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.

Analogía caja zapatos y nave industrial

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.

Caja como sólido libre. Sin atar al terreno.

Caja atada al terreno. Planos resistentes frente a las acciones exteriores.

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.

Planos resistentes caja

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.

Planos resistentes de cubierta

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

Plano resistente de fachada lateral

Plano resistente de fachada lateral

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:

Distribución de carga lateral

Distribución de carga lateral

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:

Vigas de gran canto en cubierta. Rigidización

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.

Rigidización fachadas hastiales

Rigidización fachadas hastiales

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.

Plano resistente de fachada hastial

Proponiendo algo como,

Plano de cubierta frente a acciones longitudinales

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

Fachada lateral colaborando frente a acciones longitudinales

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 Curso de Especialización en Diseño y cálculo estructural de una nave industrial, del que soy profesor. Si quieres obtener más información sobre el curso, que empieza el próximo 24 de febrero, puedes acceder a ella en el banner que se muestra debajo.

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