Industria de los Materiales de la Siderurgia Civil e Industrial
Las estructuras metálicas en la construcción de edificios y obras públicas
Las estructuras metálicas en la construcción de edificios y obras públicas
Las estructuras metálicas son un importante campo de utilización de los productos laminados de la forja. En particular, se utilizan chapas y perfiles. Las estructuras fabricadas con estos elementos requieren operaciones previas de corte, perforación y soldadura en la fábrica. Las operaciones in situ se limitan a ensamblar los módulos primarios tras operaciones de elevación o desplazamiento, para acercar las zonas de montaje. El elevado coste de los materiales básicos ha conducido a la búsqueda del mínimo peso y al desarrollo del uso del acero en ámbitos muy específicos, aprovechando al máximo las siguientes cualidades: ligereza, rapidez de ejecución, adaptabilidad a transformaciones posteriores y elevadas propiedades mecánicas (límite elástico, ductilidad, resistencia a la fatiga).
Las estructuras metálicas se utilizan en una amplia gama de aplicaciones. Se refieren principalmente a edificios y estructuras de ingeniería (puentes, grandes cubiertas). En el caso de los edificios, las naves industriales pesadas (acerías) o ligeras (plantas de transformación o almacenamiento) son un sector en el que se utiliza con frecuencia el acero para la construcción de armazones y el revestimiento que los recubre, así como para el uso de puentes grúa. Incluso en los países en desarrollo, los armazones industriales están resultando competitivos, gracias a la facilidad con la que se pueden montar y transportar las piezas que los componen por mar o tierra. Los numerosos edificios de gran altura construidos en Estados Unidos han puesto de manifiesto las ventajas del montaje rápido, que ahorra importantes costes financieros en comparación con las soluciones más tradicionales.
Los puentes y pasarelas constituyen un sector de vanguardia, distinguiéndose entre los puentes colgantes de grandes luces y las estructuras que pueden desmontarse o trasladarse. Varios proyectos han sido espectaculares: el puente del Bósforo en Estambul, el puente Verrazano en Nueva York y el puente Akashi-Kaikyo que une las ciudades de Kobe y Awaji (Japón).
Entre las construcciones que se han desarrollado con mayor rapidez se encuentran las estructuras móviles o fijas utilizadas en la industria petrolífera en alta mar. Se trata de conjuntos de tubos rígidos y chapas metálicas, diseñados para resistir la acción del viento y el oleaje en mar abierto. Desde la década de 1970, se ha construido un número creciente de proyectos en mares profundos sometidos a vientos violentos -en el Mar del Norte y en el Océano Atlántico frente a las costas de Brasil-, lo que confirma la validez de los diseños tubulares. Junto a las plataformas de producción se han desarrollado soportes flotantes para la prospección de petróleo y gas.
El sector tradicional de la calderería experimentó una gran expansión a finales del siglo XX con la construcción de centrales nucleares. La aplicación básica es el recipiente a presión que contiene un gas o que se utiliza para reacciones químicas (craqueo). La calidad de la construcción y la elección del acero dúctil priman sobre los cálculos. Los conceptos de seguridad y control de calidad son fundamentales, lo que lleva al predominio de la etiqueta de calidad concedida a la fábrica que produce el tanque. Los problemas planteados por la industria nuclear han reforzado la importancia de estos imperativos: las plantas de enriquecimiento por difusión gaseosa y los circuitos primarios y secundarios, así como los conjuntos de reactores de agua a presión (PWR), son los campos elegidos para los aceros utilizados con complejos procedimientos de control de calidad diseñados para prever las medidas necesarias en caso de defecto de fabricación. Además, los aceros utilizados suelen ser del tipo inoxidable, y el uso de estos aceros da lugar a talleres "limpios" y sin polvo.
La construcción en acero permite el uso de sistemas mecánicos de movimiento lento o rápido. Estos sistemas se basan en el principio del puente grúa, en el principio de cremallera y piñón o en gatos. Las piezas fabricadas deben soportar esfuerzos de fatiga con presiones de contacto de diversos grados. Existen numerosas aplicaciones en la industria minera (cintas transportadoras de evacuación de mineral) o en la siderurgia. En las construcciones offshore, las plataformas autoelevadoras tienen patas que descienden hasta 100 metros de agua y utilizan sistemas autoelevadores con cremalleras, que permiten a la plataforma de trabajo elevarse fuera del agua y mantener su posición a pesar del asentamiento soportado por las patas. El bastidor, además de sus propiedades mecánicas, contribuye a la resistencia global a la compresión y debe ser lo más ligero posible. Todos estos factores contradictorios conducen al uso de acero de alta resistencia (límite elástico de 686 newtons por milímetro cuadrado) y autoendurecido, para el que los procedimientos de corte y soldadura deben diseñarse cuidadosamente para no destruir las propiedades mecánicas esperadas.
Por último, las carpinterías metálicas y los revestimientos, ya sean de fachada o de cubierta, son elementos que no contribuyen a la resistencia global de los edificios, pero su importancia económica es grande.
Productos básicos
El acero se suministra al constructor en forma de perfiles. Se trata de perfiles normalizados, IPE (perfil I europeo), utilizados para los elementos sometidos a esfuerzos de flexión, HE (perfil E), utilizados para los sometidos a esfuerzos de compresión, UPN (perfil U), utilizados para reconstituir los perfiles, perfiles angulares, con alas iguales o desiguales, utilizados para constituir las partes elementales de las vigas trianguladas de las cerchas industriales, tubos utilizados para las construcciones tubulares espaciales o no.
Las gamas de fabricación y las tablas de normalización indican que no se pueden sobrepasar ciertas dimensiones. Por ejemplo, el perfil IPE 500, con una altura de 500 mm, se encuentra en la parte superior de la gama. Más allá de este tamaño, salvo fabricación especial, es posible obtener vigas reconstituidas soldadas (altura máxima de 1.200 mm a 1.500 mm), fabricadas en taller con máquinas de soldadura semiautomáticas que producen los cordones de unión laterales "alma-brida".
Para los productos complejos -vigas reconstituidas, cajones, depósitos- se utiliza chapa metálica como componente básico. Dependiendo del grosor, hay que considerar varios tipos de construcción. Si la chapa es una banda (espesor evaluado en décimas de milímetro), las deformaciones de tipo ondulado le confieren cierta rigidez; la chapa se utiliza como encofrado perdido para verter el hormigón, o como cubierta seca o provista de impermeabilización o aislamiento, o como revestimiento; al suspender los elementos, la chapa se solapa en varias ondas y se utilizan remaches para asegurar el conjunto. Si la chapa tiene un grosor de entre 5 y 20 milímetros, estamos ante una chapa media. La chapa se corta a medida mediante oxicorte.
Si las superficies requeridas están alabeadas (chapado naval), se utilizan calentadores por contracción (calentamiento de zonas parciales con un soplete y enfriamiento controlado de las zonas tratadas). Para determinadas formas (por ejemplo, tapas de tanques), se requieren deformaciones mecánicas que implican técnicas de estampado o laminado (para tubos gruesos, utilizados en particular en plataformas marinas).
Otros productos especiales son los raíles utilizados en la construcción ferroviaria, así como los soportes para los bogies de las grúas puente para elevar y mover piezas en naves industriales. Otro ejemplo son los alambres y cables, que sólo pueden contribuir a la resistencia mecánica si están tensos. En el caso de los sistemas trenzados, los cables tienen módulos de elasticidad aparente (módulo de la barra equivalente en tensión) inferiores a los del acero, y éstos varían con la longitud y la tensión de los alambres. La falta de ductilidad obliga a realizar cálculos para determinar la resistencia a la fractura y el riesgo de fatiga en caso de tensiones alternas. Las aplicaciones son numerosas.
En las operaciones de montaje, el cable sigue siendo un elemento importante para la estabilización y la elevación. En las estructuras permanentes, el cable se utiliza para sostener los techos (pabellones de exposiciones), contribuyendo a la resistencia global; es el caso de los puentes atirantados o colgantes. Tampoco hay que olvidar el uso de cables para líneas de amarre en estructuras marinas. La fuerza desarrollada en tracción puede variar desde unas pocas decenas de toneladas hasta 1.600 toneladas (cable de amarre potente). Los productos descritos anteriormente utilizan aceros que pueden tener características mecánicas muy diferentes, adaptadas a las estructuras consideradas. El límite elástico de los aceros estructurales se sitúa generalmente en torno a los 235 newtons por milímetro cuadrado.
En el caso de estructuras como puentes, el límite es más elevado, llegando a 350 newtons por milímetro cuadrado. La ductilidad de estos aceros se mide por su alargamiento a la rotura, que puede superar el 20%. El desarrollo de estructuras de alto rendimiento (pilones para puentes atirantados, zapatas para vigas de puentes de gran luz) ha llevado a utilizar aceros con un límite elástico de 686 newtons por milímetro cuadrado. Se pueden describir varios usos para estructuras marinas (véase más arriba).
El laminado de chapas ofrece buenas características para las tensiones en el plano de la chapa. El uso de soldaduras y el desarrollo de chapas más gruesas han dado lugar a ensamblajes en forma de T que implican tensiones transversales. El riesgo de decohesión laminar debe evitarse para prevenir un fallo repentino en las zonas de soldadura. La solución se ha encontrado utilizando aceros muy puros -conocidos como aceros Z- cuya resistencia a la tracción perpendicular a la capa intermedia está garantizada.
En el caso de un nudo complejo sometido a tensiones alternas, las zonas próximas al nudo pueden ser de acero Z. Esto reduce en gran medida el riesgo de agrietamiento. La soldabilidad de los aceros también es un criterio importante. Puede evaluarse midiendo la resistencia al impacto, que es una prueba de impacto a una temperatura determinada, y el uso a temperaturas muy bajas exige garantías de resistencia. Sin embargo, el desarrollo de la mecánica de la fractura nos ha permitido comprender mejor la propagación de la fractura bajo tensiones alternas o no alternas. En el caso de las chapas gruesas, el ensayo C.O.D. (desplazamiento de apertura de grieta) da una buena idea de la soldabilidad de los aceros. Esta aptitud se asocia generalmente a problemas de oxicorte. En el caso de los aceros autotemplables, se requiere precalentamiento y poscalentamiento. Es el caso de los aceros de alto rendimiento (límite elástico superior a 400 newtons por milímetro cuadrado).
Sistemas de ensamblaje
El ensamblaje de perfiles de chapa requiere elementos de fijación para transmitir las fuerzas que soporta la estructura. Los sistemas que se están desarrollando actualmente para las estructuras metálicas incluyen :
- Las uniones por pernos, que funcionan por fricción entre los elementos en contacto. El remachado y el atornillado entran en esta categoría;
- uniones en las que se sueldan los elementos en contacto. La continuidad se garantiza mediante la deposición de metal caliente.
Remachado y atornillado
El remachado en caliente consiste en introducir un cilindro al rojo vivo con cabeza redondeada en un orificio previamente practicado en las chapas que se van a unir y, a continuación, aplastar la pieza sin la cabeza para sujetar las chapas entre sí. Esta operación requiere un tipo especial de habilidad, y la técnica del remachado ya no es tan importante como a principios del siglo XX, dada la escasez de trabajadores cualificados en el oficio. Las chapas ensambladas no se tratan en la zona de contacto y los problemas de corrosión, si los remaches no están lo suficientemente juntos, son difíciles de combatir debido a la falta de mantenimiento. También es imposible desmontar un ensamblaje sin destruir los remaches. Los pernos han sustituido a los remaches porque sólo requieren un apriete mecánico. La diversidad de espesores que hay que ensamblar en un armazón da lugar a numerosos tipos de pernos. El resultado es un coste elevado para este tipo de ensamblaje.
Se pueden distinguir dos tipos: el primero corresponde al caso en el que la fuerza que actúa sobre la unión es perpendicular al eje del perno, y la resistencia está asegurada por la fricción de las zonas en contacto hasta un cierto límite, lo que conduce bien al fallo de los pernos, bien al desgarro de la chapa más fina si es demasiado pequeña en relación con el diámetro del perno. La segunda es aquella en la que la fuerza que actúa sobre la cabeza ensamblada es paralela al eje del perno.
Se trata de un ensamblaje embridado, en el que entran en juego la capacidad de extensión de los pernos y la flexibilidad de las chapas ensambladas. Para aumentar la resistencia a la fricción de las superficies ensambladas, es útil realizar un apriete controlado con una llave neumática. Estos pernos se denominan H.R. (de alta resistencia) debido a las elevadas prestaciones mecánicas del acero con el que están fabricados. La resistencia a la fricción puede aumentarse en un 50% chorreando con arena las zonas en contacto. Este tipo de tratamiento significa que la protección anticorrosión debe proporcionarse tan pronto como se haya completado el montaje.
El procedimiento de apriete es muy importante si quiere estar seguro de la longevidad de los pares de apriete. Generalmente implica una operación inicial, conocida como acoplamiento, seguida del apriete final; el orden en que se aprietan los distintos pernos está perfectamente determinado. La ventaja de los pernos H.R. es que son rápidos de colocar y fáciles de desmontar. Es más, si hay que soldar, las piezas se pueden preensamblar utilizando pernos para colocarlas. Varias estructuras importantes utilizan esta técnica, como el puente Masséna de la carretera de circunvalación de París, que requirió el uso de más de 10.000 pernos, los hangares de aviones del aeropuerto de Orly y un gran número de estructuras industriales (en las zonas de empotramiento).
Visualización Jerárquica de Construcción Metálica
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Soldadura
La soldadura es un método de ensamblaje muy conocido, que consiste en la adición de metal a alta temperatura que, mediante el enfriamiento y la transformación metalúrgica de los bordes ensamblados, garantiza la continuidad mecánica de las piezas. El proceso oxiacetilénico ha sido sustituido por la soldadura por arco con electrodo revestido (soldadura manual) y la soldadura semiautomática con atmósfera de gas protector (M.I.G. -gas inerte metálico- y M.A.G. -gas activo metálico-). Además, cuando la soldadura se realiza en plano, es posible utilizar un fundente protector de polvo para proteger el electrodo.
Este proceso puede considerarse automático. La resistencia a la tensión de la soldadura depende del acero, de la calidad de la mano de obra y de los preparados utilizados. La calidad también está ligada a los riesgos aceptados para estructuras muy elaboradas -plataformas marinas, temperaturas nucleares- por lo que es necesaria la aprobación previa de los soldadores. La cualificación de los trabajadores se comprueba periódicamente y se vigilan de cerca las especificaciones de soldadura en cuanto a chaflanes, grosores de cordón y tratamientos térmicos.
Los defectos en las soldaduras suelen ser el principio de grietas muy graves en caso de tensiones alternas. Éstas pueden detectarse mediante rayos X o simplemente con pruebas de líquidos penetrantes. La operación de soldadura se caracteriza por el enfriamiento en la zona próxima al cordón depositado. Tras el enfriamiento, las piezas se aprietan y aparecen tensiones internas o autotensiones, que son muy importantes en el caso de piezas cerradas (cajón) o en el caso de una concentración de cordones (caso de varias piezas que parten de un mismo nodo). El ejemplo característico es el nodo de ensamblaje de celosías tubulares utilizadas en estructuras fijas o no fijas. Para limitar el efecto de las tensiones de contracción, las piezas se tratan en horno o se calientan mediante resistencias eléctricas superficiales.
Para aumentar la resistencia de las piezas, es aconsejable diseñar un trazado óptimo (sin ángulos reentrantes agudos, reborde de grosor suficiente, etc.). Deben utilizarse los procesos descritos anteriormente, con placas de refuerzo para las piezas simples o cajas de transferencia para los tubos. Estas piezas intermedias deben estar diseñadas para facilitar la transmisión de fuerzas sin riesgo de rotura local por desgarro o pandeo.
Las uniones entre piezas en caso de empotramiento sólo pueden realizarse mediante soldadura o pernos H.R., pero pueden realizarse uniones muy sencillas reduciendo el número de elementos de transmisión (un solo perno, por ejemplo). Estas disposiciones económicas son útiles para estructuras de edificios en las que los apoyos de estabilidad están separados de los elementos de la fachada y del suelo.
Ventajas y desventajas
Las estructuras metálicas tienen aplicaciones particulares e interesantes en función de ciertos criterios (esfuerzos, montaje, corrosión).
Influencia de las cargas
Las cargas pueden deberse a cargas permanentes y de funcionamiento, pero también a elementos externos (nieve, viento, terremotos, olas, etc.). Las estructuras metálicas tienen la menor carga permanente posible y un comportamiento elástico, incluso cuando ciertas zonas están plastificadas. En el caso de los edificios, estas características son especialmente interesantes para las estructuras situadas en zonas sísmicas. Lo mismo se aplica a los edificios de gran altura, donde el ahorro de peso en términos de carga permanente es inestimable.
Por último, el comportamiento a la fatiga del acero ha tenido sin duda una gran influencia en la elección de estructuras de acero para la producción de petróleo en alta mar. En el caso de puentes o cubiertas de grandes luces, el acero es de gran utilidad gracias al ahorro de peso en carga permanente. Lo mismo ocurre con los puentes móviles, en los que el peso del vano controla en gran medida el mecanismo de elevación.
Por último, las elevadas propiedades mecánicas del acero en comparación con el hormigón son muy ventajosas cuando se trata de la transferencia de cargas: en los edificios de varias plantas, la parte inferior formada por pilares de acero, revestidos o no de hormigón, tiene una superficie útil mayor que si se utilizaran pilares de hormigón. Algunos ejemplos son la estación de ferrocarril de Lyon Part-Dieu y la torre Poissons en La Défense.
El sistema de montaje
Las operaciones de montaje son fundamentales en las estructuras metálicas, ya que constituyen la última etapa antes de la terminación, pero la más peligrosa por los problemas de inestabilidad. Los distintos métodos clásicos son los siguientes: desplazamiento de cargas por elevación; desplazamiento de cargas por desplazamiento horizontal; montaje utilizando como soporte la estructura existente. En todos los casos, la posibilidad de prefabricar en la fábrica depende en gran medida de las condiciones de transporte. La solución más económica es por vía marítima o fluvial. Esto permite remolcar e instalar bloques que pesan hasta varios cientos de toneladas. Este proceso se utiliza con frecuencia para fabricar y suministrar "módulos" para plataformas marinas. Estos módulos son enormes cajas metálicas que contienen todos los componentes previstos y probados (unidad de perforación, unidad eléctrica de tratamiento del agua, etc.). Pueden pesar hasta 1.000 toneladas.
En tierra no es posible beneficiarse de tales condiciones. El transporte por carretera, incluso excepcional, reduce mucho las dimensiones de los bloques elementales. Así que el premontaje debe realizarse sobre el terreno y aprovechar al máximo la capacidad de elevación disponible. Estas son muy limitadas en el caso de las estructuras de hormigón. Por ello, es necesario desplazar grúas potentes (400 metros × toneladas) o instalar dispositivos especiales. Estructuras como los puentes, por ejemplo, requieren el uso de estos dispositivos: un ejemplo es el viaducto de Caronte, cerca de Martigues en Francia, un puente de apoyo con una luz total de 300 metros, que fue "levantado" desde el nivel 0 hasta la elevación final (48 m) por un polipasto que utilizaba dos plumas, cada una equipada con gatos de 500 toneladas. La estructura levantada pesaba unas 2.000 toneladas; otros ejemplos similares son los vanos laterales del puente Saint-Nazaire - Saint-Brévin, y el puente de Niteroi, en la costa de Río de Janeiro.
Las grandes cargas también pueden desplazarse horizontalmente utilizando técnicas de ripado. Éstas emplean métodos que combinan gatos y superficies deslizantes de neopreno-teflón. También pueden utilizarse cojines de aire. Algunos ejemplos en el campo de las estructuras de ingeniería son el desplazamiento completo del puente atirantado de Neuwied (Alemania), de 485 metros de longitud y 12.000 toneladas de peso, a lo largo de 16 metros, o el desplazamiento similar del puente atirantado de Ober Kassel (Alemania), de 516 metros de longitud. Estos métodos de desplazamiento son, de hecho, una extensión de procesos de lanzamiento establecidos desde hace mucho tiempo. Pueden utilizarse para colocar vigas en I o cajones. El uso de zonas de deslizamiento de neopreno-teflón sobre acero inoxidable permite tratar curvas a izquierdas.
El uso de un dispositivo de elevación unido a la estructura es necesario si las grúas no pueden llegar a la zona de montaje. En el caso de los puentes, se trata de un corbado (foto) mediante un mástil colocado en el extremo del vano. En este caso, hay que tener mucho cuidado con las zonas de apoyo en los pilares, que soportan toda la carga durante el periodo de montaje. En el caso de los edificios erigidos verticalmente, las grúas de erección fijadas a los pilares permiten tomar las cargas del suelo y luego posicionarlas. Este método se utilizó en muchas torres estadounidenses, como el World Trade Center de Nueva York, que ya no existe. En otros proyectos, como la torre Maine-Montparnasse de París, las grúas utilizadas para verter el núcleo central se desplazaron verticalmente y se utilizaron como medio de elevación.
Por último, cabe señalar que algunas estructuras pueden construirse enteramente en el suelo y elevarse después mediante mástiles y cables de elevación. Es el caso de las cerchas en los entramados industriales o de los cojinetes de estabilidad en los edificios con armazón de acero. La situación muy temporal pero peligrosa de la parte atirantada elevada debe ser muy breve, para evitar la intervención de los fenómenos atmosféricos (viento, sol).
Corrosión y protección contra la corrosión
El acero es sensible a la corrosión, y sólo la protección mediante pintura o pulverización metálica (zinc, aluminio) puede garantizar una cierta longevidad en el tiempo. Esta protección debe mantenerse regularmente. Los fabricantes han desarrollado numerosas soluciones para reducir estos problemas, que tienen importantes implicaciones económicas. Es posible utilizar un acero autonivelante del tipo "Corten" o "Inda dur", que está recubierto de una capa de óxido que estabiliza el ataque del metal de base. Esta solución supone que el color final sea marrón chocolate. En el caso de estructuras muy expuestas (en el mar, por ejemplo), se pueden reducir las superficies expuestas utilizando tubos y creando un potencial eléctrico favorable mediante protección catódica. Con el mismo espíritu, también puede utilizarse un revestimiento de sacrificio con ánodos de zinc (compuertas de esclusas, por ejemplo) o de titanio.
La durabilidad de la estructura depende en gran medida de la atmósfera en la que se encuentre. En una estructura marina, las zonas de marea son evidentemente las más sensibles en términos de renovación del oxígeno. Estos problemas adquieren otra dimensión en el caso de las piezas expuestas a los rayos γ de los reactores de las centrales nucleares. La protección se consigue estudiando la composición adecuada del acero inoxidable utilizado. El riesgo de incendio hace que se aumente la resistencia de los perfiles mediante una protección de las superficies, como el enlucido o el flocado con productos como la "vermiculita". A veces basta con pinturas intumescentes. Todos estos revestimientos aumentan el coste de la estructura, y puede ser útil comparar estos procesos con un sistema de "riego". Los perfiles huecos pero cerrados contienen agua que, en caso de incendio, circula por convección, permitiendo la evacuación del calor. Existen numerosas aplicaciones, en particular para los edificios de gran altura.
Algunos ejemplos
Para ilustrar los párrafos anteriores, presentaremos algunos ejemplos que muestran las variadas aplicaciones de las construcciones de acero.
Puente Saint-Nazaire - Saint-Brévin (Francia, Loira-Atlántico)
Abierto al tráfico en 1975, el puente de 2 kilómetros entre Saint-Nazaire y Saint-Brévin cruza el Loira a la altura de Saint-Nazaire (foto). Su tramo central, de 200 metros de longitud, fue diseñado para permitir el paso de los petroleros que se dirigen a la refinería de Donges. El paso central se fijó a 404 metros con un gálibo de 50 metros. Se construyó un puente atirantado continuo (158 [vanos de orilla] + 404 [vano central] + 158 metros) con tres vanos metálicos. Como la calzada tiene 15 metros de ancho, los pilones metálicos utilizados para anclar los cables tienen forma de A y descansan sobre fustes de hormigón.
El tablero, compuesto por un único cajón formado por losas ortótropas, es decir, rigidizado por pequeños cajones, está anclado a las pilas de los estribos. El montaje se realizó de la siguiente manera: en primer lugar, se construyeron los vanos, comenzando por el vano central; a continuación, se remolcaron estos elementos hasta el emplazamiento y, por último, se izaron los elementos, a lo que siguió la construcción del vano central mediante el método de ménsula y cables que se fueron instalando gradualmente. Debido a su estrechez, esta estructura extremadamente ligera planteaba problemas de estabilidad aerodinámica, que se resolvieron mediante el uso de pequeños fuelles colocados en el borde.
Plataformas de perforación móviles
Las plataformas de perforación móviles son estructuras flotantes especiales, porque cuando están paradas tienen que moverse muy poco, a pesar del oleaje y el viento, en un radio de acción muy amplio. Esto es posible gracias a una arquitectura especial conocida como "pila de cajones". El flotador se lastra con agua in situ y se encuentra a varios metros por debajo del nivel del mar. Toda la estructura funciona como una barra lastrada, con muy poco movimiento en oleajes medios. El puente puede soportar cargas de hasta 7.000 toneladas. Del mismo modo, para la explotación de yacimientos marinos muy profundos, se ha imaginado utilizar sistemas de este tipo acoplados a tuberías flexibles, cuya parte principal no está sometida a la acción del oleaje ni a las corrientes del fondo.
Edificios de gran altura
Estos edificios (generalmente de más de veinte plantas) son un campo de aplicación particular para las estructuras de acero. Los pisos se apoyan en viguetas que actúan como soportes de los encofrados perdidos utilizados para verter el hormigón. En algunas torres, como la de Maine-Montparnasse, el núcleo central es de hormigón. Pero en muchos proyectos, sobre todo en Estados Unidos, la parte central que alberga las baterías de ascensores es una jaula metálica. Otros diseños han logrado la estabilidad gracias al armazón de la fachada, que forma un tubo espacial. Este principio se aplicó a la Torre John Hancock (cien pisos), construida por Ieoh Ming Pei en Boston, y a la Torre Sears-Roebruck (ciento diez pisos) en Chicago. Otro ejemplo es la sede de 3M en Cergy-Pontoise. Las torres del World Trade Center de Nueva York, destruidas en los atentados del 11 de septiembre de 2001, tenían un núcleo y unas fachadas perimetrales que ayudaron a resistir la explosión. Tenían cuarenta pisos, 411 metros de altura, y requirieron el uso de 180.000 toneladas de acero.
Cubiertas para estadios y pabellones de exposiciones
Los grandes tejados ofrecen algunos ejemplos de la técnica de utilizar redes de cables, tensados o no, para sostener el revestimiento. Entre ellos, el estadio olímpico de Múnich, cuya cubierta (74.800 m2) es una gran carpa sostenida por mástiles, estabilizados a su vez por cables tensores. Los programas informáticos de cálculo pueden tener en cuenta miles de fuerzas internas, lo que permite optimizar la disposición de los cables y también las pretensiones iniciales que limitan las deformaciones debidas a las cargas climáticas y a las variaciones de temperatura.