Naves de acero y estructuras
Aquí empieza la estructura calculada. Un porche o una valla se pueden hacer con solución tipo; un pórtico de 18 m de luz, no: allí se dimensionan nieve, viento y estabilidad. Este artículo no sustituye ese cálculo, explica de qué hablar con quien lo firma.
Pórtico, arriostrado y cerramiento
La estructura de una nave es una fila de pórticos iguales cada 4–6 m, correas entre ellos, arriostrado y cerramiento sobre las correas. El pórtico recoge la carga vertical y el viento transversal; el arriostrado la sujeta en sentido longitudinal.
El arriostrado cuesta poco y se tacha el primero: en un plano parece angular fino y prescindible. Es, en realidad, lo único que impide que los pórticos se vayan de lado en dirección longitudinal, como fichas de dominó que solo se mantienen mientras algo las sujeta.
Con qué se cubre la luz
- Pórtico rígido — hasta 12 m; techo limpio sin cerchas, importante en un taller con instalaciones colgadas.
- Pilares con cercha — 12–30 m; con la misma luz la cercha pesa entre una vez y media y dos veces menos que una viga.
- Nave en arco — rápida y barata, pero casi sin altura útil junto a los muros.
- Perfiles ligeros conformados — estructura ligera atornillada; casi no se suelda en obra.
- Cobertizo sin muros — maquinaria, graneles, secado; la mitad de coste que un edificio cerrado.
- Con viga carrilera — el puente grúa cuelga de la estructura, no de los muros; se calcula aparte.
Cerramiento y aislamiento
Una nave fría se cierra con chapa perfilada sobre las correas: basta para dejar fuera el agua y el viento. Una templada se hace con panel sándwich: traen el aislamiento de fábrica y se montan en una sola capa, sin barrera de vapor ni rastreles en obra.
La opción intermedia —«chapa por ahora, ya aislaremos»— conviene evitarla. Aislar por dentro contra chapa fría sin una barrera de vapor en condiciones mete condensación dentro del paquete, y aflora uno o dos años después en forma de regueros de óxido en las juntas.
Nave de estructura metálica: de qué se compone el esqueleto
«De estructura metálica» quiere decir que todo lo que carga es de acero y que fachadas y cubierta solo cierran. Cada elemento del esqueleto tiene un trabajo y una línea en el presupuesto:
- Pilares — bajan la carga a la cimentación y resisten la flexión del viento; apoyan en placas base atornilladas a pernos en las zapatas.
- Dinteles o cerchas — salvan la luz; con los pilares forman el pórtico.
- Correas — vigas de cubierta entre pórticos sobre las que va el cerramiento.
- Largueros de fachada — vigas horizontales a las que se fija la chapa o el panel.
- Arriostramientos — cruces en cubierta y fachadas que sujetan la fila de pórticos en sentido longitudinal.
- Zapatas con pernos — colocados con plantilla, porque un perno desplazado un centímetro no entra en el agujero de la placa.
A diferencia de una nave de arco o de lona, la de estructura permite poner una estantería pegada a la fachada, abrir un portón en cualquier vano y alargar el edificio con otro pórtico sin tocar los existentes.
Qué perfiles y por qué
Para pilares se usan perfiles de ala ancha HEA y HEB: un pilar puede pandear en las dos direcciones y el ala ancha le da rigidez también de lado. Para dinteles, IPE, porque una viga a flexión trabaja sobre todo en un plano y la sección estrecha y alta da la mayor capacidad por kilo. Pesos de las tablas:
- HEA 200 — 42,3 kg/m, HEB 200 — 61,3 kg/m: pilares;
- IPE 240 — 30,7 kg/m, IPE 300 — 42,2 kg/m: dinteles;
- IPE 120 — 10,4 kg/m o tubo 120×60×4 — 10,5 kg/m: correas y largueros;
- tubo 100×100×5 — 14,4 kg/m y 60×60×3 — 5,19 kg/m: cordones y diagonales de la cercha;
- angular L 50×50×5 — 3,77 kg/m: arriostramientos.
Con la misma luz, una cercha pesa entre la mitad y dos tercios de una viga, pero tiene decenas de nudos que ajustar y soldar; por eso hasta 12 m suele ganar el pórtico de alma llena y a partir de ahí la cercha. El peso de cualquier perfil se comprueba en la calculadora de vigas IPE, HEA, HEB.
Uniones y soldaduras: qué se suelda en taller y qué se atornilla en obra
La regla es sencilla: en taller se suelda, en obra se atornilla. Al dintel se le suelda la placa frontal, al pilar la placa base y los rigidizadores, y el pórtico se monta en obra con tornillos. Un cordón de taller se hace en buena posición, bajo techo y con control; uno en altura, con viento y lluvia, no.
Los tamaños de cordón los da el proyecto, pero los límites se ven en la propia sección. El alma del IPE 300 tiene 7,1 mm, así que el límite superior razonable de un cordón en ángulo es 0,7·7,1 ≈ 5,0 mm; un a4 tiene cateto z ≈ 5,7 mm y 0,138 kg de aporte por metro, un a5 — 0,216 kg. Por encima de unos 6 mm de garganta el cordón se da en varias pasadas. En los nudos de la cercha rige el mismo mínimo que en todas partes: cordón resistente no menor de a3 ni más corto de 30 mm. La conversión a ↔ z la da la calculadora del cordón en ángulo.
Orden de fabricación y montaje
- Proyecto — cargas de nieve y viento del emplazamiento, secciones, uniones, planos de taller y relación de acero.
- Cimentación — zapatas con pernos en plantilla; los pernos se replantean antes de hormigonar, porque después solo se puede corregir la placa.
- Fabricación — corte, taladrado, soldadura de placas frontales y de base, protección en taller.
- Primer vano — el montaje empieza por dos pórticos unidos con arriostramientos y correas: ese vano sostiene el resto como una columna vertebral.
- Siguientes pórticos — se añaden al vano arriostrado y se unen con correas; los tornillos se aprietan del todo solo después de aplomar.
- Mortero de nivelación — bajo las placas base, cuando la estructura está a plomo.
- Cerramiento — cubierta, fachadas, remates; solo después portones e instalaciones.
Protección contra la corrosión
La estructura de una nave seca y calefactada se pinta normalmente en taller: imprimación y esmalte o pintura en polvo (3–5 y 7–10 años hasta el primer óxido en exterior). Las naves frías, las agrícolas y las que alojan máquinas con vapor o abonos llevan galvanizado en caliente (más de 25 años), que protege también el interior de los perfiles huecos. Tornillos, tuercas y arandelas deben estar al menos tan protegidos como la estructura: un tornillo negro en una unión galvanizada se oxida el primero.
Errores típicos
- Arriostramientos tachados del presupuesto — el pórtico se sostiene en su plano, pero la fila se tumba a lo largo de la nave.
- Pernos colocados a ojo — la placa no entra en los pernos y en obra se agrandan agujeros con soplete.
- Puente grúa colgado sin recalcular — las vigas carril cambian el trabajo del pórtico y añaden fuerzas horizontales.
- Soldar en obra en vez de atornillar — un cordón en mala posición y sin control en la unión más cargada.
- Aislar por dentro sobre chapa fría — condensación en la fachada y chorretones de óxido al año o a los dos años.
Cómo calcular los materiales: nave de 12×24 m
Nave de 12 m de luz y 24 m de largo: cinco pórticos cada 6 m, pilares de 5 m, cubierta a dos aguas con dinteles de 6,1 m, seis correas por faldón en cada vano, tres filas de largueros en las fachadas largas y cruces de arriostramiento en dos vanos. Es un ejemplo de cálculo de peso, no un proyecto: las secciones para un emplazamiento concreto las elige el ingeniero.
| Elemento | Perfil | Longitud, m | Uds. | kg/m | kg |
|---|---|---|---|---|---|
| Pilar | HEA 200 | 5,00 | 10 | 42,3 | 2115,0 |
| Dintel | IPE 300 | 6,10 | 10 | 42,2 | 2574,2 |
| Correa | IPE 120 | 6,00 | 48 | 10,4 | 2995,2 |
| Arriostramiento | L 50×50×5 | 8,50 | 8 | 3,77 | 256,4 |
| Larguero de fachada | 100×50×4 | 6,00 | 24 | 8,59 | 1237,0 |
| Total | 9177,7 | ||||
| Con margen 5 % | 9637 | ||||
Salen 9178 kg netos y 9637 kg con margen, es decir, unos 33 kg de acero por metro cuadrado de nave. Lo más pesado no son los pórticos sino las correas; por eso la separación de pórticos y el tipo de correa se comparan sobre la estructura completa. Añade tus partidas, cartelas y tornillos en la calculadora de relación de materiales, y deja que el plan de corte reparta correas y largueros de 6 m en barras de 12 m: dos piezas de 6000 mm no caben en una barra de 12 000 mm con un corte de 3 mm, así que la correa se dibuja unos milímetros más corta.
Qué viene después
Un edificio menor del mismo tipo, para uno o dos coches, es un garaje o caseta: las mismas preguntas de forro y ventilación, sin la parte de cálculo. La puerta se elige por el hueco: vea portones y cancelas. Precio, plazos y acabado están en cómo se encarga.
Preguntas frecuentes
¿Pórtico o cercha?
Hasta 12 m compiten los dos: el pórtico rígido deja el techo limpio sin cerchas, la cercha gasta menos acero. Pasados los 12 m la cercha gana casi siempre, porque su canto puede crecer sin que crezca el peso, mientras que en una viga crece toda la sección.
¿Para qué sirve el arriostrado?
El pórtico soporta carga en su plano, pero a lo largo del edificio no soporta nada. El arriostrado —las cruces entre pórticos— impide que la fila caiga longitudinalmente. Es lo primero que se tacha del presupuesto, con el argumento de que «no carga nada», y así es exactamente como se cae una fila de pórticos.
¿Se puede colgar un puente grúa de una estructura ya hecha?
Solo si se calculó para ello. Las vigas carrilera apoyan en ménsulas de los pilares y todo el funcionamiento del pórtico cambia: aparece una carga horizontal por el frenado del carro. Añadir grúa a una nave terminada sin recalcular no es admisible.
¿Qué sale más barato, nave en arco o estructura?
El arco es más barato y más rápido, pero deja poca altura útil junto a los muros: ya no se puede arrimar una estantería. Para almacén eso suele decidir, así que bajo almacenamiento van pórticos rectos y el arco se queda para maquinaria y secado.
¿Qué es una nave de estructura metálica?
Un edificio cuyas cargas las lleva un esqueleto de acero —una fila de pórticos o pilares con cerchas, correas, largueros de fachada y arriostramientos—, mientras que las fachadas y la cubierta de chapa o panel sándwich solo cierran y cuelgan de la estructura. Por eso el cerramiento se puede cambiar y la nave se puede alargar con más vanos. La estructura de una nave se calcula: secciones, arriostramientos y cimentación salen del proyecto del ingeniero.
¿Cuánto acero lleva una nave de 12×24 m?
En el ejemplo de esta página —pórtico de 12 m de luz, cinco pórticos cada 6 m, pilares HEA 200, dinteles IPE 300, correas IPE 120, arriostramientos y largueros— salen unas 9,2 t netas y unas 9,6 t con margen, es decir, unos 33 kg de acero por m² de nave. La cifra cambia con la nieve, el viento, la altura y el puente grúa, así que es un ejemplo de cálculo, no un presupuesto.
¿Qué separación entre pórticos se usa en una nave?
Normalmente 4–6 m. Más separación significa menos pórticos y cimentaciones, pero correas y largueros más pesados, que tienen que salvar la distancia entre pórticos. La separación final la elige el ingeniero comparando el peso de toda la estructura, no el de un pórtico.
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