Diapositiva 1

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LA ESTRUCTURA DE ACERO
UNA ALTERNATIVA CONVENIENTE EN
INSTALACIONES AEROPORTUARIAS
M.I. Héctor Soto Rodríguez
Asesor Técnico AHMSA
Director General CRDIC
[email protected]
México, D.F.
7 de septiembre de 2015
TEMARIO
1. OBJETIVO
2. DEFINICIÓN
3. ESTRUCTURAS DE ACERO PARA HANGARES
DE AVIONES
4. ESTRUCTURAS PARA TERMINALES AEREAS
5. CASO PARTICULAR: NUEVO AEROPUERTO DE
LA CIUDAD DE MÉXICO (NACM)
6. CONCLUSIÓN
OBJETIVO
Presentar las ventajas competitivas de la
estructura de acero en instalaciones
aeroportuarias, en las que se requiere
salvar grandes claros y fuertes volados,
para diversos usos arquitectónicos, con
una sola estructura, con poco material, y
para resguardar una concentración
masiva de usuarios (Estructura grupo A).
Aeropuerto Internacional de Suvarnabhumi, Bangkok, Tailandia
Boceto del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NACM). El proyecto
arquitectónico de una terminal aérea es de los temas más complejos de la Arquitectura. Son
edificios muy importantes, ya que se convierten en las entradas y salidas de ciudades o países.
PUERTAS QUE CONECTAN LA TIERRA CON EL AIRE .
OBJETIVO
En este trabajo se hará referencia
exclusivamente a estructuras de
acero para hangares de aviones y de
terminales aéreas (estaciones aéreas).
DEFINICIÓN
Una TERMINAL AEREA es un lugar específico muy importante de
un AEROPUERTO (ESTACIÓN PARA AVIONES), que se utiliza
para abordar, cargar, y preparar los vuelos nacionales o
internacionales, y que requiere espacios con geometrías y necesidades
arquitectónicas diversas tales como:
Salas de embarque
Estacionamientos
Locales comerciales
Casas de cambio
Hoteles
Restaurantes
Oficinas
Todos estos espacios están dentro de una estructura única.
Anteproyecto de la Terminal 2 de la Ciudad de México. Cortesía Arq. Josefina Rivas Acevedo
Grupo ARQUIDECTURE, Mérida, Yucatán.
Aeropuerto Internacional de Frankfurt, Alemania
Vista general del boceto del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM)
DEFINICIÓN
Aeropuerto Internacional de Zumbi dos Palmares, Brasil. Cortesía Asociación Latinoamericana del Acero
(ALACERO)
Terminal aérea en el Desierto de Atacama, Chile. Cortesía: Asociación Latinoamericana del Acero
(ALACERO). Relativamente cerca de este lugar quedó marcada en la historia de Chile el exitoso
rescate de 33 mineros atrapados en la Mina de San José, Copiapo, a finales del 2010.
Aeropuerto Internacional Pinto Martins, Fortaleza, Estado de Ceará, Brasil
Cortesía: Centro Brasileiro da Construcao em Aco (CBCA)
En el diseño de las terminales aéreas deben resolverse requerimientos espaciales, ambientales, funcionales y
estructurales. Es necesario solucionar los flujos de personas, equipaje, aviones, etc., garantizando la seguridad
de cada uno y evitando cruces en salidas y llegadas a la terminal. Los espacios deben ser acogedores para el
usuario, tanto para los viajeros y los trabajadores
ESTRUCTURAS DE ACERO
PARA HANGARES
DE AVIONES
Las alternativas estructurales tradicionales para los
hangares de aviones se resumen en:
1. Marcos rígidos con columnas y trabes de peralte
variable a dos o varias aguas
2. Columnas y armaduras de celosía (alma vacía)
3. Armaduras espaciales asiladas
4. Estructuras espaciales o tridimensionales
5. Mástiles con tirantes para soporte de
cubiertas ligeras en voladizo
6. Velarias (lonas plásticas)
ESTRUCTURAS HANGARES AVIONES
La estructuración de hangares para aviones es
similar a la de naves industriales de acero.
Se requiere una estructura que salve grandes
claros sin apoyos intermedios, frecuentemente a
base de marcos rígidos con contraventeo
horizontal en cubierta y vertical en varias
crujías para limitar los desplazamientos
laterales ocasionados por viento o sismo.
Las partes que constituyen una nave industrial típica para hangares de aviones son: estructura a base de
marcos rígidos: columnas IR o W, cabezales o trabes principales de peralte variable o armaduras; cubierta
de acero ligera (lámina y montenes o joist ESJ), fachadas a base de montenes (perfiles CF de lámina
doblada), y lámina ligera y contraventeo horizontal en cubierta (ángulos LI) y en las paredes laterales de la
estructura (ángulos, tubos OR o HSS).
ESTRUCTURAS HANGARES AVIONES
En estructuras a base de marcos rígidos, izquierda, suelen emplearse un conjunto de marcos en la dirección
transversal, y la resistencia ante fuerzas horizontales longitudinales se logra por medio de contraventeos
verticales, colocados convenientemente, combinados frecuentemente con los contraventeos horizontales de
cubierta, que sirven también para proporcionar estabilidad lateral a dichos marcos.
ESTRUCTURAS ESPACIALES
Estructuras tridimensionales o espaciales para salvar grandes claros. NO confundirla con la TRIDILOSA
ESTRUCTURAS ESPACIALES
Izquierda, Elementos estructurales básicos modulares de las estructuras espaciales o tridimensionales.
A la derecha, gráfica para el predimensionamiento de este tipo de estructura.
Estructura espacial en cubierta de la Terminal aérea del Aeropuerto Internacional Pinto Martins, Fortaleza
Estado de Ceará, Brasil. Cortesía: Centro Brasileño de la Construcción en Acero (CBCA)
Plantas estructurales de estructuras espaciales o tridimensionales.
Existe una gran cantidad de sistemas de conectores o nudos para la unión de las barras de las estructuras
espaciales (sistema ortz, mero, etc.)
Estructura espacial típica para hangares de aeropuertos.
ESTRUCTURAS DE ACERO
PARA TERMINALES AEREAS
Aeropuerto Internacional de Beijing, China, Arq. Norman Foster
Fuente: The Phaidon Atlas of 21 st Century World Architecture
Estructuras de acero a base de columnas armadas en cajón y armaduras tipo Warren, ambos elementos
estructurales de peralte variable. Aeropuerto Internacional de Suvarnabhumi, Bangkok, Tailandia.
Estructuras de acero reticulares a base perfiles tubulares rolados HSS
Aeropuerto Internacional Santos Dumont, Brasil, el segundo aeropuerto más importante de Rio de
Janeiro, Brasil
Terminal aérea del Aeropuerto Internacional General Mariano Escobedo, Municipio de Apodaca,
Monterrey, Nuevo León. Armaduras de peralte variable, fabricadas con placa.
Modelo matemático tridimensional Terminal Aérea 2, Aeropuerto Internacional de la Ciudad de
México (AICM). Estructura de acero a base de marcos rígidos ortogonales con columnas
armadas, rectangulares, a base de tubos HSS y armaduras principales y secundarias, de grandes
claros tipo Pratt, fabricadas también con HSS. Largueros IR para soportar la losacero tipo
Ternium 25, calibre 22 (anteriormente IMSA, Sección 4).
Proceso constructivo Terminal Aérea 2, Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México. Los
largueros IR soportan los grandes tableros dividiéndolos en sub tableros que trabajan en una sola
dirección y que apoyan el sistema de piso compuesto acero-concreto típico Losacero Ternium 25.
Aspecto general de la fase final de montaje de la estructura de acero de la Terminal aérea del
Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (AICM)
Terminal aérea del Aeropuerto Augusto Severo, Brasil
Fuente: Aco e Arquitetura. Estudo de Edificacoes no Brasil
Terminal aérea del Aeropuerto Augusto Severo, Brasil. Estructura a base de armaduras
de peralte variable tipo Warren, soportadas por columnas armadas en V.
Fuente: Aco e Arquitetura. Estudo de Edificacoes no Brasil
Terminal Aérea Suvarnabhumi, Bangkok, Tailandia.Cubierta soportada por armaduras espaciales
aisladas, fabricadas con perfiles tubulares de sección circular. Resultado: Grata apariencia.
Terminal del aeropuerto Internacional de Vancouver, Canadá.
Columnas tipo árbol para soportar la cubierta y el fuerte volado
ESTRUCTURAS TERMINALES AEREAS
Las armaduras de peralte variable tienen
la ventaja que permiten proyectar
cubiertas
sinuosas,
fuertemente
irregulares, con lo que se enriquece
notablemente la estética de las terminales
aéreas.
Terminal aérea en el Desierto de Atacama, Chile. Cortesía: Asociación Latinoamericana del Acero
(ALACERO)
Aeropuerto Internacional Rey Abdulaziz, Norete de Yida, Arabia Saudita.
Estructuras a base de numerosas velarias.
CASO PARTICULAR:
NUEVO AEROPUERTO INTERNACIONAL
DE LA CIUDAD DE MÉXICO (NAICM)
PUNTOS PARTICULARES DE VISTA DEL AUTOR
Vista general del Boceto del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM)
Norman Foster, el arquitecto mejor calificado a nivel mundial en diseño arquitectónico de
aeropuertos, quien está desarrollando actualmente en México, con el Arq. Fernando Romero el
Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM), un proyecto de vanguardia en
sustentabilidad e innovación tecnológica.
“La mejor arquitectura proviene de una síntesis de
todos los elementos que separadamente la componen e
informan sobre el carácter de un edificio; la estructura
que lo sostiene; los servicios que permiten su
funcionamiento; su ecología; la calidad de la luz
natural; el simbolismo de la forma; la relación entre el
edificio y el entorno o el paisaje urbano; la manera en la
que te mueves a través de él o a su alrededor y, por
último, pero no menos importante, la habilidad para
elevar los espíritus. La arquitectura dirige todas estas
cosas y muchas otras más”.
NORMAN FOSTER
Norman Foster propone un enfoque holístico en el diseño del NAICM. Será un aeropuerto que
motivará la inspiración de otras terminales aéreas del mundo.
CONSIDERACIONES TÉCNICAS
PUNTOS DE VISTA DEL AUTOR
1. La estructura de acero es y será en el
futuro inmediato, el mejor sistema
constructivo. Insustituible para salvar
claros fuertes (grandes áreas) sin
columnas intermedias y aporta además
una estética excepcional que no se puede
lograr con otro sistema constructivo.
Vista general del interior del Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM)
2. La estructura de acero ofrece una
impresionante libertad de expresión
en formas, desde conceptualizaciones
estructurales
tradicionales
hasta
diseños innovadores de vanguardia
muy eficientes y razonablemente
económicos.
El Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM), permitiría mostrar al mundo nuestra
historia e identidad.
Al analizar cuidadosamente el video que
circula actualmente en la red del Boceto
del Nuevo Aeropuerto Internacional de la
Ciudad de México (NAICM), se pueden
inferir
los
siguientes
aspectos
arquitectónicos y estructurales relevantes.
ASPECTOS ARQUITECTÓNICOS ESTRUCTURALES
RELEVANTES
1. Grandes claros, fuertes volados, fachadas y
cubiertas curvas y sinuosas
1.Modulación estructural (repetición de piezas)
2. Forma de trabajo sencilla: fuerzas internas de
tensión y compresión
2. Ligereza de la estructura
3. Mano de obra sencilla calificada
4. Montaje rápido con equipo mínimo
ASPECTOS ARQUITECTÓNICOS RELEVANTES
Los revestimientos translúcidos en combinación con la estructura de acero logran efectos visuales
muy impactantes con una variedad de atractivos colores.
ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES
En general, la ligereza de una estructura de
acero se traduce en EFICIENCIA para
mejorar el comportamiento sísmico bajo
sismos moderados y fuertes.
Además, permite que en la estructura se
generen menores fuerzas de inercia y
consecuentemente, la RESPUESTA SÍSMICA
es baja.
LIGEREZA, GRANDES ESPACIOS, FORMA INUSUAL Y BELLEZA ESTRUCTURAL
A menor peso de una estructura de
acero,
las
oscilaciones
y
las
aceleraciones en el suelo se reducen,
consecuentemente, el riesgo de que
ocurran fallas estructurales o colapso
catastrófico pudiera ser remoto.
La
posibilidad
de
diseñar
CONEXIONES ESTÁNDAR con gran
precisión geométrica reduce el tiempo de
fabricación y de montaje y además,
elimina los errores inherentes de la mano
de obra humana. PROGRAMA TEKLA.
ASPECTOS RELEVANTES ESTRUCTURALES
La construcción con acero no solamente
garantiza un control de calidad desde las
etapas de diseño estructural fabricación y
montaje, sino que también permite la
planeación y el manejo de todas las variables,
para lograr estructuras altamente confiables
de acuerdo con las condicionantes impuestas
en el proyecto arquitectónico.
ASPECTOS RELEVANTES ESTRUCTURALES
De acuerdo con el Arq. Norman Foster, los
sistemas
estructurales
tensionales
corresponden a la forma más eficiente y
adecuada de utilizar el acero en estructuras de
grandes claros, fuertes volados y en cubiertas
ligeras. Este concepto estructural se ha
utilizado en arquitectura desde hace muchos
años y es una aplicación particular de los
puentes colgantes y atirantados.
Las estructuras suspendidas trabajan a tensión axial y adoptan líneas
quebradas, formas poligonales, catenaria (peso propio) o una parábola;
depende de las cargas aplicadas. Cada estructura a tensión conlleva a
otra en compresión (ARCO).
En ambos elementos estructurales las fuerzas
internas son axiales, de TENSIÓN en el caso del
CABLE y de COMPRESIÓN en el ARCO.
Las estructuras más eficientes son las que
trabajan a tensión; luego las que están sometidas
a compresión; finalmente las que están sujetas a
flexión y a flexocompresión (compresión axial y
flexión).
En esta zona del Valle de México, el suelo se caracteriza por ser
excesivamente blando, su capacidad de carga es del orden de 2
a 3 ton/m2. En el caso supuesto de que se construya el NACM
en este sitio, será necesario proponer un sistema novedoso de
inclusión de micropilotes, de 20 cm de diámetro,
convenientemente separados, dispuestos al tresbolillo,
hincados a 15 o 20 m de profundidad,, y posteriormente
efectuar encima de esta “parilla” un mejoramiento de terreno.
Este tipo de cimentación ya se ha utilizado en otras zonas de
suelo blando de la Ciudad de México (Aragón) y en teoría, el
suelo se vuelve más resistente y rígido. El coeficiente sísmico en
esta zona suele ser del orden de 0.45.
CONCLUSIÓN
Dadas las características especiales del “boceto” del Nuevo Aeropuerto de
la Ciudad de México (NACM), edificio de baja a mediana altura y del
sitio(suelo excesivamente blando y zona de alta sismicidad), en el caso
hipotético que se construya la obra por decisión presidencial, la
edificación puede considerarse altamente vulnerable (los efectos sísmicos
y hundimientos regionales pudieran ser críticos, si no se toman decisiones
acertadas y convenientes).
Sin lugar a dudas, los dos problemas mencionados son muy serios y
ameritan una reflexión muy cuidadosa, arduo trabajo de equipo
interdisciplinario y especial atención en la planeación, diseño y
construcción por parte de todos los involucrados en dicho megaproyecto,
especialmente en los aspectos del diseño de la cimentación y de su
estructura de acero. LA SEGURIDAD SISMICA LA GARANTIZAMOS
TODOS O LA VULNERAMOS TODOS.
AGRADECIMIENTOS
A LA FACULTAD DE INGENIERÍA DE LA UNAM
AL COMITÉ
ORGANIZADOR
Y
AL PERSONAL
PARTICULARMENTE:
ING. RAÚL GRANADOS GRANADOS
M.I. OCTAVIO GARCÍA DOMÍNGUEZ
M.I. FERNANDO MONROY MIRANDA
ING. CARLOS ARROYO VEGA
M.I. MIGUEL ÁNGEL RODRÍGUEZ VEGA
ALACERO:
ALBERTO POSE
ARQUIDECTURE:
ARQ. JOSEFINA RIVAS ACEVEDO
CRDIC:
ARQ. MA. ELENA MALDONADO PORRAS
P.A. ANDREA LÓPEZ GONZÁLEZ
DE
APOYO.
MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN
“FELICES FIESTAS PATRIAS”

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