Naves Industriales vs. Cajas de Zapatos: Revelando Similitudes Estructurales

Puede parecer demasiado atrevido hacer esta analogía entre el funcionamiento estructural de una de nave industrial y una “simple” caja de zapatos pero realmente ambas ideas mantienen múltiples relaciones de semejanza. Empezando por la geometría, donde ambas realidades responden, habitualmente, con forma de paralelepípedo.

En este artículo vamos a apoyarnos en la caja de zapatos para comprender cómo funciona una nave industrial desde el punto de vista estructural.

Como punto de partida, estaremos de acuerdo en que el comportamiento de nuestra caja de zapatos frente a las acciones exteriores va a ser distinto en función de si se encuentra “atada” al terreno o si se mantiene “en suspensión”.  

En el primer caso la caja se va a comportar como un sólido libre, prácticamente no va a experimentar deformaciones al sufrir las acciones exteriores, 

mientras que, al atarla al terreno, la respuesta de los diferentes planos de la caja va a ser muy diferente y, ahora sí, la respuesta estructural de estos planos resistentes (paredes laterales y tapa) adquiere un papel protagonista. 

También estaremos de acuerdo en que el comportamiento de las paredes verticales va a ser distinto si disponemos o no de la colaboración de la tapa. 

Indirectamente estamos empezando ya a descomponer nuestra caja de zapatos en una sucesión de planos resistentes: los planos verticales el plano horizontal o tapa.

Extrapolando estos conceptos a nuestra nave industrial estos planos de la caja de zapatos se corresponden con los planos resistentes de fachadas laterales, fachadas hastiales (inicio-fin) y el plano de cubierta de nuestra nave industrial.  Frente a acciones eminentemente verticales (peso propios, cargas muertas, viento y nieve...) básicamente será el plano resistente de cubierta el que, en primera instancia, les hará  frente.

Ante acciones laterales como podrían ser las originadas por el viento, será el plano resistente de fachada lateral el que responda en primer lugar.

En este sentido, si somos capaces de rigidizar el encuentro entre las columnas laterales  y los dinteles de cubierta, podremos asumir que la mitad de la carga incidente vaya a la cimentación y la otra mitad se dirija al plano de cubierta:

l 

 Para materializar esta realidad podemos introducir vigas de gran canto en el plano de cubierta que “aten” todas las cabezas de columnas, logrando que, realmente, todas funcionen como un conjunto y no trabajen como elementos aislados: 

A partir de aquí surge la necesidad de lograr que los apoyos de esta viga de gran canto realmente se comporten como tales apoyos, por lo que esto conlleva la rigidización de las fachadas hastiales de la estructura. 

Gracias a la implicación del plano de cubierta en la absorción de las acciones laterales, conseguimos una colaboración entre todos los planos resistentes de la estructura. Primero responde la fachada lateral, colabora el plano de cubierta y, finalmente, también intervienen las fachadas hastiales. 

Este trabajo colaborativo permite dotar a la estructura de una rigidez de conjunto muy destacable, imprescindible para controlar los desplazamientos que se puedan producir sobretodo en estructuras de gran altura y/o sometidas a grandes cargas laterales.  En la dirección longitudinal de la nave, podríamos aplicar el mismo concepto. 

 Proponiendo algo como, 

conseguimos implicar también a las fachadas laterales que responden con la inercia de todas las columnas, rigidizando, de nuevo, el comportamiento global como conjunto. 

La forma de trabajar de la caja de zapatos en la cual la tapa adquiere un papel protagonista colaborando con el resto de paredes verticales nos permite dotar al conjunto estructural de mayor rigidez. En un principio hablábamos del plano de cubierta como un plano encargado fundamentalmente de las acciones exteriores verticales y, sin embargo, acabamos hablando de una cubierta que puede desempeñar también una función de rigidización frente a acciones horizontales.  

Finalmente podemos afirmar que los planos resistentes que constituyen la estructura de la nave industrial colaboran entre sí, se encuentran interconectados,  se interrelacionan y no podemos comprenderlos como elementos aislados. Todos colaboran entre sí para alcanzar un objetivo común, que la estructura permita el desarrollo de un determinado programa en unas condiciones de seguridad y funcionalidad aceptables, objetivo compartido, a su vez, por cualquier estructura. 

Éste es el punto de partida del Máster Internacional en Estructuras Metálicas y Mixtas de Edificación, del que soy profesor. Si quieres obtener más información sobre el máster puedes acceder a ella en el banner que se muestra debajo.