LA ESTRUCTURA DE ACERO

UNA ALTERNATIVA CONVENIENTE EN

INSTALACIONES AEROPORTUARIAS

M.I. Héctor Soto Rodríguez

Asesor Técnico AHMSA

Director General CRDIChectorsotomor@gmail.com

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 laestructura de acero en instalacionesaeroportuarias, en las que se requieresalvar grandes claros y fuertes volados,para diversos usos arquitectónicos, conuna sola estructura, con poco material, ypara resguardar una concentraciónmasiva 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).

DEFINICIÓNUna TERMINAL AEREA es un lugar específico muy importante deun AEROPUERTO (ESTACIÓN PARA AVIONES), que se utilizapara abordar, cargar, y preparar los vuelos nacionales ointernacionales, y que requiere espacios con geometrías y necesidadesarquitectónicas 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 detodos los elementos que separadamente la componen einforman sobre el carácter de un edificio; la estructuraque lo sostiene; los servicios que permiten sufuncionamiento; su ecología; la calidad de la luznatural; el simbolismo de la forma; la relación entre eledificio y el entorno o el paisaje urbano; la manera en laque te mueves a través de él o a su alrededor y, porúltimo, pero no menos importante, la habilidad paraelevar los espíritus. La arquitectura dirige todas estascosas 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

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

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)

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

2. La estructura de acero ofrece unaimpresionante libertad de expresiónen formas, desde conceptualizacionesestructurales tradicionales hastadiseños innovadores de vanguardiamuy eficientes y razonablementeeconómicos.

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

El Nuevo Aeropuerto Internacional de la Ciudad de México (NAICM), permitiría mostrar al mundo nuestra

historia e identidad.

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

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.

CONSIDERACIONES TÉCNICAS

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

Los revestimientos translúcidos en combinación con la estructura de acero logran efectos visuales

muy impactantes con una variedad de atractivos colores.

ASPECTOS ARQUITECTÓNICOS RELEVANTES

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

En general, la ligereza de una estructura deacero se traduce en EFICIENCIA paramejorar el comportamiento sísmico bajosismos moderados y fuertes.

Además, permite que en la estructura segeneren menores fuerzas de inercia yconsecuentemente, la RESPUESTA SÍSMICAes baja.

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

LIGEREZA, GRANDES ESPACIOS, FORMA INUSUAL Y BELLEZA ESTRUCTURAL

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

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.

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

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 ESTRUCTURALES RELEVANTES

ASPECTOS RELEVANTES ESTRUCTURALES

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

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.

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

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).

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

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).

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

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.

ASPECTOS ESTRUCTURALES RELEVANTES

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.

CONCLUSIÓN

A LA FACULTAD DE INGENIERÍA DE LA UNAM

AL COMITÉ ORGANIZADOR Y AL PERSONAL DE APOYO.

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

AGRADECIMIENTOS

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN

“FELICES FIESTAS PATRIAS”