Un edificio de acero es tan bueno como cimentación para edificios de acero se apoya. El marco puede estar perfectamente diseñado, pero si la base es del tipo equivocado, demasiado delgada o los pernos de anclaje están fuera de posición, el edificio no funcionará y, en una estructura prefabricada, es posible que ni siquiera se pueda atornillar. La base también está fuera del kit del edificio: se diseña y construye localmente, lo que la convierte en la parte que los compradores cometen más a menudo un error. Esta guía explica los principales tipos de bases, las especificaciones de losas y cimientos que importan, la conexión de los pernos de anclaje que une todo y quién es responsable de qué.

¿Los edificios de acero necesitan cimientos?

Sí, siempre. Una estructura de acero es ligera para su tamaño, lo que la hace especialmente sensible a la succión del viento, por lo que la cimentación cumple tres funciones a la vez: anclas la estructura contra fuerzas de viento y sísmicas, esta transferencias las cargas concentradas en cada columna hacia el suelo, y usualmente provee el suelo Trabajas. Si te la saltas o la construyes deficientemente, el edificio puede moverse, agrietarse o levantarse en una tormenta. La cimentación adecuada depende del tamaño y uso del edificio, del suelo y del clima.

Los principales tipos de cimentaciones para edificios de acero.

Cuatro sistemas de cimentación cubren la gran mayoría de las construcciones de acero:

• Losa sobre el terreno — una losa de hormigón armado vertida sobre una base de grava compactada, con bordes engrosados que actúan como cimientos bajo las columnas. La losa es tanto cimentación como suelo. Es la opción más común para almacenes, talleres y edificios agrícolas en terrenos estables y con buen drenaje.
• Pilar y viga de cimentación — Pilotes de hormigón llevan cada columna hasta terreno firme, unidos bajo el nivel del suelo por vigas de atado. Se adapta a suelos pobres o secos, terrenos inclinados y edificios al aire libre, y la profundidad ayuda a resistir la succión del viento. Cuesta más, pero es más fiable y versátil.
• Perímetro / muro de contención — un muro vertido alrededor del borde del edificio con zapatas que se extienden por debajo de la línea de helada, usualmente combinado con una losa flotante o pilotes, con columnas que apoyan sobre pilastras. Es la solución estándar en climas fríos.
• Pilotes o pilas perforadas — cimentaciones profundas para suelos muy pobres o cargas pesadas, donde la carga debe trasladarse a una capa firme muy por debajo de la superficie.

Una más a saber: en suelos arcillosos expansivos (que se hinchan y encogen con la humedad), un losa postensada con cables de acero tensados se usa a menudo para resistir el agrietamiento.

Qué cimientos para qué trabajo

¿Qué tan gruesa debe ser la losa y qué tan profundos los cimientos?

Para una losa sobre el terreno, las cifras de trabajo están bien establecidas, aunque su ingeniero establece las cifras finales para las cargas reales:

• Espesor de la losa — entre 4 y 6 pulgadas (100-150 mm) para edificios agrícolas y comerciales ligeros; de 6 a 8 pulgadas (150-200 mm) donde haya carretillas elevadoras, equipos pesados o tráfico de vehículos.
• Soportes de borde engrosado — típicamente de 12 a 18 pulgadas de profundidad donde aterrizan las columnas, para distribuir la carga en el suelo.
• Base y barrera — 4–6 pulgadas de grava compactada para drenaje, una barrera de vapor debajo de la losa y refuerzo en toda su extensión; el aislamiento debajo de la losa se agrega en climas cálidos o fríos.
• Profundidad de cimentación vs heladas — las zapatas y los muros perimetrales deben llegar debajo de la línea de helada. Esa profundidad varía enormemente según la región —desde prácticamente cero en climas cálidos hasta aproximadamente 1,5 metros (unas 60 pulgadas) en los más severos—, por lo que esto lo establece el código local, no una regla general.

Pernos de anclaje: la conexión que lo hace o lo rompe

Los pernos de anclaje son donde el edificio se une a la cimentación y transmiten las fuerzas del viento y sísmicas del marco al concreto. Dos cosas importan más. Primero, cantidad y diseño: OSHA ahora requiere un mínimo de cuatro pernos de anclaje por columna (antes se aceptaban dos), y el tipo, diámetro y longitud deben ser dimensionados por un ingeniero estructural con licencia, no adivinados. Segundo, posiciónEl acero prefabricado tiene tolerancias muy estrictas, por lo que si los pernos de anclaje se colocan incluso con una pulgada de desfase, la placa base de la columna no encajará. Siempre coloque los pernos utilizando la plantilla de pernos de anclaje del fabricante antes de verter el concreto. Este único detalle causa más retrasos en la obra que casi cualquier otra cosa.

¿Quién lo diseña y quién paga?

Esta es la parte que los compradores entienden mal con más frecuencia: el la cimentación no está incluida en el precio de la estructura de acero. El proveedor de edificios diseña la estructura y proporciona los datos para los cimientos —las cargas de reacción de las columnas y el plano y plantilla de los pernos de anclaje—, pero el cimiento en sí lo diseña un ingeniero estructural local según su terreno y las normativas, y lo vierte un contratista local de hormigón. Dado que los cimientos de edificios de acero son diferentes de los cimientos ordinarios, merece la pena pedirle a su ingeniero que siga las prácticas de la publicación de referencia del sector, la “Foundation and Anchor Design Guide for Metal Building Systems” (Newman, McGraw-Hill, 2013).

Así es exactamente como funciona VIKKINS: suministramos el edificio de acero diseñado y los planos completos de cimentación y pernos de anclaje que su ingeniero local necesita, para que las dos mitades encajen perfectamente en el sitio. Para saber cómo se dimensiona la estructura sobre la cimentación, consulte nuestra guía sobre espacios de almacén de acero, o explora el sistema de estructura de acero detrás de nuestros edificios.

Preguntas frecuentes

¿Necesitan los edificios de acero una cimentación de hormigón?

Sí. Incluso un edificio de acero ligero necesita una base para anclarlo contra la succión del viento, transmitir las cargas de sus columnas al suelo y proporcionar un piso. El tipo puede variar desde una losa simple hasta pilotes profundos, dependiendo del suelo y las cargas, pero siempre se requiere alguna base diseñada.

¿Qué tan gruesa debe ser una losa de hormigón para un edificio de acero?

Entre 4–6 pulgadas (100–150 mm) para edificios ligeros y agrícolas, y 6–8 pulgadas (150–200 mm) donde operan montacargas o equipos pesados, con cimentaciones de borde engrosadas debajo de las columnas. Su ingeniero confirma la cifra a partir de las cargas reales.

¿A qué profundidad deben estar los cimientos?

Lo suficientemente profundo como para sentarse por debajo de la línea de congelación local, que varía desde casi nada en regiones cálidas hasta alrededor de 1,5 m en las frías. La profundidad de los cimientos siempre la establece el código de construcción local en lugar de un número universal único.

¿Está incluida la cimentación en el precio de un edificio de acero?

No. La cimentación está diseñada por un ingeniero local y vertida por un contratista local. El proveedor del edificio proporciona las cargas de las columnas, el plano de pernos de anclaje y la plantilla para que la cimentación coincida exactamente con el armazón.