¿Qué es un pórtico de acero? Una guía completa

¿Qué es un pórtico de acero?

Un pórtico de acero es un sistema estructural formado por pilares y vigas de acero. Su nombre se debe a la forma que adopta. Cuando las dos columnas verticales y las dos vigas inclinadas se unen, la estructura se asemeja a una gran puerta o "portal."

Lo más destacado del pórtico de acero es su capacidad para crear grandes luces libres. Esto significa que se obtiene una gran área abierta dentro del edificio sin pilares que bloqueen el espacio. Por este motivo, los pórticos se utilizan habitualmente en almacenes, fábricas y granjas. Además de fuertes, los pórticos de acero son rápidos de construir y rentables. ¿Cómo? 

La mayoría de las piezas se fabrican en fábricas y se transportan a la obra. Después, sólo hay que ensamblar esas piezas in situ con tuercas y tornillos. Esto acelera la construcción, reduce los costes de mano de obra y le ayuda a empezar antes su negocio. Por eso los pórticos de acero se han convertido en una opción popular para muchos sistemas de construcción en todo el mundo. 

Componentes principales de un pórtico de acero

Un pórtico de acero es una estructura de construcción muy estable, duradera y resistente. Para garantizar todo esto, consta de varios componentes clave. Veamos cuáles son las partes clave de un pórtico de acero que forman una edificio con estructura de acero. 

• Columnas: Son los elementos verticales de acero situados a cada lado del edificio. Soportan las vigas del tejado y transmiten las cargas a los cimientos.
• Vigas: Las vigas son las vigas inclinadas que forman el tejado. Se unen en la parte superior y forman el ángulo o inclinación del tejado.
• Ancas: Las cartelas son zonas engrosadas o reforzadas. Están presentes en la unión entre el dintel y la columna, manejan las fuerzas de flexión y refuerzan el armazón.
• Apex: El vértice es el punto central superior de la estructura donde se unen los dos cabrios. Es el punto donde el cabrio izquierdo y el derecho se unen para formar el ángulo superior del edificio. 
• Purlins: Las correas son elementos horizontales de acero que se instalan a lo largo de las vigas. Esta pieza soporta las láminas del tejado y transfiere la carga al armazón principal.
• Girts: Las vigas son elementos horizontales de acero fijados a los pilares. Su función principal es soportar los paneles de las paredes del edificio. 

Cómo se construye un pórtico de acero: Proceso paso a paso

Construir un pórtico de acero no es tan sencillo como parece. Se realiza mediante una serie de pasos organizados. Para aclararlo, veamos cómo se construye un pórtico de acero, paso a paso.

1- Preparar el terreno y construir los cimientos

El primer paso en la construcción de un pórtico de acero es preparar la obra y construir unos cimientos sólidos. Unos cimientos adecuados son cruciales porque soportan todo el peso de la estructura de acero. Así que, en primer lugar, la preparación de la obra comienza con la limpieza del terreno de árboles, rocas, escombros y cualquier otro obstáculo. A continuación, se nivela y compacta el terreno para distribuir el peso uniformemente. 

A veces, se añade o retira tierra adicional para conseguir una base plana y sólida. Una vez preparado el terreno, la siguiente tarea es construir los cimientos. En el caso de los pórticos de acero, los cimientos suelen ser de hormigón armado. Curiosamente, el hormigón en sí es resistente a la compresión. Cuando se combina con barras de refuerzo de acero, se vuelve más resistente. 

Durante la construcción de los cimientos, se colocan pernos de anclaje en el hormigón. Estos pernos sujetan firmemente los pilares de acero. Sin embargo, al instalar estos pernos, recomiendo medir cuidadosamente sus posiciones. Incluso un pequeño error puede dificultar el posterior montaje de los pilares y comprometer la estabilidad del edificio. Una vez asentados los cimientos y fraguado el hormigón, los pilares de acero se erigirán sobre una plataforma sólida. 

2- Instalar los pilares de acero

Una vez que la cimentación está lista y completamente curada, el siguiente paso es instalar el columnas de acero. Estos pilares verticales son la columna vertebral de un edificio de pórticos. ¿Por qué? Soportan todo el peso del tejado y transfieren las cargas de forma segura hasta los cimientos. Para instalar los pilares de acero, primero se elevan cuidadosamente con grúas. 

Se colocan con precisión en la parte superior de los pernos de anclaje que colocó antes en los cimientos. En este punto, la precisión es fundamental, ya que incluso una pequeña desalineación puede afectar al ensamblaje de todo el pórtico de acero. Por lo tanto, utilice cintas métricas y plomadas para asegurarse de que cada columna esté perfectamente vertical. Una vez que las columnas están en posición, se apoyan temporalmente utilizando puntales o tirantes. 

Esto se hace para comprobar la alineación antes de la soldadura permanente. Una vez comprobada la alineación, los pilares se atornillan o sueldan a los pernos de anclaje de los cimientos. En esta fase, los trabajadores también se aseguran de que la separación entre pilares cumple los requisitos de diseño. 

3- Montar y levantar las vigas

Una vez que los pilares de acero están firmemente colocados, el siguiente paso es montar y levantar los cabrios. Los cabrios son horizontales o ligeramente inclinados vigas de acero que conectan la parte superior de las columnas. En realidad, estos cabrios crean la estructura de pórtico del tejado de los pórticos de acero. Por lo general, los cabrios se prefabrican en una fábrica. 

Esto significa que se cortan, moldean y perforan antes de llegar a la obra. En la obra, los trabajadores sólo tienen que colocar las secciones de las vigas en el suelo y unirlas mediante pernos o soldadura. Esta soldadura da la forma completa del cabrio de cada estructura. Después de ensamblar las vigas en el suelo, las grúas las elevan hasta su posición sobre las columnas. 

Aquí, las vigas deben alinearse perfectamente con la parte superior de las columnas y el vértice. Una vez que las vigas están correctamente alineadas, se utilizan soportes provisionales y cuerdas de seguridad para mantenerlas firmes. Después, se atornillan a los pilares. Sin embargo, esta conexión entre el cabrio y la columna debe ser muy rígida para resistir la flexión y la rotación. 

4- Añadir arriostramientos, correas y vigas

Una vez montada la estructura principal del pórtico (pilares y cabrios), el siguiente paso consiste en añadir arriostramientos, correas y vigas. En esencia, estos elementos hacen que el edificio sea fuerte, estable y esté listo para sostener el tejado y los paneles de las paredes. Así pues, primero se añaden los arriostramientos. El arriostramiento consiste en elementos de acero diagonales u horizontales que conectan los pilares y las vigas. 

Su función principal es evitar que el armazón se balancee o se tuerza debido al viento u otras fuerzas. Se utilizan principalmente dos tipos de arriostramiento. El primero es el arriostramiento del tejado, instalado a lo largo de las vigas. El segundo es el arriostramiento de las paredes, que conecta los pilares a lo largo del edificio. Una vez añadidos los arriostramientos, es hora de instalar las correas. Correas son elementos horizontales de acero que atraviesan las vigas. 

Sirven de soporte para las chapas del tejado y distribuyen la carga uniformemente a la estructura principal. Después de las correas se instalan las vigas. Las vigas son similares a las correas, pero se instalan sobre pilares para soportar las paredes. Los paneles o revestimientos de las paredes se fijan a las vigas, lo que ayuda a que las paredes se mantengan rectas y fuertes. Las vigas también transfieren las cargas de viento de los paneles de las paredes a la estructura principal de acero. Esto garantiza la estabilidad del edificio incluso con vientos fuertes. 

5- Instalar láminas de techo y pared

El último paso en la construcción de un pórtico de acero es instalar el tejado y las chapas de las paredes. Este paso consiste en proteger el pórtico de acero. Las láminas del tejado incluyen aislamiento, capas impermeables y características para la nieve y los cambios de temperatura. Todo depende de lo que necesite. En primer lugar, las chapas del tejado se fijan a las correas instaladas en el paso anterior. 

Al fijar las láminas del tejado, hay que asegurarse de que no queden huecos, que los solapamientos sean correctos y que todas las fijaciones estén bien sujetas. Una vez instaladas las chapas del tejado, las chapas de las paredes se fijan a las vigas a lo largo de los pilares. Estos son los paneles metálicos que cubren los laterales del edificio. Las chapas de pared se fijan a las vigas (soportes horizontales de los pilares). 

Deben alinearse correctamente y fijarse con firmeza para que no se suelten. Si el edificio necesita puertas, ventanas o respiraderos, se añaden durante la instalación de las láminas de las paredes. Una vez instaladas todas las láminas del tejado y las paredes, el edificio queda totalmente cerrado y funcional. En esta fase se realizan los últimos ajustes, sellados y retoques finales. Una vez completado este paso, el edificio de estructura de pórtico de acero está listo para su uso. 

Tipos de pórticos de acero

Los pórticos de acero no son todos iguales; son muy versátiles. En función del diseño, la forma del tejado y el tamaño, existen varios tipos de pórticos de acero. Cada uno de ellos está diseñado para satisfacer necesidades específicas. Vamos a explicar los principales tipos de pórticos de acero. 

1- Pórtico de una sola hoja

Un pórtico de un solo vano es el tipo más sencillo de pórtico de acero. Consiste en un único pórtico continuo que abarca toda la anchura del edificio. Esto significa que los pórticos de un solo vano no contienen pilares internos. Esto crea un gran espacio abierto en el interior del edificio, ideal para el almacenamiento y la circulación. 

La estructura principal del pórtico de un solo vano está formada por dos pilares verticales y dos cabrios inclinados. Estas vigas y columnas están unidas en la parte superior por una junta rígida, formando la característica forma de pórtico. Los pórticos de un solo vano suelen utilizarse en edificios de tamaño pequeño y mediano. Son muy rentables porque se necesitan menos materiales y la construcción es más rápida. 

2- Multi-Span Portal Frame

Un pórtico de varios vanos es un tipo de pórtico de acero que tiene más de un vano. Esto significa que incluye columnas internas para soportar el tejado a lo largo de distancias mayores. A diferencia de los pórticos de un solo vano, los pórticos de varios vanos dividen el edificio en secciones. La estructura principal de un pórtico de varios vanos está formada por varios pórticos conectados uno al lado del otro.

Para sostener las vigas, hay algunas columnas internas. Estas columnas internas refuerzan la estructura y le permiten soportar cargas más pesadas. Por eso se utilizan en grandes fábricas, plantas industriales, almacenes y hangares de aviones. Sin duda, los pórticos de varios vanos requieren más materiales y tiempo de construcción. Sin embargo, debido a su mayor resistencia, son esenciales para los edificios de carga.

3- Marco de pórtico monoposte

Un pórtico de una vertiente es otro tipo de pórtico de acero en el que el tejado sólo tiene una vertiente. Como sabe, en los pórticos de acero anteriores suele haber dos cabrios inclinados. Pero en los pórticos de una vertiente, sólo hay un tejado inclinado. Esto significa que el tejado se eleva de un lado a otro del edificio, creando un tejado inclinado. 

Esta pendiente única permite drenar fácilmente el agua de lluvia y la nieve. ¿Cómo? El agua fluye de forma natural desde el lado más alto hacia el lado más bajo del tejado. Por eso los pórticos de una sola vertiente se utilizan para ampliaciones, cocheras o cobertizos. Además, a pesar de tener una sola pendiente, el armazón sigue siendo resistente gracias a las uniones rígidas de los cabrios. 

4- Marco de pórtico cónico

Un pórtico cónico es aquel en el que los pilares están inclinados o son cónicos. Esto significa que no son perfectamente verticales. Las columnas se inclinan ligeramente hacia fuera o hacia dentro, y las vigas se ajustan en consecuencia para formar un armazón fuerte y rígido. Este diseño crea un aspecto estético y moderno y también puede mejorar la eficiencia estructural. 

Así, los pórticos cónicos se utilizan a menudo en grandes naves industriales y salas de exposiciones, donde la apariencia importa más. Desde un punto de vista estético, las columnas inclinadas también pueden soportar cargas más pesadas gracias a las columnas internas. Estas columnas son menos numerosas, lo que garantiza más espacio de almacenamiento y movimiento sin dejar de ser duraderas.

5- Pórtico de vigas curvas

Algunos pórticos de acero están diseñados con techos curvos en lugar de rectos. Este tipo se denomina pórtico curvo o de arco. En este tipo, las vigas forman un arco suave, mientras que las columnas pueden permanecer rectas. La curva da al edificio un aspecto moderno y le ayuda a soportar mejor el viento y la nieve. 

El agua de lluvia y la nieve se deslizan de forma natural por el tejado en lugar de quedarse en la parte superior. Esto reduce el peso y la presión sobre el techo, ayudando a que la estructura dure más y haciéndola más segura. El arco también ofrece más espacio para la cabeza en el centro, lo que resulta útil para maquinaria alta, vehículos o grandes estanterías de almacenamiento. 

Ventajas y desventajas de los pórticos de acero

Como he dicho antes, los pórticos de acero se utilizan mucho. Sin embargo, como cualquier sistema de construcción, tienen ventajas e inconvenientes. Antes de tomar una decisión definitiva sobre su elección, echa un vistazo a los pros y los contras de un pórtico de acero.

Ventajas	Desventajas
Vanos anchos y despejados	Coste inicial elevado
Resistente y duradero	Problemas de temperatura del acero
Rápido de construir	Propenso a la corrosión
Rentabilidad a largo plazo	Necesita mano de obra cualificada/equipos
Diseño flexible	Variedad arquitectónica limitada
Bajo mantenimiento (con revestimiento)	Requiere una base adecuada

Conclusión

Los pórticos de acero son uno de los sistemas de construcción más populares y fiables de la actualidad. Proporcionan estructuras fuertes y estables que pueden abarcar grandes espacios abiertos sin columnas internas. El espacio interior diáfano y abierto ofrece flexibilidad para el almacenamiento y diversas actividades laborales. Por eso estos pórticos de acero son una opción ideal para almacenes, fábricas, talleres y hangares. 

Lo que hace especiales a los pórticos de acero es su versatilidad. Estos pórticos de acero están disponibles en varios tipos, como se explica en este artículo. Todos estos tipos tienen diseños específicos para satisfacer las necesidades de proyectos concretos. Además, los pórticos de acero son muy rentables. La mayoría de sus componentes son prefabricados. Esto acelera la construcción y reduce los costes de mano de obra.