Si trabaja en el sector de la construcción, es fundamental que comprenda las columnas de acero. Son la base de la estabilidad de su proyecto. Elegir el tipo correcto de columna de acero puede ahorrarle tiempo, dinero y dolores de cabeza en el futuro. No se trata solo de cumplir con los códigos de construcción, sino de construir una estructura segura, eficiente y duradera.

Exploraremos los distintos tipos de columnas de acero, sus características únicas y sus aplicaciones en la construcción. Al final, comprenderá claramente cómo elegir la columna de acero adecuada para su proyecto, lo que garantizará que sea resistente y duradera durante décadas.

¿Qué es una columna de acero?

Una columna de acero es un elemento estructural vertical hecho de acero que está diseñado para transferir cargas desde las partes superiores de un edificio (como vigas, pisos y techos) hasta los cimientos. Están diseñadas para soportar un peso y una fuerza enormes, lo que garantiza que la estructura se mantenga estable y segura, y se utilizan comúnmente en edificios, puentes y otras estructuras grandes.

Las columnas de acero pueden diseñarse como columnas esbeltas (altas y delgadas) o columnas cortas y gruesas (utilizadas para cargas pesadas). En la construcción modular y prefabricada, las columnas de acero suelen formar parte de las unidades modulares que se prefabrican y luego se ensamblan en el lugar.

Materiales de los pilares de acero

Los materiales más comunes para las columnas de acero son el acero al carbono, el acero aleado y el acero inoxidable. El acero al carbono es el más utilizado, con gran resistencia, adecuado para edificios generales y puentes. El acero aleado tiene mayor resistencia a la corrosión y capacidad portante, y es adecuado para edificios altos y entornos extremos. El acero inoxidable tiene una excelente resistencia a la corrosión y es adecuado para entornos húmedos, marinos y químicos.

Especificaciones comunes de los pilares de acero

Las especificaciones de las columnas de acero varían. A continuación se indican varios tipos comunes y escenarios de aplicación:

Tubo cuadrado: Excelente resistencia a la torsión, adecuado para marcos de edificios y estructuras de soporte de muros cortina, como columnas de tubo cuadrado de 100×100×5 mm.

Viga H: ala ancha, gran capacidad portante, adecuada para edificios altos y estructuras de grandes luces, como puentes y plantas industriales. Las especificaciones más comunes son H200×200×8×12 mm.

Viga I: adecuada para estructuras que soportan cargas verticales, como vigas de soporte de suelos, pilares de bastidores, etc. Las especificaciones típicas son I200×100×7×10 mm.

Canal C: Ligero, adecuado para soporte estructural secundario, como correas de tejado y quillas de pared, con especificaciones como C100×50×20×2 mm.

¿Cuáles son los diferentes tipos de columnas de acero?

Clasificación	Tipos
Basado en la capacidad de carga	– Columnas cortas
	– Columnas largas
	– Columnas intermedias
Basado en forma y sección	– Secciones macizas (laminadas): vigas en I, canales, ángulos, columnas en T.
	– Perfiles Huecos (Columnas Cajón): Rectangulares o circulares.
	– Perfiles Armados: Ensamblados a partir de placas de acero o ángulos.
Basado en la función	– Columnas de compresión
	– Columnas cargadas axialmente。
	– Columnas cargadas por flexión
Basado en la conexión y el apoyo	– Columnas fijadas
	– Columnas fijas
	– Columnas en voladizo
Para aplicaciones sísmicas	– Columnas aisladas en la base
	– Columnas de acero resistentes a los sismos

1. Tipos de pilares para construcciones metálicas según su capacidad de carga

Columnas cortas: Se trata de pilares relativamente cortos en comparación con sus dimensiones laterales y que normalmente experimentan fuerzas de compresión. Los pilares cortos están diseñados para soportar cargas axiales sin inestabilidad lateral significativa.

Columnas largas (columnas esbeltas): Estos pilares son más altos y tienen una mayor relación longitud-anchura. Son propensos al pandeo y requieren consideraciones de diseño más detalladas, a menudo utilizando el factor de longitud efectiva o la relación de esbeltez para la estabilidad.

Columnas intermedias: Estos pilares se sitúan entre los pilares cortos y los largos en cuanto a su relación de esbeltez. El diseño requiere una cuidadosa consideración tanto de la carga axial como de la resistencia al pandeo.

2. Tipos de pilares de acero estructural según su forma y sección

Secciones macizas (laminadas): Estas columnas se fabrican a partir de una sola pieza de acero, normalmente en forma de vigas en I (vigas de ala ancha), canales o ángulos. Ofrecen una excelente resistencia y estabilidad para una amplia gama de aplicaciones.

Secciones huecas (secciones de caja): Las columnas huecas de acero, incluidas las de sección rectangular o circular, se utilizan habitualmente en el diseño moderno porque son más ligeras y tienen una mayor relación resistencia-peso. También ofrecen una mayor resistencia a la torsión.

Secciones construidas: Se trata de pilares fabricados soldando o atornillando piezas individuales de acero, como chapas o ángulos. Suelen utilizarse para estructuras de gran tamaño en las que las formas estándar no ofrecen la resistencia o el tamaño necesarios.

3. Tipos de pilares de acero para edificios según su función

Columnas de compresión: Son el tipo más común de columna de acero, diseñadas principalmente para soportar cargas de compresión. Se encuentran en la mayoría de las estructuras de construcción, como edificios de gran altura, puentes e instalaciones industriales.

Columnas con carga axial: Estos pilares soportan cargas a lo largo de su eje. El diseño de estos pilares se centra principalmente en resistir la compresión axial y garantizar la estabilidad.

Lateral-Torsional Buckling Columns: Estos pilares están sometidos a cargas axiales y de flexión combinadas, lo que los hace vulnerables al pandeo lateral-torsional. Requieren métodos de diseño más avanzados, incluido el arriostramiento lateral o el uso de calidades de acero más resistentes.

4. Tipos de pilares para estructuras de acero en función de las condiciones de conexión y apoyo

Columnas ancladas: Estos pilares, anclados en ambos extremos, se diseñan suponiendo que no hay transferencia de momentos en los extremos de los pilares y que soportan principalmente cargas axiales. El comportamiento de pandeo de estos pilares se basa en su longitud efectiva.

Columnas fijas: Fijados en uno o ambos extremos, estos pilares soportan tanto la carga axial como el momento flector. La mayor capacidad de momento reduce la longitud efectiva y proporciona mayor estabilidad frente al pandeo.

Columnas en voladizo: Estas columnas están fijas en un extremo y libres en el otro, y a menudo están sometidas a flexión además de a carga axial. Este tipo de columna debe tener en cuenta tanto la compresión axial como la flexión en el diseño.

5. Columnas prefabricadas innovadoras para aplicaciones sísmicas

Columnas aisladas de la base: En los diseños antisísmicos, los pilares pueden diseñarse con aisladores de base que permiten el movimiento durante los eventos sísmicos. Estos aisladores ayudan a absorber los impactos y reducen las fuerzas transmitidas a la estructura.

Columnas de acero antisísmicas: Los pilares diseñados para absorber eficazmente las fuerzas sísmicas suelen incluir arriostramientos adicionales, dispositivos de disipación de energía o materiales avanzados que mejoran su resistencia a las fuerzas laterales durante un terremoto.

Tecnología de fabricación y procesamiento de columnas de acero

La fabricación de columnas de acero incluye pasos clave como el laminado, la soldadura, el corte, el taladrado y el revestimiento. Las columnas de acero laminadas en caliente se forman mediante laminado a alta temperatura y tienen una buena resistencia y uniformidad, mientras que el laminado en frío proporciona una mayor precisión dimensional. 

Las columnas de acero soldadas (como las columnas soldadas en forma de H y las columnas en forma de caja) son adecuadas para grandes requisitos de carga, pero su coste de fabricación es elevado. Por el contrario, el acero laminado en forma de H tiene una velocidad de producción rápida y es adecuado para la construcción estandarizada.

El tratamiento superficial es un eslabón clave en la anticorrosión de las columnas de acero. En entornos marinos, químicos y de alta humedad, el galvanizado o el tratamiento del acero a la intemperie pueden prolongar eficazmente la vida útil, mientras que la pintura puede proporcionar una protección básica. Unos procesos razonables de fabricación y tratamiento de superficies pueden mejorar la durabilidad y adaptabilidad de las columnas de acero.

Instalación y mantenimiento de columnas de acero

La instalación de columnas de acero incluye pasos como el transporte, la elevación y la fijación. Es necesario garantizar un acoplamiento preciso para evitar errores de instalación. Deben tomarse medidas de seguridad durante la construcción, como utilizar equipos anticaída y controlar la carga de elevación para reducir el riesgo de accidentes.

En cuanto al mantenimiento, la capa anticorrosión, las fijaciones y las soldaduras deben revisarse periódicamente para evitar la oxidación y la degradación estructural. En entornos de altas temperaturas, pueden añadirse revestimientos ignífugos o materiales refractarios para mejorar la resistencia al fuego y garantizar la seguridad a largo plazo.

Principios de disposición de pilares de acero en estructuras de acero

En el diseño de estructuras de acero, es fundamental disponer los pilares de acero de forma razonable para garantizar la estabilidad, la capacidad de carga y la economía de la estructura. A continuación se exponen los principios fundamentales de la disposición:

Requisitos de espacio y uso del edificio: La distribución debe cumplir las funciones del espacio interior, como evitar los pasillos principales, los huecos de ascensor y las zonas de iluminación para garantizar la comodidad de uso.

Requisitos de carga: Calcule la capacidad de carga necesaria basándose en la función, la planta y el uso del edificio. Asegúrese de que el pilar puede soportar la carga prevista (peso propio, carga viva, carga de viento, terremoto) y mantener la estabilidad. Seleccione el tipo de pilar en consecuencia: los pilares cortos soportan cargas axiales y los pilares largos requieren un análisis de pandeo.

Selección del tipo de sección

• Los perfiles macizos (vigas en I, aceros en canal) son adecuados para cargas ligeras y luces pequeñas.
• Las secciones huecas (tubos circulares, rectangulares) proporcionan gran resistencia y ligereza para grandes luces.
• Cuando sea necesario, las secciones construidas pueden soldarse para aumentar su resistencia.

Pandeo y estabilidad: Los pilares largos son susceptibles de pandeo, dependiendo de su longitud, forma, materiales y arriostramiento. Utilice factores de longitud efectivos para garantizar la estabilidad. Los pilares cortos se centran principalmente en la capacidad de carga axial.

Selección del tipo de acero: Las opciones incluyen acero al carbono, acero de baja aleación y acero de alta resistencia.

Protección contra incendios: El fuego debilita el acero; aplique revestimientos o recubrimientos resistentes al fuego para mantener la integridad estructural en entornos de altas temperaturas.

Diseño sísmico: En zonas propensas a terremotos, mejore el comportamiento sísmico con tirantes o amortiguadores de pandeo para aumentar la durabilidad.

Coste y viabilidad de la construcción: Equilibre los costes de material y mano de obra. Las secciones de acero prefabricadas o estándar pueden reducir los gastos y simplificar la instalación.

Idoneidad medioambiental: Utilice acero o revestimientos resistentes a la corrosión en zonas húmedas/marinas. Tenga en cuenta la dilatación y contracción térmica en temperaturas extremas.

Cumplir las normas: Garantizar el cumplimiento de los códigos de construcción AISC, europeos y chinos para garantizar la seguridad y el rendimiento estructurales.

Si necesita asesoramiento experto para elegir las columnas de acero adecuadas, no dude en ponerse en contacto con nosotros.

¿Para qué sirven las columnas de acero?

Las columnas de acero son componentes esenciales en la construcción y ofrecen soluciones fuertes y flexibles para el soporte estructural en proyectos de construcción como edificios de gran altura, estructuras industriales y puentes.

En la construcción de edificios de gran altura, las columnas de acero se utilizan con mayor frecuencia para sostener la estructura del edificio, proporcionando estabilidad y resistencia para soportar las cargas de los pisos y los techos. 

Las columnas de acero también se utilizan en la construcción de puentes para sostener la estructura y distribuir las cargas. 

En la construcción industrial, las columnas de acero se utilizan a menudo en almacenes y fábricas donde se requieren grandes luces libres. El uso de acero garantiza que estas columnas sean duraderas y capaces de soportar cargas pesadas, lo que las hace adecuadas para la variedad de tipos de construcción que se encuentran en las aplicaciones industriales.

Además, las columnas de acero se utilizan en edificios comerciales, donde proporcionan un fuerte soporte para planos de planta grandes y abiertos.

Preguntas frecuentes

¿Qué acero es mejor para las columnas?

El acero al carbono se utiliza principalmente para columnas debido a su gran resistencia y rentabilidad. En entornos más severos, se puede utilizar acero inoxidable o acero aleado para mejorar la resistencia a la corrosión.

¿Cuál es la mejor forma para una columna de acero?

La mejor forma depende de la aplicación, pero las vigas en I (vigas en H) son las más utilizadas por su resistencia y eficiencia. Las columnas tubulares redondas también son una buena opción para diseños compactos de alta resistencia. Cualquiera sea la forma que necesite, podemos proporcionársela.

¿Qué espesor debe tener una columna de acero?

El espesor de una columna de acero depende de la carga que debe soportar. Normalmente, el espesor varía entre 1/4 de pulgada y varias pulgadas, pero el tamaño exacto debe calcularse en función de los requisitos de carga y el factor de seguridad. Consulte a nuestros ingenieros estructurales para obtener las especificaciones exactas.

¿Cuál es la diferencia entre una viga de acero y una columna de acero?

Las columnas soportan cargas de manera vertical y transfieren el peso a los cimientos, mientras que las vigas se extienden horizontalmente y soportan cargas en todo el espacio. Ambas son fundamentales para la integridad estructural de un edificio, pero desempeñan funciones diferentes.