¿Qué son los Materiales Estructurales?
Los materiales estructurales son los que se utilizan para sostener edificios y estructuras.
Se utilizan principalmente madera, acero, hormigón y hormigón armado. Es el componente más importante y básico de un edificio o estructura para garantizar su durabilidad y seguridad.
En la actualidad, está aumentando el uso de CLT (madera laminada ortogonal) como nuevo material estructural, así como el desarrollo y la investigación de materiales estructurales hechos de CFRP (compuesto reforzado con fibra de carbono).
Usos de los Materiales Estructurales
La madera estructural se utiliza para sostener el armazón de edificios y estructuras. En concreto, son los miembros estructurales de todos los edificios y estructuras, como casas, edificios, puentes, presas y carreteras. Los distintos tipos de materiales estructurales tienen usos diferentes.
Características de los Materiales Estructurales
Ventajas
Una madera estructural adecuada puede soportar fuerzas externas en edificios y otras estructuras y mantener unido el edificio. Por ejemplo, en los edificios, los materiales estructurales como vigas y pilares pueden soportar todo el edificio absorbiendo las fuerzas externas y distribuyendo la carga.
Asimismo, en carreteras y puentes, los materiales estructurales como pavimentos, pilares y vigas de puentes pueden soportar las cargas de vehículos y personas, garantizando una conducción y un paso estables. Además, los materiales estructurales son resistentes a catástrofes naturales como terremotos y tifones, lo que puede minimizar los daños a las estructuras.
Mediante una adecuada selección, diseño y construcción de los materiales estructurales, se puede aumentar la resistencia sísmica y a la presión del viento de toda la estructura, haciéndola más resistente a terremotos, tifones y otras catástrofes.
Desventajas
1. Algunos Materiales tienen poca Durabilidad
Algunos materiales estructurales son susceptibles al deterioro y la corrosión. Cada material tiene problemas distintos: la madera, por ejemplo, es propensa a pudrirse debido a la humedad, mientras que el acero es propenso a oxidarse. Si no se mantiene adecuadamente, pueden surgir problemas de durabilidad.
2. Precisión en la Construcción
El uso de materiales estructurales exige dimensiones y posicionamiento precisos. Especialmente cuando se trata de materiales estructurales pesados como el acero y el hormigón, la precisión en la construcción es muy importante. Una construcción incorrecta puede afectar a la seguridad de la estructura.
3. Deterioro con el Paso del Tiempo
Con el tiempo, el rendimiento de la madera estructural se deteriora. Por ejemplo, la madera puede volverse más susceptible al agrietamiento a medida que se seca, y el acero puede oxidarse y perder resistencia. Además, las catástrofes naturales, como los terremotos y el viento, pueden ejercer presión sobre los materiales estructurales y provocar su deterioro.
4. Costos elevados
Algunos materiales estructurales pueden ser costosos. Por ejemplo, los marcos de acero y el hormigón armado pueden aumentar los costos de construcción debido al alto costo de los materiales y su instalación. Además, la selección de materiales estructurales puede ser un desafío en términos de costos, ya que se deben considerar aspectos como la vida útil, los métodos de construcción y el mantenimiento antes de tomar una decisión.
Tipos de Materiales Estructurales
1. Madera
La madera es relativamente fácil de procesar, ligera y fácil de manejar. Como material natural, es respetuoso con el medio ambiente y su elasticidad ayuda a suavizar el impacto de los terremotos.
También tiene excelentes propiedades de aislamiento térmico, lo que puede mejorar la eficacia de la calefacción y la refrigeración. Como es fácil de procesar, puede diseñarse libremente. Sin embargo, es vulnerable a la humedad y a los daños causados por los insectos.
2. Estructuras de Acero
Los marcos de acero se utilizan en la construcción metálica de edificios, vigas de puentes y torres de acero. Es adecuado para grandes edificios, como estructuras pesadas y edificios de gran altura. Los armazones de acero son muy resistentes y suelen utilizarse para edificios de gran tamaño.
También tiene una excelente resistencia sísmica, lo que permite construir edificios resistentes a los terremotos. Además, tiene una excelente resistencia al fuego, por lo que es resistente a los incendios. Sin embargo, tiene el inconveniente de que se oxida con facilidad y requiere mucho trabajo de mantenimiento, como pintura.
3. Hormigón
El hormigón es un material de construcción que se fabrica mezclando cemento, arena y áridos (grava o piedra triturada) y se utiliza para construir cimientos, estructuras y pavimentos de carreteras. Es resistente, insonoro, ignífugo y hermético.
Tiene una excelente durabilidad y puede utilizarse durante mucho tiempo. Sin embargo, debido a su peso, hay que tener en cuenta las restricciones de peso en los edificios.
4. Hormigón Armado
El hormigón armado incorpora los mejores aspectos del acero y el hormigón al incrustar barras de acero de refuerzo en el hormigón. Se utiliza ampliamente como material estructural en edificios, por ejemplo en vigas, pilares, forjados y cimientos.
Al igual que el acero, es extremadamente fuerte y tiene una excelente resistencia a los terremotos. Además, es muy resistente al fuego y puede utilizarse para construir edificios resistentes al fuego. Sin embargo, su desventaja es que es costoso.
¿Cómo elegir los Materiales Estructurales?
Al elegir un material estructural, es importante considerar los siguientes puntos:
1. Uso Previsto
Es fundamental seleccionar diferentes materiales estructurales según la aplicación específica. Por ejemplo, en edificios donde se requiere resistencia al fuego, el acero es comúnmente utilizado. Por otro lado, si se necesita flexibilidad, la madera puede ser una opción adecuada.
2. Entorno de Uso
El material estructural adecuado depende de la ubicación y del entorno de uso del edificio o estructura. Por ejemplo, si el edificio se va a levantar en zonas costeras o pantanosas, deben elegirse materiales resistentes a la corrosión. En zonas propensas a los terremotos, también es necesario elegir materiales con alta resistencia sísmica.
3. Equilibrio de Costes
A la hora de seleccionar los materiales estructurales, es importante equilibrar el rendimiento y el coste de los materiales. Los materiales de alto rendimiento ofrecen mayor durabilidad y resistencia, pero suelen ser más caros.
Por otro lado, elegir materiales de bajo coste puede reducir los costes pero puede limitar el rendimiento.