Los edificios de acero prefabricados son una forma asequible de construir almacenes, fábricas, escuelas, edificios de oficinas, graneros, restaurantes y otros tipos de construcciones. Los edificios de acero pueden tener muchas apariencias diferentes. Por ejemplo, el exterior puede cubrirse con ladrillo, revestimiento PBR, estuco, madera u otros materiales. Por otro lado, los edificios de ladrillo y mortero o bloque de hormigón (CMU) requieren más mantenimiento y no son tan fuertes ni duraderos como los edificios de acero.
Este capítulo presentará una comparación entre los edificios de acero, los edificios de ladrillo y mortero, y los edificios de bloque de hormigón.
Breve Historia de los Edificios de Ladrillo y Albañilería
A lo largo de los años, los ladrillos se utilizaron para construir casas y edificios, incluyendo muchas construcciones emblemáticas como el Coliseo en Roma, el Taj Mahal y las Pirámides de Giza.
Inicialmente, se necesitaba el calor del sol para fabricar ladrillos. Las personas mezclaban tierra, arcilla, paja o estiércol y luego horneaban la mezcla al sol. Finalmente, cortaban formas de ladrillos o utilizaban moldes simples para darles forma. Sin embargo, alrededor del año 3500 a.C., las personas comenzaron a cocer los ladrillos en hornos, lo que permitió su uso en climas fríos y expandió el arte de la fabricación de ladrillos en el mundo antiguo.
Más tarde, los constructores idearon edificios con paredes huecas para evitar la entrada de agua. Una pared hueca consiste en al menos dos ladrillos gruesos con un espacio de aproximadamente dos pulgadas entre ellos, permitiendo que el agua que atraviesa la primera capa se drene. Este diseño de vacío en los ladrillos dio paso al desarrollo de las unidades de mampostería de concreto (CMU).
La fabricación temprana de ladrillos requería extraer arcilla del suelo y usar combustibles fósiles para alimentar los hornos, lo que liberaba grandes cantidades de gases de efecto invernadero y dañaba los recursos naturales. Esto llevó a la industria del ladrillo a adoptar métodos más ecológicos, como el uso de gas natural y aserrín.
Hoy en día, se emplean cemento, arena, grava o agregados livianos para fabricar ladrillos. Además, se utilizan temperaturas más altas (2000 grados Fahrenheit) para hacerlos más fuertes y duraderos. Las mejoras en las técnicas de fabricación han permitido que los ladrillos sean resistentes al fuego, a los terremotos y al ruido.
Breve Historia de los Edificios de Acero Estructural
Los edificios de acero prefabricados están compuestos principalmente por componentes de acero primario y secundario. Estos componentes se diseñan a medida y se ensamblan mediante pernos en el sitio de construcción.
A finales del siglo XIX, el inventor Sidney Thomas desarrolló un método para eliminar el fósforo del acero, mejorando su rendimiento y reduciendo su costo. Este fue el inicio de la construcción moderna en acero. El edificio Rand McNally de diez pisos en Chicago fue el primero en tener un marco completamente hecho de acero. A medida que las empresas continuaron avanzando en la producción y tecnología, la resistencia de los edificios de acero aumentó significativamente.
Hoy en día, elegir un producto de acero de alta calidad, como los de Xinguangzheng, puede ayudarte a ahorrar en construcción, energía, reparaciones y mantenimiento. Los edificios de acero prefabricados ofrecen a arquitectos y constructores una amplia gama de opciones, permitiéndoles diseñar exteriores e interiores atractivos y funcionales.
Más información: Introducción a las Estructuras de Acero
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Bloques de Hormigón o Unidades de Mampostería de Concreto (CMU)
Los bloques de hormigón se introdujeron por primera vez en 1830. Sin embargo, no fue hasta mediados del siglo XX que comenzaron a utilizarse en grandes cantidades en los Estados Unidos. Estos bloques están hechos de materiales como cemento, cuarzo y agua, y su forma puede mantenerse intacta durante décadas.
Además, los bloques sólidos o huecos vienen en diferentes tamaños y, generalmente, tienen dos o tres cavidades o núcleos que los hacen más fáciles de transportar. Para fortalecer la pared, los constructores pueden llenar los huecos con lechada o concreto.
Los bloques de hormigón son resistentes y versátiles, lo que los convierte en una opción común para diversas aplicaciones de construcción. Sin embargo, en comparación con el acero, requieren más mantenimiento y no son tan duraderos frente a condiciones climáticas extremas o plagas.
Comparación de Propiedades Estructurales
¿Qué materiales de construcción son mejores? Esto generalmente depende de su costo, la resistencia de la estructura a las cargas, el tamaño del edificio y el propósito de la construcción.
Afortunadamente, la industria de materiales de construcción se ha desarrollado y estandarizado. Esto ha permitido aplicar procedimientos de control de calidad a los materiales estructurales. Las inspecciones y pruebas deben realizarse de acuerdo con los estándares nacionales y métodos de prueba científicos. El Capítulo 17 del IBC de 2021 establece estándares para la calidad, la mano de obra, los materiales de construcción y el ensamblaje.
Más información: ¿Qué es la capacidad de carga estructural?
Densidad de los materiales de construcción
La densidad de un material (kg/m³ o lb/ft³) afecta su resistencia, conductividad térmica y eléctrica. A mayor densidad, el material es más compacto y más resistente a fuerzas externas. Por otro lado, una mayor densidad reduce la conducción térmica.
- Acero: 490 lb/ft³ (7850 kg/m³)
- Ladrillo: 100-112 lb/ft³ (1600-1800 kg/m³)
- Bloque de Hormigón: 85-140 lb/ft³ (1361-2243 kg/m³)
Resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión mide la capacidad de un material para soportar presión y cargas. Es crucial en zonas propensas a terremotos o climas extremos.
- Acero: 50,000 psi (345 MPa)
- Ladrillo: 1,000-2,000 psi (7-14 MPa)
- Bloque de Hormigón: 2,489 psi (175 MPa)
Resistencia a la tracción
La resistencia a la tracción mide cuánto puede estirarse un material antes de romperse. Cuanto mayor sea esta resistencia, mejor será el material para soportar fuerzas.
- Acero: 50,000 psi (350 MPa)
- Ladrillo: 1,000-2,000 psi (0.35-2.1 MPa)
- Bloque de Hormigón: 300-700 psi (2-5 MPa)
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Proceso de construcción y comparación de costos
Es esencial comparar los precios de diferentes materiales como parte del proceso de construcción, especialmente al seleccionar la envolvente del edificio. Esto garantiza que los materiales cumplan con los requisitos de estilo, función y presupuesto del proyecto.
Estructuras de acero prefabricadas
Los edificios de acero prefabricados ofrecen ventajas significativas:
- Incluyen el techo, a diferencia de las construcciones de ladrillo o bloque de hormigón.
- Los sistemas de construcción de acero son más fuertes y menos costosos en materiales y herramientas que los edificios de ladrillo o concreto.
- Los edificios de acero prefabricados reducen significativamente el tiempo de construcción, ahorrando tiempo y costos de mano de obra.
- Las estructuras de acero requieren menos trabajadores especializados, lo que hace que la construcción sea más económica.
- La finalización rápida también reduce los costos de financiamiento interino y seguros de riesgo del constructor.
Costos: Albañilería vs Edificios de Acero
- Construir un muro de bloques de hormigón o un muro de concreto prefabricado tiene costos similares, pero el concreto vertido es más caro y requiere más trabajo.
- Los edificios de ladrillo y mortero requieren diseños arquitectónicos y de ingeniería separados, lo que aumenta el costo en un 15%.
- Los ladrillos son porosos y susceptibles a cambios de temperatura y humedad, lo que puede provocar corrosión por agua y crecimiento de moho, afectando la salud y la estructura del edificio.
Costos: Bloques de Hormigón vs Edificios de Acero
- Las estructuras de hormigón pesado requieren mantenimiento a largo plazo para prevenir moho y desgaste.
- Las estructuras de acero son más ligeras, mientras que las de hormigón requieren soportes más gruesos y costosos para mantener la estabilidad.
Decoración de Estructuras de Acero Prefabricadas con Revestimientos Modernos o Albañilería
El material exterior que utilices en un edificio de acero prefabricado dependerá de su apariencia, funcionalidad y costo. Por supuesto, también debes considerar las condiciones climáticas de tu región. Afortunadamente, existen muchas opciones de revestimiento disponibles para edificios de acero preingenierizados.
Agregar capas de ladrillo (piedra o roca) a un edificio metálico puede darle un aspecto clásico y tradicional con ladrillo rojo o cualquier otro color que se adapte a tu estilo. Además, el revestimiento de ladrillo es superior al ladrillo real en muchos aspectos. Por ejemplo, es más ligero, más resistente a los daños por agua y más fácil de diseñar.
También puedes utilizar paneles de carga tipo purlin en el exterior de los edificios de acero prefabricados. Estos paneles pueden prolongar la vida útil de las paredes, techos, dinteles y aleros, reducir los costos y ofrecer aislamiento contra el aire y el agua. Las láminas están disponibles en una amplia gama de colores en el mercado. Además, estos paneles pueden superponerse para crear uniones de metal a metal fuertes, lo que garantiza que la fachada instalada sea resistente a la intemperie.
Más información: ¿Qué es un Purlin Metálico?
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Los edificios de acero fabricados por Xinguangzheng son fuertes, duraderos, de larga duración y requieren poco mantenimiento. Los edificios de acero tienen muchas ventajas, como ser resistentes, fáciles de construir y con baja intensidad de mano de obra. Por lo tanto, los edificios de acero representan una gran oportunidad para los constructores.
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