural, incluyendo el cálculo de cargas, el diseño de resistencia al viento y a los terremotos, la optimización de secciones, etc., para garantizar la rentabilidad y estabilidad de la estructura. Asimismo, se debe considerar la viabilidad del procesamiento y la construcción para asegurar el correcto desarrollo del proyecto.

4. Selección de materiales y componentes

Con base en el análisis estructural del almacén con estructura de acero, seleccione los materiales adecuados. La elección de los materiales determina la rentabilidad y la seguridad del almacén. Los principales materiales para almacenes con estructura de acero incluyen acero estructural (acero en forma de H, acero redondo, acero angular, acero en forma de C/Z), paneles de techo y pared (paneles compuestos, paneles de acero de color), fijaciones, puertas y ventanas.

La elección de los materiales afectará la durabilidad, la rentabilidad y los requisitos de mantenimiento del edificio. Por ejemplo, los aceros de alta resistencia (como Q355B ASTM A992 o S355JR) ofrecen mayor capacidad portante y pueden mejorar la seguridad del almacén; el galvanizado, el tratamiento epóxico y los recubrimientos anticorrosivos de alta calidad ofrecen mayor resistencia a la corrosión y prolongan la vida útil del edificio; los paneles de pared y techo de alta calidad mejoran el aislamiento térmico del edificio.

Además, la selección de materiales también debe considerar las condiciones climáticas locales. Por ejemplo, en zonas costeras, los paneles de techo y pared deben elegir láminas de acero de color aluminio-zinc resistentes a la corrosión para prolongar su vida útil.

5. Cumplimiento de especificaciones y normas

El diseño de almacén de acero debe cumplir con las especificaciones de construcción. La Unión Europea, Estados Unidos y China cuentan con un conjunto completo de especificaciones de construcción. Por ejemplo, el Código de Diseño de Estructuras de Acero GB 50017 de China abarca los requisitos de resistencia de materiales, diseño de nodos y diseño sísmico. El diseño de la estructura de acero, de acuerdo con el código, garantiza su resistencia bajo cargas y condiciones ambientales externas, garantizando así la seguridad de la estructura en su conjunto. Además, se requiere un diseño antiincendios y anticorrosión.

6. Estrategia de diseño sostenible y respetuoso con el medio ambiente

El techo de la nave de estructura de acero es amplio y se pueden instalar paneles solares. Estos paneles pueden proporcionar iluminación para la iluminación, el aire acondicionado y pequeños equipos del almacén, reduciendo así el consumo eléctrico y los costos operativos. Además, se puede diseñar un sistema de recolección de agua de lluvia para recoger el agua de lluvia de canaletas y bajantes mediante dispositivos de filtrado en tanques o depósitos de agua. El agua de lluvia recolectada se puede utilizar para el lavado del suelo y el riego de la vegetación.

7. Entrega del diseño y documentos de construcción

Una vez finalizado el diseño de almacén de acero, se generarán los planos arquitectónicos y estructurales completos. A continuación, se realizará el modelado en Tekla según los planos estructurales. Tekla muestra todos los componentes en 3D. El modelado 3D comprobará si los nodos colisionan, como en el premontaje, para garantizar que todos los componentes diseñados y procesados ​​se construyan sin problemas en obra.

Conclusión

El diseño de almacenes de acero, desde el análisis de la demanda, la planificación estructural y la selección de materiales hasta la protección ambiental, conforma un edificio y un diseño estructural seguros y confiables, de acuerdo con las especificaciones de la construcción y la industria. Un diseño razonable mejora la tasa de utilización de las instalaciones de almacenamiento, ahorra costos de construcción y cumple con los requisitos de desarrollo sostenible de los edificios ecológicos modernos. Al planificar un almacén, debe considerar sus propias necesidades y elegir un plan de construcción adecuado para garantizar la rentabilidad, la durabilidad y la protección ambiental del almacén.