Sesión Nº 27: Estructura Metálica de cerramiento.

 Estructura Metálica de cerramiento.

Portones y Puertas Metálicas

Los portones se utilizan para delimitar terrenos o edificios hacia el exterior y posibilitan el ingreso de personas y vehículos. Según cada diseño y fabricación, permiten o impiden la visión, pueden actuar en forma atractiva o de rechazo. Los portones de edificios deben satisfacer requisitos de física estructural, por ejemplo ofrecer suficiente protección calórica o anti ruido. “Portones y Puertas Metálicas”

Los portones y puertas no deben ser solamente elementos funcionales y pedidos de producción, sino que deben ser el resultado de un trabajo de bosquejo y diseño del arquitecto o bien del constructor metálico. Deben marcar la apariencia de una obra civil y representar el estilo de una determinada época.

Los portones de metal se diferencian según:

• Material de construcción: Acero, aluminio, etc.

• Lugar: Portones de exteriores, jardín, garaje, galpón.

• Fabricación: forjado, de cerrajería, de perfiles.

• Hojas: hojas batientes, de corredera, retráctiles, plegables y oscilantes.

Portones de Jardín y Exteriores

Los portones son diseñados y fabricados según los deseos del propietario de la obra, en talleres de construcciones metálicas individualmente o enviados y montados como productos de fabricación en serie, en anchos y alturas normalizados. Como están expuestos a la acción del medio ambiente se debe tomar en cuenta especialmente al diseñar y fabricar, la aplicación posteriormente de protección para evitar corrosión.

Con portones pequeños son usuales las hojas batientes, que están siendo masivamente reemplazadas por hojas de corredera al tener anchos útiles mayores para el tráfico.

Estas últimas no necesitan ningún rango de rotación y los pilares de portón no deben asumir la fuerza de la masa de las hojas. Si falta espacio lateralmente para el desplazamiento, entonces se construyen portones retráctiles, que desaparecen en el suelo al abrir completamente. Estos se encuentran generalmente en zonas de alta seguridad, ya que una hoja que se eleva sólo un poco desde el pozo del portón hace imposible el tráfico.

Portones de abatir o giratorios

Partes de construcción importantes en todos los portones son los marcos, barrotes o balaustros, soporte, bisagra o pomel, instalaciones de cerraduras o bloqueo y postes o pilares. En los portones giratorios los pilares del portón adquieren finalmente el soporte, la hoja “cuelga” del poste o pilar.

Elementos de construcción en portones giratorios

Este recibe en sus esquinas soldadas firmemente y rígidas a la flexión el peso propio de la hoja y lo introduce por los pomeles a los pilares de portón. Son fabricados de perfiles cuadrados o rectangulares (puestos de canto), ya que éstos tienen un gran momento de resistencia y evitan que el portón se tuerza o “combe”.

A pesar de esto, las hojas muy anchas tienden al alabeo (deformación de apariencia similar a la hélice de un avión). Una barra de tracción o diagonal disminuye esta deformación por flexión, adicionalmente la hoja puede ser reforzada con barras verticales. Éstas tienen la misma forma y el mismo corte transversal que el marco.

Por su modo de construcción, las hojas angostas tienden a “bambolearse”, sobre todo al abrir y cerrar, la superficie de la hoja total se alabea. Esto se evita con:

• Acero plano reforzado o
• Barrote o relleno, que sobresalga de la superficie de la hoja.

En portones forjados se encuentran a menudo marcos de acero plano distribuido de canto. En este caso el relleno sobresaliente de la superficie del portón debe estabilizar la hoja.

Con una unión inadecuada de marco y barrote tienden, estos portones, a un desajuste paralelo de las piezas del marco, se comban y tienden al balanceo. Una construcción de marco muy económica la ofrecen los fabricantes de perfiles doble contacto (prensados por extrusión de aluminio): las uniones de esquinas y conexión de los barrotes son fabricadas por elementos de unión, por ejemplo con ángulos pegados y permiten la producción industrial sin soldadura. También se suprimen las medidas de protección contra la corrosión

Nuevas posibilidades estructurales son posibles a través de los portones “sin marco”. Los barrotes o relleno no puede ser solamente decorativo, sino que debe ser incluido en la estructura como elemento sustentante (ver al final del capitulo).

De ninguna manera se pueden unir puntas dentadas de cantos afilados sobre el marco. Estos hacen peligrar la vida y seguridad de niños jugando, y no evitan que los delincuentes salten sobre el portón.

Barrotes y rellenos

El relleno determina la apariencia del portón, debe producir una unidad con el marco y lo debe estabilizar. En caso ideal los barrotes puede ser una estructura con triángulos inmóviles.

Comunes son los barrotes de aceros redondos y cuadrados. Con portones más grandes se utilizan
también los perfiles tubulares. Los rellenos de malla de alambre o estera soldada se deben prever solamente para lugares de uso subordinados. Si no se desea la visual a través de un portón de patio, entonces se cierran los espacios con chapa de acero, cobre o madera.

Si se utilizan chapas acanaladas, se refuerza el relleno del portón en forma adicional. Los barrotes pueden ser distribuidos regular o irregularmente. En cada caso se debe pretender un espaciado libre de aproximadamente 120 mm como en la construcción de barandas.

Para “sujetar” la hoja en el pilar existen:

• Apoyos de dos y tres partes. Se pueden producir en forma propia o instalar como piezas compradas. Las bisagras enrolladas quedan abiertas arriba y se corroen muy fácilmente. Con pomeles cerrados se debe
disminuir el roce con medios lubricantes o golillas de bronce.

• Bisagras desplazables permiten un ajuste de la hoja del portón en tres direcciones.

• Cazoleta y argolla para portones pesados. Ya que el peso del portón descansa sobre la cazoleta y la argolla es forzada sólo al tirar, se pueden sujetar portones grandes y pesados, sin que sean necesarios pilares de
mayor dimensión.

Cojinete de pivote para portones muy liviano. Éstos permiten una estructura muy discreta y liviana del ajuste y evitan un descolgamiento de la hoja por su principio de construcción. En el cojinete de pivote inferior, figura 1, la esfera asume el componente de fuerza vertical del peso de la hoja.

La construcción corresponde al cojinete inferior, sin embargo, sin esfera, el pasador es introducido desde arriba con “asiento a presión”. Para la disposición del cojinete tomar en cuenta las siguientes reglas:

• Los centros de rotación deben estar alineados en un eje, ya que de lo contrario se pega la hoja.

• Debido a esto, se deben soldar los pomeles con el acero redondo alojado en su posición.

• Elegir la distancia de los centros de rotación (pomeles) en lo posible grande y ponerlos a la altura de la viga superior e inferior del marco, esto disminuye la acción de palanca.

• En portones muy pesados puede tomar una parte del peso de la hoja, un cable de tensión o piola.

Elementos para bloquear y cerrar

Para esto son necesarios según tipo de construcción: cerradura, picaporte a piso, barra de sujeción, pestillo y calzador.

Para cada portón se debe considerar:

1. Ambas hojas no deben ser colgadas estando cerradas.

2. Las hojas abiertas deben ser aseguradas para que no se cierren de golpe en forma involuntaria.

La cerradura debe ser construida lo más pesada posible, debe adaptarse al tamaño del portón y debe estar empotrada como cerradura insertada en el marco o en caja de cerradura. En el montaje de chapa de cierre se debe considerar que se pueda instalar todavía la hoja de cierre.

Así también se debe prever por la dilatación térmica en verano suficiente “luz” entre cerradura y chapa. Con perfiles tubulares delgados se deben reforzar eventualmente los agujeros de rosca, para que existan suficiente masa sustentante.

La espiga de encaje o “cobija” sirve:

• Como asegurador de la hoja fija.

• Con hojas de portón muy pesadas, como descanso cuando el portón esta cerrado.

• Para fijar el pestillo en la hoja fija. No debe sobresalir de los 40 mm, no debe tener ningún canto afilado y debe estar de tal modo anclado, que en el momento del tráfico no sea hundido por presión ni tampoco levantado por la helada.

El mecanismo de cerrojo en la hoja fija se sujeta en la espiga de encaje y está de tal forma estructurado que el portón no se puede abrir con la hoja móvil bloqueada. Son usuales los cerrojos y picaporte a piso:

Diferentes medidas constructivas pueden evitar el levantamiento del cerrojo o picaporte. Al abrir deberían poderse asegurar en la hoja y moverse juntamente con esta cuando se abre.

En instalaciones de portón antiguas se encuentra a menudo todavía barras de soporte o diagonal para asegurar y estabilizar la hoja fija. Estas construcciones auxiliares se pueden evitar con la elección del perfil correcto y forma de construcción de la hoja fija. Las abrazaderas de portón en variadas formas aseguran la hoja móvil cuando esta abierta, del cerrado de golpe no intencionado.

El cerrojo fijo es asegurado de la manera más fácil con un cerrojo manual.

Pilares para Portón

Los pilares de portón deben ajustarse en ejecución y dimensionado al marco y a la instalación total de portón. Una gran resistencia contra esfuerzos flectores actuantes tienen los perfiles de cajón con costura soldada o perfiles tubulares suficientemente grandes.

Por motivos arquitectónicos son comunes las columnas de albañilería. Para este caso se rellenan con hormigón ambas columnas de acero, con una fundación en común y se trabaja con albañilería por alrededor. Sólo así se produce la suficiente resistencia para sostener el portón.

Con pilares de hormigón se ha logrado satisfactoriamente insertar una placa de acero a la que se atornillan o sueldan las bisagras o pomeles de portón.

Croquizado y Fabricación

Al bosquejar un montaje de portón se debe tomar y transformar la arquitectura del medio, de lo contrario el portón actúa como un elemento extraño. Debido a esto se deben rechazar reproducciones de épocas de estilos antiguas en construcciones modernas, por ejemplo un portón barroco en una población de casas pareadas.

La superficie del portón puede ser estructurada por:

• Barrotes de relleno en disposición variada, por ejemplo vertical, horizontal u oblicuas.

• Rellenos cerrados por planchas de chapa.

• Formas libres y uso de perfiles doble contacto.

Otras variaciones son posibles a través de hojas de portón de relleno forjadas, con estructura diferente de los cantos superiores del portón o por el uso de nuevas técnicas, como el oxicorte de rellenos de chapa.

Montaje

Los “trabajos de fijación” o montaje son diferentes según el material usado como pilar:

Espigas de muralla en pilares de piedra o bien pilares de hormigón:

1. Marcar rebajes para espigas de muralla y levantar hacia fuera: profundidad según valor indicativo:

Peso de la hoja  50 Kg. 100 Kg. 150…300 Kg.

Profundidad de anclaje 10…12 cm 15 cm aprox. 25 cm aprox.

2. Unir las hojas del portón rígidamente entre ellas, poner el marco, alinear y fijar.

3. Fijar espigas de muralla con cuñas de acero y asegurar con cemento de pegado rápido.

4. Esperar tiempo de secado según indicación del fabricante, sólo entonces accionar el portón. Es sustancialmente más económico usar en vez de espiga de muro una placa soldada y atarugar ésta al pilar.

Si el portón tiene pilares de acero, entonces estos:

• Se unen con la instalación de portón rígidamente y se ponen en los rebajes del cimiento.

• Se tapa con cemento de secado rápido alrededor, después de alinear, fijar y apuntalar los cimientos. Los cimientos deben estar presentes sobre todo el ancho del portón, debe estar reforzado y profundo en forma segura contra congelamientos (80 cm). Sólo así se asegura contra desajustes y distorsiones.

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Accionamientos

Accionamientos de portón giratorio

Portones grandes, pesados y los usados en instalaciones industriales no pueden ser abiertos o cerrados la mayoría de las veces manualmente. Electromotores o instalaciones hidráulicas hacen esta tarea.

Básicamente, cada hoja tiene su propio accionamiento. Una conexión especial cuida de la correcta secuencia al abrir y cerrar. Según cada disposición del accionamiento se diferencia:

Accionamiento de rueda de apoyo

La hoja se apoya sobre una rueda giratoria, la que mueve la hoja a través de un electromotor. Condición
básica es un recorrido horizontal y parejo.

Accionamiento de eje de portón

Cada hoja debe estar rígidamente unida con un eje de portón girable. Este es rotado por un engranaje helicoidal de ubicación subterránea y mueve la hoja.

Accionamiento de brazo articulado

Se acciona un brazo articulado por un motor de transmisión en la hoja

Portón de abertura oblicua

En los caminos de acceso, con pendientes o inclinaciones, la hoja de portón al abrir, debe superar esta pendiente de acceso. Debido a esto el portón no puede moverse en un eje vertical, sino que el eje de rotación gira por el desplazamiento del centro de rotación con la hoja que se abre. Sólo así se asegura que la hoja esté exactamente vertical cuando esta abierta o cerrada.

La determinación del desplazamiento de centro de rotación es un problema matemático y constructivo, es explicado en la figura 1 de la siguiente página.

 Portones de corredera

Instalaciones de portón muy grandes no se pueden construir como portones giratorios, el esfuerzo para la estabilidad de las hojas y pilares sería muy grande. Una alternativa económica son los portones de corredera. Según el principio de construcción se pueden diferenciar :

• Portones de corredera sobre rieles de corredera (que van arriba o abajo).

• Portones de corredera voladizos. Esto significa “ir en el aire,” que el portón cuelga de un riel de corredera, como por ejemplo en un portón de galpón.

 Portón de riel de corredera

La viga sustentante de estos portones está fabricada muy fuerte, sobredimensionada, ya que debe sostener todo el peso del portón. Los rodillos corren en un riel, cuya longitud es aproximadamente el doble del ancho del portón. La viga soportante es asegurada con dos rodillos de conducción para evitar la caída.

Especialmente los portones de corredera anchos deben ser muy rígidos para evitar torsiones, deben asegurarse cuando están cerrados por estribos de captura contra bamboleo. La cerradura tiene una
manija a media altura y un bloqueador alzante.

Topes de goma reducen ruidos y desgaste en los topes finales al abrir y cerrar. Una marcha sin sobresaltos es posible sólo con rieles de corredera, los que están montados cuidadosamente en un foso de cimiento seguro contra heladas. Como riel de instalaciones de portón pequeños sirve un perfil T, con portones grandes y pesados se debe usar un acero de forma (perfil HE) con perfil riel soldado.

Se debe considerar lo siguiente:

• Al hormigonar el cimiento, insertar un cuartón de madera para el rebaje de rieles y pilares.

• Montar y alinear primero el riel con el portón.

• Después de esto rellenar el foso del cimiento a ras o nivel.

 Una alternativa es la unión de ambas columnas con un perfil de acero sobre el cual está atornillado el riel de corredera. Con esto se logra una construcción muy rígida.

Un levantamiento del portón, no deseado, y la “salida” del riel se puede evitar cuando se elige un espacio entre cantos superiores del portón y la consola de los ruedas inferiores de conducción menor a la profundidad del surco de los rodillos de corredera

Con estas construcciones se eliminan los cimientos y también los rieles de corredera en la zona de tránsito del portón. La característica principal es un riel de corredera resistente a la torsión y curvatura, el que está apoyado en dos dispositivos de marcha fuera del paso en forma corredera.

Sobre ésta se instala el portón o se monta como un todo. Dos rodillos de conducción superiores lo fijan para evitar la caída. Las guarniciones e instalaciones adicionales son iguales al portón de corredera inferior.

Con gran luz de tránsito los portones sobresalen mucho de sus guías de rodaje, por lo tanto, se deben evitar en lo posible rellenos cerrados, de planchas por ejemplo, ya que la presión del viento puede deformar el portón. En accesos con pendientes se debe prever un portón de corredera voladizo con un contrapeso que permita una parada segura en cada posición. Este contrapeso es integrado fácilmente en una caja en conjunto con el accionamiento del portón

Por el principio de fabricación los portones de corredera voladizos tienen un gran peso y casi no se pueden mover manualmente. Como accionamiento prevalecen dos variantes:

• Un motor de transmisión con engranaje espiral toma con su piñón en la varilla de cremallera montada en el perfil marco; con esto se superan también pendientes de portón pequeñas sin contrapeso, ya que el engranaje espiral es auto inhibidor y el portón se “sujeta” firmemente” en cada lugar.

• Un motor gira sobre una rueda dentada una cadena que corre en un riel circunferencial. Esta variante es usual sobretodo con portones que corren oblicuamente, ya que el contrapeso se puede integrar bajo la cubierta del riel. En ambos casos debe limitar un acople la fuerza de cierre, para evitar daños.

Los talleres de construcciones metálicas deben ejecutar también los trabajos de mantención en portones y accionamientos:

• Posterior ajuste de “hojas colgantes”.

• Lubricar bisagras o pomeles móviles con grasa resistente al agua, la cerradura, sin embargo, sólo con grafito en polvo o pasta.

• Examinar y regular fuerza de cierre en accionamientos de portón,

• Examinar y eventualmente cambiar el cable de tracción en portones de recorrido  oblicuo en caso de desgaste.