Viabilidad estructural de bodegas autoportantes comparadas con naves industriales convencionales

Abstract

En la actualidad, la logística juega un papel clave en la satisfacción del mercado. Esto, considerando que cada vez es más importante que una empresa comercializadora de productos, insumos o incluso materia prima sea capaz de monitorear y rastrear sus insumos en orden de garantizar una entrega eficiente que satisfaga las necesidades del cliente de forma oportuna. Por lo que se vuelve una necesidad el planificar una bodega que cuente con estructuras altamente especializadas que permitan aprovechar el espacio de cada unidad de carga, además de crear mayor utilidad de tiempo, promoviendo un manejo prudente de los sistemas de inventarios. Los avances tecnológicos de la industria de la construcción logran adaptar las necesidades en materia de logística de la empresa a fin de maximizar la capacidad de acopiamiento sin sacrificar la infraestructura de la bodega. Las bodegas autoportantes son la solución ante las demandas logísticas que satisfacen el triángulo de calidad en la ejecución de proyectos. Esto, considerando que el emplear acero reduce entre 40 % a 50 % los tiempos de obra comparado con los métodos constructivos convencionales, lo que genera una reducción de costos considerable (Arilla, 2021). En las naves industriales convencionales, las estanterías únicamente proveen soporte para el almacenamiento de la mercadería. En el caso de las bodegas autoportantes, las estanterías también tienen una función estructural para soportar cargas gravitacionales y laterales, como viento y sismo. Por lo tanto, se considera fundamental corroborar la viabilidad técnica de diseñar dicho tipo de bodega a fin de disminuir la amenaza del colapso de la estructura ante la cual están expuestos los usuarios, especialmente durante un evento sísmico. Esto, a través de la aplicación de normas vigentes locales que generen escenarios donde los riesgos son manejados de manera responsable, minimizando las pérdidas materiales y, sobre todo, protegiendo la vida de los involucrados. Este trabajo se centra en el diseño de una bodega autoportante en el municipio de la ciudad de Guatemala, considerando las demandas estructurales para su dimensionamiento y las condiciones de sitio conforme a las normas vigentes de Guatemala. Se identificaron las cargas gravitacionales de la siguiente forma: la carga muerta por cerramiento y peso propio de la estructura, la carga viva de la cubierta por mantenimientos preventivos y la unidad de almacenamiento con sus respectivas dimensiones. Se evaluó las presiones de viento y fuerzas sísmicas por medio de un modelo en el programa informático ETABS 20 para el análisis estructural. Los resultados, se compararon con la nave industrial convencional con condiciones similares de carga, misma ubicación y tipo de suelo diseñada por Jorge Andersson en su trabajo de graduación denominado Análisis y diseño estructural de una nave industrial mediante métodos numéricos y simulaciones 3D elaborado en 2021. Adicionalmente, se definieron unidades de almacenamiento con distintas ubicaciones estratégicas para crear efectos críticos en la respuesta gravitacional y sísmica de la estructura, como por ejemplo la bodega ocupada bajo las siguientes condiciones: un 100 %, 50 % de la capacidad de almacenamiento y 50 % extremo posterior.

Currently, logistics plays a key role in market satisfaction. This is considering that it is in creasingly important for a company that markets products, supplies, or even raw materials to be able to monitor and track its inputs in order to ensure efficient delivery that meets customer needs in a timely manner. Therefore, it becomes essential to plan a warehouse that has highly specialized structures to optimize the space of each load unit, while also creating greater time utility, promoting prudent management of inventory systems. Technological advancements in the construction industry are able to adapt the logis tics needs of the company to maximize storage capacity without sacrificing the warehouse infrastructure. Autoportant warehouses are the solution to logistical demands that satisfy the quality triangle in project execution. This is considering that using steel reduces cons truction times by 40 % to 50 % compared to conventional building methods, resulting in considerable cost savings (Arilla, 2021). In conventional industrial buildings, shelves only provide support for storing goods. In the case of autoportant warehouses, the shelves also have a structural function to support gravitational and lateral loads, such as wind and seismic forces. Therefore, it is crucial to verify the technical feasibility of designing such a warehouse in order to reduce the risk of structural collapse that users are exposed to, especially during a seismic event. This is achieved through the application of current local standards that create scenarios where risks are managed responsibly, minimizing material losses and, above all, protecting the lives of those involved. This work focuses on the design of an autoportant warehouse in the municipality of Guatemala City, considering the structural demands for its sizing and site conditions in accordance with current regulations in Guatemala. Gravitational loads were identified as follows: dead load from enclosure and the weight of the structure, live load from the roof for preventive maintenance, and the storage unit with its respective dimensions. Wind pressures and seismic forces were evaluated using a model in the SAP2000 softwa re for structural analysis. The results were compared with a conventional industrial building under similar load conditions, same location, and soil type designed by Jorge Andersson in his graduation project titled Analysis and Structural Design of an Industrial Warehouse Using Numerical Methods and 3D Simulations, completed in 2021. Additionally, storage units were defined with different strategic locations to create critical effects on the gravitational and seismic response of the structure, such as the warehouse occupied under the following conditions: 100%, 50% storage capacity, 50% rear extreme.