Hemos comentado que existen distintas maneras de producir un perfil de acero destinado a su uso en la construcción. En el caso de los elementos estructurales destinados a usarse como vigas, dependiendo de las prestaciones estructurales, es posible usar casi todas las formas de fabricación de perfiles existentes. En efecto, perfiles conformados en frío de secciones y espesores usualmente no muy altas, pueden constituir vigas eficientes tanto en forma de perfiles abiertos (perfiles tipo U y/o canales atiesadas, ver más arriba Perfiles Conformados en frío) como en perfiles tubulares de sección cuadrada o rectangular. Son apropiados para edificios de pocas plantas y para edificios construidos en base a una grilla de apoyos no muy distanciada. Hay algunos ejemplos de edificios de altura media construidos casi íntegramente con este tipo de perfiles.
Si se aplica la recomendación de pre dimensionamiento para vigas de alma llena generalmente aceptada de que su altura varía entre 1/20 y 1/30 de la luz que salva, (Borgheresi, Pfenniger; Arquitectura y Acero; Icha 2001; Santiago, Chile) se podrá tener una aproximación a las secciones posibles para determinadas situaciones estructurales. La no mención de los espesores no es un olvido sino deliberada: la “receta” mencionada permite una aproximación dimensional a nivel de anteproyecto pero no permite, en ningún caso, obviar el proyecto de cálculo estructural necesario para asegurar el correcto funcionamiento de toda estructura.
VIGAS LAMINADAS
Los perfiles laminados, en cualquiera de sus denominaciones, son muy adecuados para el uso en estructuras de distinta configuración y dimensión. Desde luego, existen en secciones y dimensiones mayores a los perfiles conformados en frío y en una muy amplia paleta de alternativas. Entre ellas:
Vigas UPN
Se denomina perfil U normal a los perfiles de sección en forma de U. Las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma y las interiores presentan una inclinación del 8% respecto a aquellas (U de caras inclinadas), por lo que las alas tienen espesor decreciente hacia los bordes. Las uniones entre la cara interior del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Las alas tienen el borde con arista exterior viva e interior redondeada. La anchura de las alas está relacionada con la altura nominal mediante la fórmula siguiente: b =h/4 + 25 mm.
Vigas UPE
Se denomina perfile UPE o Perfil U europeo de caras paralelas a los perfiles U cuyas alas son de caras paralelas y que tienen bordes con aristas vivas tanto interiores como exteriores. El encuentro del ala con el alma es redondeado.
Perfil I Normal (IPN)
Se denomina perfil I normal o doble T normal (IPN), al perfil cuya sección tiene forma de I, también denominada doble T. Las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma y las interiores presentan una inclinación del 14% respecto a las exteriores. El resultado es un perfil que tiene alas con sus caras interiores inclinadas que tienen espesor decreciente hacia los bordes. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas y tienen el borde con arista exterior viva e interior redondeada.
Vigas IPE
Se denomina perfil IPE o doble T de caras paralelas, a un perfil de sección en forma de I, también denominada doble T. Las caras exteriores e interiores de las alas son perpendiculares al alma, por lo que tienen espesor constante y caras paralelas. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Las alas tienen el borde con aristas exterior e interior vivas. La relación entre la anchura de las alas (b) y la altura (h) se mantiene inferior a 0,66.
Vigas HEA
Se denomina perfil HEA o viga de ala ancha y caras paralelas, a los perfiles que tienen sección en forma de H. Las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma, por lo que tienen espesor constante y caras paralelas. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Las alas tienen el borde exterior e interior con aristas vivas. El perfil HEA es más ligero, con menores espesores de alma y alas, que el perfil HEB.
Vigas HEB
Se denomina perfil HEB o viga de alas anchas y caras paralelas, a un perfil de sección en forma de H. Las caras exteriores e interiores de las alas son perpendiculares al alma, por lo que tienen espesor constante o caras paralelas. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Las alas tienen el borde exterior e interior con aristas vivas.
También existen las vigas WF o vigas americanas I o H de alas paralelas. Se denominación más frecuente hace referencia a la altura en mm (o en pulgadas) y al peso por metro lineal de perfil en kilos (o libras)
Para el pre dimensionamiento de los perfiles laminados a ser empleados como vigas sirve, en términos generales, la misma fórmula señalada presentemente, con las mismas advertencias respecto de la necesaria concurrencia de un proyecto de cálculo estructural.
VIGAS SOLDADAS
Los perfiles laminados se encuentran en configuraciones muy adecuados para aplicaciones estructurales con una muy amplia gama de aplicaciones en distintos tipos de proyectos.
Sin embargo, es posible que por las exigencias estructurales de algunos proyectos no se encuentren disponibles perfiles laminados en las dimensiones adecuadas al proyecto de cálculo. En tal caso, las soluciones posibles con frecuencia recurren a la fabricación de perfiles especiales, los que se elaboran en talleres a partir de planchas. Es una práctica común y muy conveniente el revisar la disponibilidad local de perfiles laminados antes de iniciar un determinado proyecto. Como se ha comentado, la soldadura (ver uniones y conexiones) otorga una gran rigidez a las conexiones y, si está bien ejecutada, asegura la continuidad estructural del material a costos generalmente razonables. La fabricación de perfiles en base a uniones soldadas ejecutadas en las condiciones controladas de un taller asegura una unión probablemente perfecta y permite diseñar y fabricar los perfiles más adecuados a las exigencias del proyecto de cálculo estructural. No son sólo las condiciones ambientales o ergonométricas en las que trabaja un posible operador o soldador las que hacen eficiente y seguro el trabajo de fabricación en taller. También las tecnologías de corte y soldadura, hoy altamente tecnificadas (desde corte y soldadura por oxiacetileno, corte y soldadura al arco, soldadura por arco sumergido o corte por plasma), permiten configurar los perfiles según requerimiento e incorporarles, en el mismo momento, los elementos complementarios que permitan materializar buenas y eficientes conexiones en terreno.
Es frecuente que proyectos de gran envergadura, como se presentan en puentes o grandes proyectos industriales, recurran a este tipo de soluciones. Hoy en la mayoría de las regiones, el proceso de transformación del acero ha mostrado grandes progresos en los que la tecnificación e industrialización de los procesos de fabricación, de la mano de las tecnologías CAD-CAM, permite soluciones muy eficientes y competitivas.
Otra aplicación de los perfiles soldados es en proyectos que, por decisiones de diseño o por optimización de las estructuras, se recurre a vigas de sección variable. En tales casos, no existe otra alternativa (por el momento, al menos) que recurrir a la fabricación en talleres o maestranzas. En algunos casos, la fabricación de perfiles de sección variable se puede lograr optimizando la sección de una viga laminada. Una variante de esta alternativa la conforman las vigas alveolares y/o perforadas, como las mostradas en el proyecto de Megacentro de Bodegas Cimenta, publicado en este mismo sitio. En la fotografía que sigue se aprecia tanto una sección de viga de sección variable en la llegada al nudo de una viga perforada. A su vez, la solución de la columna y del nudo mismo, está realizada en base a la fabricación soldada en taller.
Megacentro de Bodegas Cimenta