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Escuela Politcnica de Cuenca Unidad Temtica 10Arquitectura Tcnica Leccin 38

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INDICE

1. Enlace viga-soporte. Forma de trabajo2. Estructuras totalmente isostaticas (nudos articulados)3. Formas de reducir el momento al mnimo en estos nudos4. Estructuras con vigas continuas5. Estructuras de prticos con nudos rgidos6. Estructuras especiales7. estructuras espaciales8. Estabilidad horizontal. Arriostramientos9. Juntas de dilatacin en estructuras metlicas10.Prescripciones para estructuras metlicas frente al sismo11.Deformabilidad. Esbeltez. Pandeo.12.Resistencia ante el fuego. Proteccin.13.Corrosin. Proteccin.

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TIPOLOGA ESTRUCTURAL EN ACERO

ESQUEMAS ESTRUC TURALES.

Las estructuras metlicas para edificios estn formadas fundamentalmente por:

Pilares o soportes, que apoyan sobre la cimentacin. Vigas o jcenas, que cargan sobre los soportes. Forjados, que transmiten sus cargas a las vigas. Arriostramientos y correas de atado, para evitar desplazamientos y

deformaciones.

Algunas vigas pueden transmitir su reaccin por uno o por sus dos

extremos, no a un pilar, sino a otra jcena. Esta unin se denomina

"brochal".

Tambin puede ocurrir que algn soporte no llegue a la cimentacin, bien

porque est colgado, bien porque descanse en un elemento en flexin (viga),

denominndose "pilar apoyado sobre jcena" o "pilar apeado".

Las diversas formas en que pueden quedar enlazados las vigas y los

soportes dan lugar a diferentes tipos de estructuras:

Estructuras totalmente isostticas.

Estructuras con vigas continuas. Estructuras de prticos con nudos rgidos. Estructuras especiales.

En el siguiente esquema se relacionan los diferentes elementos que

consti tuyen la planta de es tructura metlica de un edific io .

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Todo el contorno de la planta, patios, huecos y escalera deben quedar unidos mediante

jcenas o correas de arriostramiento.

Si las viguetas de forjado son de acero, no necesitaremos correas de atado, puesto que

podemos soldar las viguetas de los extremos a los pilares, cumpliendo con ello ambas

funciones: soportar carga y arriostramiento.

1.ENLACE VIGA-SOPORTE. FORMA DE TRABAJO.

Antes de iniciar el estudio a fondo de cada uno de los tipos estructurales y de sus

uniones, partiremos de la base de que los enlaces viga-soporte, se pueden clasificar en

dos grandes grupos: apoyos rgidos y apoyos articulados o flexibles, cuyo

funcionamiento vamos a estudiar a continuacin, de forma muy sencilla, con

independencia de que, posteriormente, se completen con el estudio ms profundo de los

nudos y enlaces.

La forma de trabajo de la jcena, en su unin con el soporte, depende del tipo deenlace.

El apoyo rgido impide el giro del extremo de la viga, por lo tanto trabaja a traccin la

parte alta de la viga y a compresin la parte inferior de la misma.

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2.ESTRUCTURAS TOTALMENTE ISOSTTICAS (NUDOS ARTICULADOS).

Es el tipo de construccin ms utilizado, puesto que tiene mayor rendimiento tanto en

taller como en montaje en obra, por consiguiente resulta el de menor costo por kg. de

acero en estructura terminada.

En este tipo de estructura, los soportes estn sometidos fundamental mente acompresin y las vigas se articulan sobre ellos, no importando cual sea su direccin en

el plano horizontal, por lo que este tipo es de la mayor flexibilidad en lo que se refiere a

las necesidades arquitectnicas.

El esquema siguiente representa una estructura con nudos articulados.

Los soportes de las diversas plantas. por su forma de enlace, pueden considerarse como

articulados unos con otros en la base.La estructura as concebida es un mecanismo, por lo que para oponerse a los esfuerzos

horizontales producidos por sismos, viento u otras causas, de disponerse unos elementos

estructurales capaces de resistir solicitaciones. Para ello se utilizan diagonales

(arriostramientos), tal como veremos ms adelante.

El clculo de las jcenas se realiza en la hiptesis de la viga articulada en sus dos

extremos aunque, como veremos cuando se estudien los detalles constructivos, los

enlaces puedan transmitir un cierto momento flector al soporte, debido a que no se

consigue una perfecta unin isosttica.

Los soportes se pueden tambin calcular como articulados en sus dos extremos, con

carga axil la mayor parte de las veces, y con carga excntrica en algunos casos.

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En el siguiente apartado. puede verse de qu forma pueden enlazarse los extremos de la

viga para poder suponer que est articulada en los soportes, es decir, como se

materializan en la prctica las rtulas tericas.

Nudo articulado.Para efectuar un apoyo articulado de una viga en un soporte, ha de adoptarse unadisposicin que impida el movimiento de la viga en direccin del eje del soporte, o sea

impedir su desplazamiento vertical, permitiendo, sin embargo, un giro en sentido

longitudinal de la viga. lo suficientemente grande para conseguir que el momento

flector que pueda inducirse en la unin sea despreciable.

Esos nudos articulados. apoyos flexibles o uniones simples, los podernos conseguir por

cualquier procedimiento que facilite el giro de la seccin extrema de la viga al tiempo

que impide las traslaciones verticales u horizontales.

Veamos algunos procedimientos:

1- Soldando directamente el alma de la viga. Para que la unin pueda ser consideradaflexible la lon

gitud de los cordones de soldadura no debe ser.

mayor que los 2/3 de la altura del alma. tal como se detalla en las figuras siguientes:

aliado, seccin yperspectiva.

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Una solucin muy buena, variante de la anterior, es la indicada en la figura siguiente.

Consiste en cortar las 2 alas de la jcena en forma de chafln, con lo cual al flectar la

jcena no transmite momentos al pilar, puesto que sus alas no llega

n a l.

Una vez soldados los 2/3 del alma, se elimina el angular de apoyo y queda un buen nudocon jcena articulada.

2- Apoyando o soldando la viga sobre un angular soldado al soporte. Para impedir el

vuelco de la viga se colocan pequeos angulares en la parte alta del alma, por ambos

laterales de la viga. soldados slo al pilar. El giro se produce por deformacin del ala

libre del angular. Para evitar movimientos verticales hacia arriba, se puede colocar un

angular encima del ala superior de la viga, soldado slo al pilar. Ver figuras siguientes.

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4 Efectuando una unin similar a la anterior, pero uniendo los angulares

al soporte por medio de tornillos que garantizan el giro de la viga, al ser la

unin menos rgida que la soldadura y poder trabajar los tornillos a traccin.

En todos los casos la reaccin de la viga produce un cierto momento

flector en el soporte, producto de la distancia entre el punto de apoyo de la

jcena y el eje del alma del soporte (descentramiento de la carga).

Para reducirlo, una posible solucin consiste en colocar la viga contra el alma del

soporte, tal como se detalla en las siguientes figuras, disminuyendo as el brazo de

palanca.

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3.FORMAS DE REDUCIR EL MOMENTO AL MNIMO EN ESTOS NUDOS.

En los casos de soportes de un solo perfil, ya hemos visto procedimientos para reducir

los momentos en los nudos (soldar slo 2/3 del alto del alma de la jcena, efectuar la

unin de la jcena sobre el alma del soporte, etc.).Si se trata de soportes formados por dos perfiles separados, puede evitarse todo

momento flector, por descentramiento de la carga, mediante la disposicin de viga

pasante, tal como se indica a continuacin.

Esencialmente consiste en que la viga sea continua, pasante por el espacio que queda

entre los dos perfiles del pilar, apoyada sobre un trozo de casquillo IPN que va soldado

por la parte interior de los dos perfiles del pilar.

En la primera perspectiva de las insertadas a continuacin se detalla una viga pasante en

un pilar de ltima planta. Los soportes formados por 2 UPN empresilladas con las alas

hacia el exterior.

En la segunda perspectiva el pilar est ubicado en una planta intermedia, formado por 2

UPN empresilladas, con las alas hacia el interior.

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La opcin de viga pasante es muy buena porque favorece tanto a la viga como al

soporte. La viga, al ser pasante, se calcula como continua, con menores momentos

flectores. El pilar, excepto los de medianera o esquina, recibe carga por ambos lados,

por tanto puede considerarse que slo recibe carga axil, por compensacin de cargas.

Solucin de viga pasante en apoyo con el pilar.Es importante que las presillas existentes junto a la viga pasante, tanto la superior comola inferior, no estn en contacto con ella, para evitar que al flectar la viga pueda

transmitir esfuerzos al pilar, fundamentalmente flexiones.

Si el apoyo de la viga pasante se efecta sobre una superficie horizontal, tal como

ocurre cuando se apoya sobre el ala superior de un trozo de perfil IPN, que es lo

habitual, puede ocurrir que la viga pasante flecte ms de un lateral que del otro, con lo

cual est transmitiendo sobre dicho apoyo horizontal, una tendencia al giro del mismo,

transmitiendo al pilar una cierta flexin.

Para evitarlo, es necesario que el apoyo de la viga pasante sea puntual, para lo cual, se

suelda un trocito de redondo longitudinalmente encima de la mini-viga que hemos

introducido dentro del pilar, y la viga pasante apoyar encima del redondo, con lo que

se considera simplemente apoyada

Cuando los apoyos de la jcena son puntuales y todas las cargas que soporta la jcena setransmiten verticalmente a dicho apoyo, y especialmente si las cargas son importantes,

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es necesario colocar en la jcena cartelas de rigidizacin verticales, uniendo alas y alma,

para evitar abollamientos, tal como se observa en la siguiente Perspectiva,

correspondiente a una viga pasante, con apoyo puntual.

4.ESTRUCTURAS CON VIGAS CONTINUAS.

En las estructuras con vigas continuas existe una ventaja para las vigas y un

inconveniente para los pilares.

Las vigas se calculan como continuas, con lo que disminuyen notablemente sus

momentos flectores y, por tanto, su seccin y peso, lo que supone una economa

importante.

Para que las vigas sean continuas hay que cortar los soportes, lo que implica que, una

vez se haya colocada la viga continua sobre el soporte inferior, hay que colocar el

soporte superior encima de la viga y se "reconstruye" el trozo de soporte que falta, hastaconseguir la continuidad del mismo. Para ello es necesario suplementarle al nudo

cartelas de las mismas dimensiones del soporte inferior cortado, a modo de

rigidizadores, para reconstruir la zona que falta. De este modo se consigue dar

continuidad al pilar y evitar que el alma de la jcena continua pueda "aplastarse" por el

peso del pilar superior. Esta solucin es costosa porque necesita mucha mano de obra.

En la figura siguiente se representa de forma esquemtica una estructura de este tipo. En

el lateral derecho puede observarse la diferencia entre los diagramas de momentos

flectores de las 3 vigas independientes y los de la viga continua de 3 tramos, para un

mismo tipo de perfil. Grficamente queda demostrada la conveniencia de la utilizacin

de vigas continuas, en cuanto a su economa.

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La utilizacin de refuerzos en alguna zona de la viga junto con el empleo del clculo en

plasticidad, conducen a un aprovechamiento excelente del

material.

Nudo de vigas continas.La forma ms usual de realizar un apoyo de viga continua, consiste en proyectar el

soporte a base de dos perfiles empresillados separados lo suficiente para que las vigaspuedan pasar entre ellos con cierta holgura. Elyo se realiza directamente sobre un casquillo de perfil, generalmente soldado a los dos

perfiles que constituyen el fuste del soporte: o bien, si la viga es muy importante_

interponiendo entre ella y el casquillo un cuadradillo o un trozo de barra redonda. con lo

cual conseguimos que se cumpla de manera ms perfecta la hiptesis de apoyo puntual.En la siguiente figura se indica cual puede ser la disposicin de un nudo de este tipo.

Para que el montaje de esta unin sea fcilmente realizable. Es preciso que la separacin

interior entre los dos perfiles componentes del soporte sea lo suficientemente amplia.

Puede ser conveniente colocar el par de presillas de cabeza en obra, despus de montada

la viga

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forjado o bien proteger dichas placas para evitar que al hormignar se queden

recubiertas de hormign.

Existe otra solucin consistente en desdoblar el perfil de la jcena en dos equivalentes y

pasar uno de ellos por cada lado del soporte, apoyados sobre casquillos (trozos de perfil

metlico IPN), a modo de msulas. Esta solucin, que como las anteriores tampoco

transmite momentos al soporte, tiene el inconveniente de que el rendimiento del

material empleado es algo menor, lo que redunda en un coste algo ms elevado. Tiene la

ventaja, adems de las constructivas, de reducir el canto de las jcenas, puesto que se

colocan dos en vez de una sola.

En la figura siguiente se detalla este tipo de unin, en alzado y en planta.

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Tambin pueden solucionarse los nudos de vigas continuas con un perfil I que pase

junto al soporte, por tino slo de sus lados, en donde se resuelve el apoyo en l. Esquizs el sistema ms sencillo, pero introduce en el soporte un momento flector igual al

producto de la reaccin por la distancia hasta el eje que, aunque es pequeo, deber

tenerse en cuenta al dimensionar

el soporte.En la figura siguiente se materializa este tipo de apoyo. Posiblemente fuese conveniente

colocar el soporte al revs, orientado con la mxima inercia hacia el lateral de apoyo de

la jcena INP.

5.ESTRUCTURAS DE PRTICOS CON NUDOS RGIDOS.

En este tipo de estructuras, los soportes y vigas que concurren en un punto forman un

nudo rgido. Es decir, las tangentes a las directrices de las diversas piezas (soportes o

vigas), mantienen ngulos invariables despus de la deformacin.

Este tipo de estructura, tiene la ventaja de que los prticos pueden resistir losesfuerzos horizontales en la direccin de su plano y para grandes luces suele tenermejor rendimiento que sus equivalentes de nudos articulados o de vigas continuas.

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Cuenta con los inconvenientes de que tiene mayor repercusin la existencia de asientos

diferenciales, y de que la ejecucin y el montaje son mas caros que en los casos

anteriores.

A continuacin se muestra el esquema de este tipo de estructuras.

Las vigas que llegan a un nudo, de cualquiera de los tipos existentes. siempre han deestar niveladas en su parte superior para facilitar el apoyo del forjado.

Nudo rgido.Las uniones rgidas con empotramiento perfecto slo se pueden consegui

rsi los soportes

tienen una gran inercia en relacin con el la de la jcena (figura izquierda). En casos

normales, una unin rgida va a introducir flexiones en los pilares (fig. centro),donde, para evitar esas deformaciones, haran falta pilares muy fuertes. Si la viga es

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muy importante, con relacin al soporte, con sus esfuerzos de traccin y compresin

puede producir deformaciones en las alas y alma del soporte (figura derecha).

Previamente al anlisis y propuesta de soluciones a estos problemas vamos a efectuar

un ligero recorrido sobre la forma de trabajo de las uniones, especialmente sobresu funcionamiento, transmisin detensiones y deformaciones.

En el nudo o apoyo rgido se suelda al pilar todo el permetro de la viga, con lo cual se

consiguen coartar los tres posibles movimientos de la viga:

Impedir el desplazamiento horizontal en la direccin de la viga. Impedir el desplazamiento vertical en la direccin del pilar. Impedir el giro lateral de la viga (impedir el vuelco).

Los nudos rgidos o empotramientos penalizan al soporte, sometindolo a flexin, pero

a su vez favorecen a la viga, que la "descargan" de flectores en su vano.

En el empotramiento vemos que el ala superior tira del soporte y la inferior lo empuja

(tracciones en la cara superior y compresiones en la cara inferior).

Si las acciones son importantes y el espesor de las alas y el alma del soporte sonpequeos, los esfuerzos de traccin y compresin que se producen en la unin pueden

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deformar el ala del soporte, tal como se indica en el dibujo adjunto, con lo cual el

empotramiento no sera perfecto, puesto que la deformacin del ala del soporte ha

permitido un cierto giro a la jcena.

Para evitar esto, ser necesario transmitir el tirn y el empuje de las al (traccin y

compresin), mediante rigdizadores, al alma del soporte y al ala posterior, con lo cual

los esfuerzos de traccin y de compresin, se reparten entre el ala anterior, el alma y el

ala posterior del soporte, tal como se indica en el dibujo siguiente.

Los rigidizadores colocados en la figura anterior evitan que las alas se desplacen, que

las alas se doblen hacia el interior (compresiones) o hacia el exterior (tracciones) y

evitan el bombeo o abonamiento del alma.

Podra quedar un matiz sin resolver. Si los esfuerzos de traccin y compresin que tiene

que absorber el alma del pilar son importantes en relacin con su espesor, esta podra

deformarse en dicho nudo, tal como se indica en la figura siguiente; de forma que la

diagonal a-e se acortase (convirtindose en a'-e) y la diagonal d-h se alargara

(convirtindose en la d-h'). Debido al poco espesor del alma, la diagonal a-e puede

abollarse y se acorta.

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Esto se evita colocando rigidizadores en diagonal, a ambos lados del alma, en ladireccin de los esfuerzos de compresin.

Las tracciones que puedan producirse en el nudo rgido no son problemticas, pues el

alma las absorber sin ninguna dificultad.

Es importante recordar que las soluciones aportadas anteriormente, no siempre son

necesarias; dependen del tipo de jcena, pilar, cargas, unin, etc.

Si el pilar es grande y la jcena es pequea, no es necesario ningn rigidizador, puesto

que las propias alas y alma del soporte son capaces de absorber los esfuerzos que le

lleguen de la jcena.

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Si los esfuerzos son importantes es necesario colocar los rigidizadores o conectores de

traccin y compresin. Y si son muy importantes conviene colocar tambin el conector

de compresiones inclinado.

Puede ocurrir que sea necesario rigidizar slo las alas donde se unen el soporte y la

jcena, no siendo necesario que la cartela abarque todo el pilar hasta unir ambas alas y

alma. En ese caso puede ser suficiente con la colocacin de cartelas triangulares,conectando el ala y el alma del soporte, tal como se detalla en el dibujo siguiente.

En los casos en que acometan dos vigas al soporte, una por cada lateral el sistema de

rigidizacin de las alas-alma es similar: conectores de tracciones y de compresiones.

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La resistencia a cortante en la zona del alma del soporte comprendida entre las alas

comprimida y traccionada de la viga suele ser suficiente. Si no as, deber reforzarse el

alma del soporte, bien mediante una pareja de rigidizadores en diagonal (uno por cada

lateral del alma), o bien mediante una chapa de refuerzo, que a su vez aumenta la

resistencia de las treszonas del alma: traccin, compresin y cortante.

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En los nudos rgidos se suelda todo el contorno de la viga en su encuentro con el pilar

pudiendo, adems, existir angulares de apoyo, cartela de rigidizacin inferior, o bien

cartela de rigidizacin inferior y superior. segn el grado de empotramiento que

queramos conseguir, tal como se detalla a continuacin.

Las estructuras con nudos rgidos se utilizan poco en edificios para viviendas, por la

dificultad de ejecucin y por los problemas de asientos diferenciales. Excepcionalmente

se utilizan en edificios, normalmente con mucha altura, en los cuales es imposible su

estabilizacin, ante fuerzas horizontales, mediante el arriostramiento por

triangulaciones.

La principal dificultad que hay que resolver cuando se trata de realizar un nudo rgido,

es la forma de transmitir las tensiones de traccin, debido a que por superponerse a las

tensiones residuales de soldadura, pueden originarse roturas frgiles.

En las siguientes figuras se desarrollan algunos sistemas de materializar en la prctica

los nudos correspondientes.

En dichas soluciones se busca, bien pasar un elemento continuo de chapa sin soldaduras

en las zonas de momentos flectores negativos mximos, o bien reducir las tensiones de

traccin aumentando mucho el canto.

En el caso de que se trate de un nudo o encuentro con pilar de la serie I H, aparte de

las cartelas de rigidizacin, debemos colocarle conectores de traccin en la parte

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Si la diferencia de canto entre ambas jcenas es pequea, resolvemos el nudo colocando

el conector de compresiones ligeramente inclinado, tal como se muestra a continuacin.

Cuando los pilares no sean de la serie I H, no es necesario colocarle conectores de

traccin, ni de compresin, puesto que no existe riesgo de que se doblen las alas de los

mismos.

En caso de necesitar que la viga sea continua, cortaremos el pilar y, posteriormente, le

colocaremos las cartelas necesarias para reconstruirlo, del modo en que se describe a

continuacin.

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7.ESTRUCTURAS ESPACIALES

La reparticin de esfuerzos es ms favorable, lo que beneficia a la estabilidad y rigidez

del conjunto. La disminucin de esfuerzos normales y momentos flectores en las barras

y la suspensin de elementos secundarios (correas, arriostramientos...) permite una

reduccin del peso.

Las estructuras tridimensionales metlicas estn constituidas, por lo general, por dos

superficies de celosa de simple o doble curvatura, enlazadas por una triangulacin

espacial de barras.

El elemento bsico suele ser una pirmide de base cuadrada, un tetraedro, un prisma de

base triangular, ... Y las barras empleadas son de perfiles laminados, preferentemente en

forma de tubo, para la compresin y la torsin y todas las barras estn cerradas por

soldaduras continuas para proteger de la corrosin.

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Teniendo en cuenta su forma y su manera de resistir las fuerzas externas las estructuras

espaciales se clasifican en :

Emparrillados : son sistemas planos de vigas cruzadas en los que las cargas estnaplicadas de forma perpendicular al plano del sistema. Pueden ser

bidireccionales, tridimensionales, ...

Lo normal es combinar el entramado de base cuadrada y base cuadrada

girada :

Pero para cubrir grandes espacios se emplean de tres direcciones, combinando

los anteriores o cruzando las barras a 60 :

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Lminas : son estructuras de simple o doble curvatura, pueden ser de basecuadrada o triangular.

Cpulas : son estructuras espaciales de doble curvatura. Pueden ser :_Nervadas : formadas por arcos de celosa dispuestos radialmente, comoarcos atirantados por un zuncho inferior.

_Cpulas de celosa : formadaspor una o varias capas de celosa

y un nervio de borde. Como la

cpula de paralelos resuelta

con estructura de base cuadrada,

trapezoidal o triangular :

_Otra de celosa es la cpulageodsica con estructuraTriangular de una o dos capas,

donde las barras estn curvadas

y dispuestas segn

circunferencia mximas de la

esfera :

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8.ESTABILIDAD HORIZONTAL. ARRIOSTRAMIENTOS.

Los tipos estructurales a los que nos hemos referido en los apartados de estructuras

totalmente isostticas (articuladas) y estructuras con vigas continuas (pasantes), no son

capaces de resistir esfuerzos horizontales. Si las uniones entre vigas y soportes fueran

verdaderas rtulas, la estructura, ms que tal, sera un mecanismo. En la realidad losenlaces pueden resistir pequeos momentos, pero son incapaces de asegurar la

estabilidad del edificio, pudiendo deformarse tal como se indica en el dibujo siguiente.

Por consiguiente, es necesario introducir en dichas estructuras algunos elementos que

puedan hacer frente a los empujes horizontales que producen el viento y los sismos, a

los que denominamos arriostramientos.

En caso de viento, ste acta directamente sobre lafachada y, normalmente, sta es

capaz de transmitir la presin del viento a los diversos forjados.

Los forjados, en su plano, son muy rgidos y pueden considerarse en la prctica como

un slido indeformable. Basta, por consiguiente, que estn enlazados a unos elementos

verticales capaces de transmitir al terreno el empuje del viento, para conseguir la

estabilidad horizontal del edificio.

Estos elementos verticales de arriostramiento pueden ser, fundamentalmente, de trestipos:

Jcenas trianguladas metlicas, con una o dos diagonales. Prticos de nudos rgidos. Pantallas de hormign.

Cuando se utilizan las jcenas trianguladas las pantallas de hormign. se presenta el

problema de encontrar una parte de la estructura en la que la colocacin de los mismos

no perturbe la funcin del edificio. Suelen elegirse, por tanto, para su ubicacin, lugares

tales como los muros de las cajas de ascensores o escaleras, los paos ciegos de

fachada, las divisiones de propiedad, las medianeras, etc.

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El arriostramiento vertical en Cruz de San Andrs es el ms utilizado, por su sencillez y

facilidad de ejecucin. Sin embargo, con el fin de que las diagonales cruzadas no

atraviesen los huecos de puertas y ventanas,

se recurre a otros arriostramientos, en los

cuales las diagonales son quebradas, buscando siempre la lnea ms prxima a la lnea

recta, Y cruces intermedios, tal como se ve en las siguientes figuras.

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Deben hacerse hiptesis de empuje horizontal en dos direcciones ortogonales, siendo

habitual que haya dos jcenas en cada una de las dos direcciones predominantes del

edificio, o de las partes del mismo entre juntas de dilatacin.

Como se ha dicho anteriormente, los forjados suelen ser elementos lo suficientementergidos, en su plano, como para poder transferir el empuje del viento, que reciben de las

fachadas, a los arriostrados o jcenas contraviento situadas en planos verticales.

El arriostramiento vertical contra viento, funciona de forma similar a una viga de celosa

colocada en posicin vertical. Esas "jcenas contra viento" estn constituidas, en su

forma ms general, por tres clases de elementos diferentes:

Las "cabezas" (c), que son los soportes de la estructura. Los "montantes" (m), que suelen ser las jcenas/vigas del propio forjado. Las "diagonales" (d), que suelen ser los arriostramientos.

Haciendo un smil con las vigas de celosa, que estudiaremos con profundidad mas

adelante, la nomenclatura empleada para la misma es:

Al colocar vertical dicha viga, tendramos el arriostramiento contraviento indicado.

Para el clculo de los soportes es necesario aadir, a los propios esfuerzos del edificio,

los esfuerzos que se produzcan por efecto del viento.

Los montantes deben calcularse teniendo en cuenta que puede existir, adems de la

compresin o traccin que le induce el efecto del viento, la flexin propia que, como

jcenas de la estructura le pueda corresponder.

Debe observarse que el pandeo, de dichas montantes (jcenas), en el plano horizontal

quedar, generalmente, impedido por el forjado que apoye sobre ellas.

Las formas ms usuales para las secciones de cabeza son las que se utilizan en soportes.Las diagonales, cuando se disponen en cruz de San Andrs, pueden calcularse

suponiendo que slo acta la que est solicitada a traccin. En esta hiptesis pueden

admitirse esbelteces mayores que en compresin y, por consiguiente, elementos ms

planos que ocupan menos espacio en sentido horizontal.

La opcin ideal es que el arriostramiento contra viento se coloque verticalmente en toda

la altura del edificio, sin desplazamientos. Sin embargo, en ocasiones pueden existir

dificultades con respecto a los lugares de ubicacin de las jcenas contraviento, ante la

imposibilidad de darle continuidad en todo el alto del edificio. El dibujo siguiente

muestra un caso diferente, que puede ayudamos para fijar criterios con relacin a la

ubicacin de las mismas.

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En las figuras siguientes, se dan dos tipos diferentes de jcenas contraviento:

En las perspectivasinsertadas a continuaci n pueden observarse distintos

tipos de arriostramientos, as como su ubicacin en la estructura.

Estructuras arriostradas con Cruces de San Andrs. Estructuras con muros cruzados. Estructuras con ncleo central reforzado. estructuras con ncleo y cerramiento reforzado. Estructuras con prticos de rigidez en las 4 fachadas. Estructuras con ncleo lateral reforzado. Estructuras con uniones rgidas de hormign. Estructuras con muros de rigidez cruzados y en caja de escalera. Estructuras con Cruces de San Andrs en zonas centrales. Estructuras con cerramientos rgidos. Estructuras con ncleo central y tubo exterior porticado. Estructuras con tubo exterior porticado. Estructuras con nudos rgidos y ncleo escalera rgido. Estructuras con exterior arriostrado y escalera rgida. Estructuras con arriostramiento exterior por fuera del edificio.

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Edificios altos. Tubo porticado y ncleo central (tubo de tubo)

Edificios altos. Tubo perimetral porticado.

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Edificios altos. Grandes celosas incorporadas a las fachadas

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En las perspectivas siguientes se muestran las dos soluciones para efectuar la junta de

dilatacin con el forjado paralelo a la misma

JUNTA DE DILATACION EN FORJADO PARALELO A LA JUNTA

2.- Cuando la direccin del forjado sea perpendicular a la de la junta podrn resolverse

duplicando las jcenas y disponiendo una de ellas con apoyo deslizante. o bien disponiendo

los forjados con apoyos deslizantes.

Duplicando soportes y duplicando jcenas. El sistema es muy bueno pero resultacaro.

Con un slo soporte y duplicando jcenas y disponiendo apoyo deslizante delforjado sobre una de ellas. Es un buen sistema

Con un slo soporte y una sola jcena: disponemos el forjado de uno de los lateralescon apoyo deslizante y en el otro con apoyo fijo. Este sistema funciona bien. pero

tiene el inconveniente de que la junta no podr ser completamente recta

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En las siguientes perspectivas podemos observar los tres sistemas de ejecucin de una

junta de dilatacin, cuando el forjado es perpendicular a la misma.

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10.PRESCRIPCIONES PARA ESTRUC ITRAS METLICAS FRENTE ALSISMO.

La Instruccin de Acero Estructural EAE, en su artculo 49 hace referencia al proyecto

y ejecucin de estructuras metlicas frente al sismo.

En la edificacin es frecuente el empleo de configuraciones estructurales isostticas(uniones simples entre vigas y pilares, rigidizadas por ncleos o pantallas de hormi

gn

armado. Aunque, convencionalmente, la estructura del edificio se defina como metlica.

la parte resistente ante acciones horizontales es una estructura de hormign armado y

debe ser comprobada mediante la correspondiente Instruccin. La nica comprobacin

requerida para la estructura metlica es, en estos casos, la relativa a la capacidad de

deformacin, que vendr dada por la capacidad de giro de las uniones.

Idntica comprobacin se requiere en los elementos no proyectados como resistentes,

cuya misin es el arriostramiento estructural ante las acciones horizontales.

En la figura a (izquierda) el arriostramiento se ha confiado a la pantalla o ncleo de

hormign armado. mientras que en la figura b (derecha) el arriostramiento se resuelvecon perfilara metlica colocada en diagonal, en forma de Cruces de San Andrs.

En las juntas de dilatacin, en edificios situados en zona ssmica, debe dimensionarse el

ancho de la junta de acuerdo a la norma NCSE-02, para evitar choques entre bloques

colindantes.

Los nicos tipos de prticos admisibles en estructuras situadas en zonas ssmicas sonrgidos y arriostrados. No se admiten los prticos semi-rgidos, duales o mixtos, que

combinen las rigideces de sistemas resistentes diferentes.

En el caso de los prticos arriostrados se adoptarn las medidas constructivas necesarias

para que los elementos de la triangulacin no soporten las cargas permanentes.

La unin entre tramos sucesivos de pilares conviene situarla en una altura intermedia

entre las plantas, para alejarla de los nudos.

En las figuras siguientes se representan los sistemas de arriostramiento para edificios

con estructura metlica situados en zonas ssmicas. La eleccin del ms adecuado

depende del grado ssmico y de las posibilidades de su utilizacin, en funcin de las

necesidades constructivas.

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11. DEFORMABILIDAD. ESBELTEZ, PANDEO.

Pueden darse problemas de inestabilidad en las vigas, estos efectos pueden

ser :

1.- Pandeo del alma :En los apoyos de vigas sobre muros o pilares se produce una concentracin

de cargas y tambin con una carga aislada, pudiendo pandear lateralmente

el alma, para evitarlo se ponen rigidizadores.

2.- Abolladura del alma :Se produce por las tensiones de compresin en cualquier punto de la viga.

Si no son suficientes los rigidizadores transversales, se dispondrn tambin

longitudinales en la zona comprimida :

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3.- Pandeo de ala :Cuando existe mucha carga concentrada puede pandear tambin el ala que

est comprimida. Para evitarlo se dispondrn, entre dos rigidizadores

sucesivos, refuerzos triangulares o de escuadra, tambin deben ponerse en

los apoyos de una viga en otra de mayor altura :

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12.RESISTENCIA ANTE EL FUEGO.A partir de 300 la resistencia del hierro disminuye rpidamente, quedando

reducida a la mitad a 500 y a esto unimos las dilataciones que se producen.

Como proteccin al fuego, de las estructuras metlicas, se emplean

revestimientos con materiales refractarios que impiden que las llamas se pongan

en contacto con el hierro, tambin evita el enfriamiento brusco del agua deextincin.

Los revestimientos pueden ser inflamables que son los que no pierden suresistencia e impiden la propagacin del fuego durante un tiempo de una hora y

media a tres horas o retardatorios que ofrecen una resistencia al fuego mnimade media hora.

Revestimiento de hormign: Es el material ms utilizado o bien vertindoloen un encofrado o bien rodeando el elemento metlico con tela metlica y

extendiendo una capa de hormign de al menos 6 cm.

Otros procedimientos : pueden utilizarse como revestimiento : ladrillos refractarios,asbestos, mortero de cemento o yeso mezclado con borra sobre tela metlica.

13.CORROSION. PROTECCION.La formacin de herrumbre en las estructuras metlicas puede dar lugar a la

destruccin. La herrumbre es resultado de la accin combinada del aire y del

agua contenidos en la atmsfera, que en contacto con el hierro, da lugar a hidrato

frrico.

La corrosin no se distribuye uniforme sobre la superficie del hierro, ya que

es un proceso electroqumico.

Para preservar el hierro de la oxidacin deberemos recubrirlo de una capa

protectora. Este revestimiento puede ser de diversos materiales pero, para que

sea eficaz, ser indispensable :

Limpieza de las superficies a revestir, eliminando la suciedad ymanchas de orn con cepillos de alambre o chorro de arena. Revestimiento de las superficies. Los ms corrientes :

Pintura. Es el ms empleado; una vez limpia la superficie, se daminio de plomo y luego esmalte.

Revestimiento de cemento. Se utiliza en elementos constructivosque van a quedar ocultos. Se dan varias capas de cemento

Prtland, espaciadamente, para que se sequen.

Metalizacin. Para elementos no estructurales. El ms empleadoes el zinc (torres de alta tensin), para cubiertas de fbricas de

productos qumicos se emplean chapas emplomadas y el menos

empleado es el estao.

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BIBLIOGRAFIA

Construccin de estructuras metlicasPascual Urbn Brotons

Editorial club universitario.

Neufert, arte de proyectar en arquitecturaPeter Neufert

Editorial GG

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