De un solo tramo vs. de varios tramos: una guía completa
En la arquitectura moderna, estructuras de acero Se utilizan cada vez más debido a sus excelentes propiedades (alta resistencia, peso ligero, buena resistencia a los terremotos, corto período de construcción y fuerte flexibilidad de diseño) y se han convertido en la forma estructural preferida para muchas fábricas grandes, almacenes y otros edificios.
Entre los diversos tipos de edificios con estructura de acero, las estructuras de acero de un solo tramo y las de varios tramos son dos formas muy comunes, gracias a sus características distintivas y escenarios de aplicación. En proyectos prácticos, elegir entre estructuras de un solo tramo y de varios tramos es una preocupación clave para muchos clientes. Esta elección no solo afecta directamente a la estructura del edificio, sino que también incide en el sistema de grúa y en los costos operativos a largo plazo.
¿Qué es un “span”?
In edificios de estructura de aceroUn "luz" se refiere a la distancia entre los centros de las estructuras portantes (como columnas) en ambos extremos de un componente estructural de acero, generalmente medida en metros. La luz es un indicador fundamental para medir la distribución espacial de las estructuras de acero. Determina el rendimiento de carga y la estabilidad estructural de los componentes. Por ejemplo, 7 luces corresponden a 8 estructuras portantes y 5 luces a 6 estructuras portantes.
En aplicaciones prácticas, los tramos se dividen en dos categorías: tramos ordinarios y grandes lucesEl rango común de luces ordinarias es de 6 a 30 metros, adecuado para plantas industriales comunes. Las luces superiores a 30 metros se clasifican como estructuras de gran luz, comúnmente utilizadas en proyectos especiales o grandes instalaciones públicas.
¿Qué son los de un solo tramo y los de varios tramos?
Estructura de un solo tramo: un marco espacial simple
Un edificio de acero de un solo tramo es un tipo de estructura de acero simple y eficiente. Su estructura básica es relativamente sencilla y consta principalmente de dos columnas y una viga. Estas dos columnas soportan las cargas verticales de la viga superior y de toda la estructura. La viga se extiende entre las dos columnas, soportando diversas cargas de la cubierta y transfiriéndolas a las columnas.
La estructura de un solo tramo puede proporcionar un espacio abierto y sin columnas, sin ninguna columna interna que lo bloquee. Esta espaciosa distribución ofrece gran flexibilidad para el uso funcional del edificio. En algunos casos edificios de la iglesiaLos marcos rígidos de un solo tramo pueden crear espacios interiores altos y sagrados, permitiendo a los fieles participar en actividades religiosas en un ambiente amplio y disfrutar de una atmósfera solemne. En el diseño de edificios de oficinas, estos espacios sin columnas se pueden dividir con flexibilidad según las diferentes necesidades, lo que facilita la creación de áreas de trabajo abiertas, salas de reuniones, etc., para satisfacer las necesidades de flexibilidad y amplitud de las oficinas modernas.
Además, la construcción de estructuras de un solo tramo es relativamente sencilla. Al contar con menos componentes, el proceso de instalación es relativamente rápido, lo que puede acortar eficazmente el plazo de construcción y reducir los costos. Esto las hace ampliamente utilizadas en proyectos que requieren una construcción rápida, como edificios temporales e instalaciones comerciales de rápida construcción.
Estructura de varios tramos: expansión espacial combinada
A edificio de acero de varios tramos Se forma conectando y combinando múltiples pórticos rígidos de un solo vano, expandiéndose conjuntamente para formar un espacio edificado más amplio. Su característica estructural reside en la conexión de vigas de múltiples vanos mediante columnas de soporte internas, formando un sistema estructural continuo. Estas columnas de soporte no solo soportan las vigas, sino que también mejoran la estabilidad y la capacidad de carga de toda la estructura, permitiendo que los pórticos rígidos de múltiples vanos satisfagan las necesidades de edificios de mayor envergadura.
Las columnas de soporte internas de los pórticos rígidos de varios tramos aumentan la resistencia estructural, lo que les permite soportar mayores cargas. En algunos grandes edificios industrialesCon frecuencia, es necesario colocar equipos mecánicos pesados, lo que genera importantes cargas verticales y de vibración. Gracias a su robusto sistema estructural, la estructura rígida multitramo puede transferir eficazmente estas cargas a la cimentación, garantizando así la seguridad de la fábrica. Al mismo tiempo, mediante la correcta disposición de las columnas de soporte, las estructuras rígidas multitramo pueden ampliar la superficie útil del edificio y optimizar el uso del espacio. En el diseño de grandes almacenes, las estructuras rígidas multitramo se pueden dividir con flexibilidad en diferentes áreas funcionales (como áreas de almacenamiento, de clasificación y de pasillos) según las necesidades de almacenamiento y transporte de mercancías, optimizando así el uso del espacio.
Además, los pórticos rígidos de varios tramos también ofrecen ciertas ventajas en el modelado arquitectónico. Mediante el diseño de diferentes combinaciones de tramos y formas de cubierta, se pueden crear diversas apariencias arquitectónicas para satisfacer los requisitos de diferentes estilos arquitectónicos.
Diferencias y conexiones entre estructuras de un solo tramo y de varios tramos
Las estructuras de un solo tramo y las de varios tramos presentan diferencias obvias en varios aspectos. En cuanto a su forma estructural, una estructura de un solo tramo presenta una estructura simple, con un solo tramo y sin columnas de soporte internas. Sin embargo, una estructura de varios tramos consta de varios tramos con columnas de soporte internas, lo que hace que su estructura sea relativamente compleja. En cuanto al sistema de soporte, las estructuras de un solo tramo se basan principalmente en columnas en ambos extremos para soportar las vigas y las cargas de la cubierta, lo que resulta en un sistema de soporte relativamente simple. En las estructuras de varios tramos, además de las columnas en ambos extremos, las columnas de soporte intermedias también desempeñan un papel importante, conformando un sistema de soporte más complejo y estable.
La distribución del espacio interior es otra diferencia importante entre ambos. Dado que las estructuras de un solo tramo carecen de columnas internas, su espacio interior es abierto y continuo, lo que las hace adecuadas para edificios que requieren grandes espacios y gran flexibilidad en la división del espacio. Si bien las estructuras de varios tramos cuentan con columnas de soporte internas, mediante una disposición adecuada de la cuadrícula de columnas y la planificación del espacio, pueden formar múltiples espacios relativamente independientes pero interconectados. Esto las hace adecuadas para edificios que necesitan dividir diferentes áreas funcionales, como grandes fábricas y almacenes.
Sin embargo, las estructuras de un solo tramo y las de varios tramos también comparten muchas conexiones. En cuanto a la selección de materiales, ambas utilizan el acero como material estructural principal. El acero presenta ventajas como alta resistencia, ligereza, buena plasticidad y tenacidad, lo que permite cumplir con los requisitos de las estructuras de pórtico rígido en cuanto a capacidad de carga y deformación. En cuanto a las especificaciones de diseño, ambas deben cumplir con los principios básicos y las normas pertinentes del diseño de estructuras de acero, como Código para el Diseño de Estructuras de Acero (GB 50017-2017). Estas especificaciones y normas estipulan claramente el diseño, el cálculo y los requisitos estructurales de la estructura, garantizando la seguridad y la fiabilidad de ambas formas estructurales.
Además, presentan similitudes en el método de construcción. Los componentes se procesan y fabrican primero en la fábrica y luego se transportan a la obra para su ensamblaje. Este método no solo mejora la eficiencia de la construcción, sino que también garantiza la precisión del procesamiento y la calidad de los componentes. En cuanto al mantenimiento, ambos requieren inspecciones y mantenimiento regulares para evitar la oxidación y la corrosión del acero, garantizando así la vida útil de la estructura.
¿Cómo elegir entre un tramo único y varios tramos?
Requisitos funcionales
Cuando un edificio requiere un gran espacio abierto y sin obstáculos, las estructuras de acero de un solo tramo se convierten en la primera opción. Los estadios son escenarios de aplicación típicos para estas estructuras. Los grandes eventos deportivos requieren un espacio abierto con capacidad para un gran número de espectadores y atletas, y las estructuras de acero de un solo tramo pueden satisfacer fácilmente esta demanda. Por ejemplo, un estadio grande adopta un diseño de estructura de acero de un solo tramo, con un espacio interior abierto y asientos para los espectadores que rodean el campo de competición. Ya sea que albergue partidos de baloncesto y fútbol americano, o eventos como gimnasia y atletismo, puede brindar una excelente experiencia tanto a atletas como a espectadores.
Cuando un edificio necesita dividirse en varias áreas para satisfacer diferentes necesidades funcionales, las estructuras de acero de varios tramos demuestran sus ventajas. Las fábricas integrales suelen incluir múltiples zonas funcionales, como áreas de producción, almacenamiento y oficinas. Las estructuras de acero de varios tramos permiten separar estas zonas funcionales mediante la correcta disposición de las columnas de soporte internas, manteniendo al mismo tiempo la conectividad entre ellas para garantizar la fluidez de los procesos de producción.
Restricciones de las condiciones del sitio
Las condiciones del sitio, como la forma del sitio, el área y el entorno circundante, afectan la idoneidad de los dos tipos de estructura.
Cuando la forma del terreno es irregular o el área es estrecha, las estructuras de acero de un solo tramo se pueden diseñar con flexibilidad según la forma real del terreno. Gracias a su estructura simple, se pueden construir en espacios limitados para satisfacer las necesidades funcionales.
Si el terreno es amplio y regular, las estructuras de acero de varios tramos pueden aprovechar mejor el alto aprovechamiento del espacio. En los grandes parques industriales, los terrenos suelen ser grandes y de forma regular. Las estructuras de acero de varios tramos permiten aprovechar al máximo el espacio del terreno mediante una disposición adecuada de la cuadrícula de columnas para construir fábricas o almacenes a gran escala.
El entorno circundante también influye en la selección de los tipos de estructura de acero. La presencia de edificios altos u otros obstáculos en el terreno puede afectar negativamente la iluminación y la ventilación de las estructuras de acero de un solo tramo. En estos casos, las estructuras de acero de varios tramos pueden solucionar mejor los problemas de iluminación y ventilación mediante la correcta disposición de las columnas de soporte internas y las instalaciones de iluminación y ventilación.
Relación costo-beneficio
La relación coste-beneficio es fundamental a la hora de elegir entre estructuras de acero de un solo tramo y de varios tramos. Cada componente, desde los costes de materiales y construcción hasta los de mantenimiento, requiere un análisis detallado y una adecuada compensación para maximizar los beneficios económicos del proyecto.
Los costos de materiales
En términos de costos de material, las estructuras de acero de un solo tramo suelen requerir acero de especificaciones más altas y mayor resistencia para soportar cargas de mayor alcance, lo que puede incrementar los costos de material. Especialmente para grandes tramos, las estructuras de acero de un solo tramo necesitan usar vigas de acero con secciones transversales más grandes y columnas más resistentes para garantizar la estabilidad estructural. Por el contrario, las estructuras de acero de varios tramos comparten las cargas a través de columnas de soporte internas, por lo que los requisitos de carga para los componentes individuales son relativamente menores. Pueden usar acero de especificaciones más pequeñas, lo que reduce los costos de material en cierta medida. En una fábrica de estructuras de acero de varios tramos, cada tramo es relativamente pequeño, y las cargas en columnas y vigas se reducen en consecuencia. Por lo tanto, se pueden seleccionar especificaciones de acero más económicas, lo que reduce el costo total de adquisición de material.
Costos de construcción
Los costos de construcción también son un factor importante que influye en la selección. La construcción de estructuras de acero de un solo tramo es relativamente sencilla, con menos componentes y una instalación más rápida. Esto puede acortar eficazmente el plazo de construcción y reducir los costos de mano de obra y maquinaria. En proyectos que requieren una construcción rápida, como edificios temporales o instalaciones de socorro ante desastres, las ventajas constructivas de las estructuras de acero de un solo tramo son especialmente notables.
Sin embargo, las estructuras de acero de varios tramos son relativamente complejas. Su construcción requiere mayor trabajo de medición, posicionamiento y conexión, lo que resulta en una mayor dificultad y plazos de construcción potencialmente más largos, lo que incrementa los costos. En la construcción de una gran nave industrial con estructura de acero de varios tramos, es necesario instalar con precisión las vigas y columnas de acero de varios tramos y asegurar conexiones firmes y fiables entre ellas. Esto requiere más tiempo de construcción y técnicos profesionales, lo que resulta en mayores costos de construcción.
Costos de mantenimiento
También deben considerarse los costos de mantenimiento. Las estructuras de acero de un solo tramo presentan estructuras sencillas, lo que facilita considerablemente el mantenimiento. La carga de trabajo de inspección y reparación es reducida, y los costos de mantenimiento son relativamente bajos. Por el contrario, las estructuras de acero de varios tramos tienen más columnas de soporte internas y estructuras complejas, lo que engorda el mantenimiento. Requieren más recursos humanos y materiales, por lo que los costos de mantenimiento pueden ser mayores.
En conclusión, contacte con KHOME desde la fase inicial del diseño de su proyecto. Le recomendaremos la solución adecuada según sus necesidades reales (como requisitos de producción, peso del equipo y utilización del espacio) y coordinaremos con nuestros ingenieros estructurales profesionales para realizar cálculos y verificaciones detalladas.
Opción para almacenes de grandes dimensiones: ¿de un solo tramo o de varios tramos?
Características y requisitos de los almacenes de grandes dimensiones
Un almacén de gran envergadura generalmente se refiere a un edificio de almacén con una envergadura de 30 metros o más. Su característica más destacada es su amplio espacio interior, que permite el almacenamiento de carga a gran escala y una manipulación eficiente.
En cuanto al almacenamiento de carga, los almacenes de gran capacidad deben satisfacer las necesidades de apilamiento de diferentes tipos de mercancías. Los artículos voluminosos, como equipos mecánicos de gran tamaño y materiales de construcción, requieren un espacio abierto para apilarse y facilitar su almacenamiento y recuperación. Para artículos pequeños que requieren almacenamiento clasificado, los almacenes también deben ofrecer una división flexible del espacio para configurar diferentes áreas de almacenamiento.
La manipulación de carga es otra actividad clave en almacenes de gran tamaño. Para mejorar la eficiencia de la manipulación, se suelen utilizar en su interior equipos de manipulación de gran tamaño, como carretillas elevadoras y apiladores. Estos equipos requieren suficiente espacio operativo para mover, girar, cargar y descargar mercancías con libertad. Al mismo tiempo, los almacenes deben diseñar pasillos adecuados para garantizar una manipulación fluida de la carga y evitar atascos o colisiones.
Ventajas y limitaciones de las estructuras de un solo vano en almacenes de gran envergadura
En almacenes de gran envergadura, la mayor ventaja de las estructuras de acero de un solo vano reside en su espacio abierto sin columnas. Esto permite el apilamiento centralizado de mercancías a gran escala y mejora la utilización del espacio. Para equipos de manipulación de gran tamaño, el espacio sin columnas de los almacenes de un solo vano proporciona una amplia zona de operación, lo que permite una manipulación de carga más eficiente. Las carretillas elevadoras pueden moverse libremente dentro del almacén para transportar rápidamente las mercancías a las ubicaciones designadas, lo que mejora significativamente la eficiencia de la manipulación.
Sin embargo, las estructuras de acero de un solo tramo también presentan limitaciones en aplicaciones de almacenes de gran envergadura. Cuando la envergadura es demasiado grande, la estructura de un solo tramo presenta requisitos extremadamente altos en cuanto a materiales y diseño estructural. Para soportar cargas de mayor envergadura, se requiere acero de alta resistencia y alta especificación. Esto no solo incrementa los costos de material, sino que también incrementa la demanda de suministro y procesamiento de acero.
Consideraciones de aplicación de estructuras de múltiples tramos en almacenes de gran envergadura
En almacenes de gran envergadura, las estructuras de acero de varios tramos permiten distribuir eficazmente las cargas mediante la correcta disposición de las columnas de soporte internas. Esto reduce la presión de carga sobre los componentes individuales, lo que permite el uso de acero de menor especificación y reduce los costos de material.
Las estructuras de múltiples vanos también mejoran la flexibilidad del espacio de almacenamiento. Mediante la combinación de diferentes vanos y la disposición de las cuadrículas de columnas, el almacén puede dividirse en diferentes áreas funcionales, como áreas de almacenamiento, áreas de clasificación y pasillos, satisfaciendo así las necesidades de almacenamiento y manipulación de diferentes tipos de mercancías.
Sin embargo, las estructuras de acero de varios tramos presentan algunas deficiencias en almacenes de gran envergadura. La presencia de columnas de soporte internas puede afectar la fluidez de la manipulación de la carga. Al utilizar equipos de manipulación de gran tamaño, se debe tener especial cuidado para evitar colisiones entre el equipo y las columnas, lo que puede reducir la eficiencia de la manipulación y aumentar la dificultad operativa.
Además, el diseño y la construcción de estructuras de acero de varios tramos son relativamente complejos. Durante la fase de diseño, se requieren análisis y cálculos mecánicos detallados para garantizar la seguridad y la racionalidad estructural. Durante la construcción, las columnas y vigas deben instalarse con alta precisión para garantizar la calidad y exactitud estructural. Esto incrementa el costo y el tiempo de diseño y construcción.
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