1. TEMA 1 CALZADA NUEZ SURY FERNANDA FUESTES ESPINOSA MARLHONMARTINEZ GUITIERREZ JONATHAN CHRISTIAN

2. NDICE Introduccin. Aplicacin estructural de perfiles y conexionesmetlicas. Uso del concreto en estructuras metlicas. Soldaduras, remaches y pernos. Transportacin y montaje. Proteccin contra intemperie e incendio. Referencias de consulta. 3. Las Estructuras Metlicas constituyen un sistema constructivo muy difundido en varios pases, cuyo empleosuele crecer en funcin de la industrializacin alcanzada en la regin o pas donde se utiliza. Se elige por sus ventajas en plazos de obra, relacin coste de mano de obra coste de materiales,financiacin, etc. Las estructuras metlicas poseen una gran capacidad resistente por el empleo de acero. Esto le confiere laposibilidad de lograr soluciones de gran envergadura, como cubrir grandes claros, cargas importantes. Al sersus piezas prefabricadas y con medios de unin de gran flexibilidad, se acortan los plazos de obrasignificativamente. La estructura caracterstica es la de entramados con nudos articulados, con vigas simplemente apoyadas ocontinuas, con complementos singulares de celosa para arriostrar el conjunto. En algunos casos particulares se emplean esquemas de nudos rgidos, pues la reduccin de material conllevaun mayor coste unitario y plazos y controles de ejecucin ms amplios. Las soluciones de nudos rgidos cadavez van emplendose ms conforme la tecnificacin avanza, y el empleo de tornillera para uniones,combinados a veces con resinas. El uso de hierro en la construccin se remonta a los tiempos de la Antigua Grecia; se han encontrado algunostemplos donde ya se utilizaban vigas de hierro forjado. En la Edad Media se empleaban elementos de hierro en las naves laterales de las catedrales. Pero, en verdad comienza a usarse el hierro como elemento estructural en el siglo XVIII; en 1706 se fabricanen Inglaterra las columnas de fundicin de hierro para la construccin de la Cmara de los Comunes enLondres. El hierro irrumpe en el siglo XIX dando nacimiento a una nueva arquitectura, se erige en protagonista apartir de la Revolucin Industrial, llegando a su auge con la produccin estandarizada de piezas. Aparece elperfil "doble T" en 1836, reemplazando a la madera y revoluciona la industria de la construccin creando lasbases de la fabricacin de piezas en serie. 4. Existen tres obras significativas del siglo XIX exponentes de esa revolucin : La primera es el Palacio deCristal, de Joseph Paxton, construida en Londres en 1851 para la Exposicin Universal; esta obra representaun hito al resolver estructuralmente y mediante procesos de prefabricacin el armado y desarmado , yestablece una relacin novedosa entre los medios tcnicos y los fines expresivos del edificio. En suconcepcin establece de manera premonitoria la utilizacin del vidrio como piel principal de sus fachadas. En esa Exposicin de Pars de 1889, el ingeniero Ch. Duter presenta su diseo la Calerie des Machine, unedificio que descubre las ventajas plsticas del metal con una estructura ligera y mnima que permitealcanzar grandes luces con una transparencia nunca lograda antes. Otra obra ejecutada con hierro, protagonista que renueva y modifica formalmente la arquitectura antes dedespuntar el siglo XX es la famosa Torre Eiffel (Pars, Francia). El metal en la construccin precede al hormign; estas construcciones posean autonoma propiacomplementndose con materiales ptreos, cermicos, cales, etc. Con la aparicin del concreto, nace estaasociacin con el metal dando lugar al concreto armado. Todas las estructuras metlicas requieren de cimentaciones de concreton, y usualmente se ejecutan losas,forjados, en este material. Actualmente el uso del acero se asocia a edificios con caractersticas singulares ya sea por su diseo comopor la magnitud de luces a cubrir, de altura o en construcciones deportivas (estadios) o plantas industriales. El acero es un compuesto que consiste casi totalmente de hierro. Contiene tambin pequeas cantidades decarbono, slice, manganeso, azufre, fosforo otros elementos. El carbono es el material que tiene mayor efectoen las propiedades del acero. La dureza y la resistencia aumentan a medida que el porcentaje de carbono seeleva, pero desgraciadamente acero resultante es ms quebradizo y su soldabilidad disminuyeconsiderablemente. En las estructuras de acero diseadas en el pasado, y en la mayora de las que actualmente se disean, se hanusado y usan los llamados mtodos de diseo elstico. El diseador estima la caga de trabajo o las cargasque la estructura posiblemente deba soportar y dimensiona sus miembros 5. La ductibilidad del acero ha sido usada como una reserva de resistencia, y la utilizacin de este hechoconstituye la base de la teora conocida como el diseo plstico. En este mtodo las cargas de trabajo seestiman y multiplican por ciertos factores y los miembros se disean basndose en las resistencias a la falla oal colapso. Se usan tambin otros nombres para este mtodo. Aunque solo unos cuantos centenares deestructuras se han diseado en el mundo por los mtodos de diseo plstico, los profesionales se estnmoviendo decididamente en ese sentido. El ingeniero diseador est bien enterado de que la mayor porcin de la curva esfuerzo- deformacin quedams all del lmite elstico del acero. Adems, las pruebas realizadas durante aos, han puesto en claro quelos aceros dctiles pueden resistir esfuerzos apreciablemente mayores que los correspondientes a su lmitede fluencia, y que en casos de sobrecargas, las estructuras hiperestticas tienen la propiedad, feliz deredistribuir las cargas debido a la ductilidad del acero. Teniendo en cuenta esta informacin, se han hechorecientemente muchas proposiciones de diseo plstico. Es indudable que en algunos tipos de estructuras, el diseo por plasticidad conduce a la utilizacin mseconmica del acero, que la que se logra con el diseo por elasticidad. El acero estructural puede laminarse econmicamente en una variedad de formas y tamaos sin un cambioapreciable de sus propiedades fsicas. Normalmente los miembros ms ventajosos son aquellos que tienengrandes mdulos de seccin en proporcin con sus reas de sus secciones transversales. Las formas I, T, ycanal, tan comnmente usadas pertenecen a esta clase. Los perfiles de acero se identifican por la forma de su seccin transversal, como ejemplos estn los ngulos,ts., zetas, y placas. Es necesario por tanto establecer una clara distincin entre las vigas estndar americanas(vigas I) y las vigas de patn ancho (vigas W), ya que ambas tienen seccin en I. El lado interno de lospatines de una viga W, puede ser paralelo al lado externo, o casi paralelo, con una pendiente mxima de1:20, en la superficie interior dependiendo del fabricante. 6. FABRICACIN DEL ACERO Arrabio, es un material fundido que seAcero: aleacin de hierro que contiene entre unobtiene en el alto horno mediante reduccin 0.04 y un 2.25% de carbono y a la que se aadendel mineral de hierro. Se utiliza como materiaelementos como nquel, cromo, manganeso, silicioprima en la obtencin de las aleaciones o vanadio, entre otros.frricas fundamentales: las fundiciones y losaceros. El acero se obtiene eliminando las impurezasdel arrabio, producto de fundicin de los altoshornos, y aadiendo despus las cantidadesadecuadas de carbono y otros elementos. Laprincipal dificultad para la fabricacin delacero es su elevado punto de fusin, 1.400 C,que impide utilizar combustibles y hornosconvencionales. En 1855, Henry Bessemerdesarroll el horno o convertidor que lleva sunombre y en el que el proceso de refinado delarrabio se lleva a cabo mediante chorros de Produccin de aceroaire a presin que se inyectan a travs delEl arrabio fundido se vierte en un crisol abiertometal fundido. En el proceso Siemens-Martin,para ser convertido en acero. El acero es una formao de crisol abierto, se calientan previamentede hierro producida a partir de mineral de hierro,el gas combustible y el aire por uncoque y caliza en un alto horno. Para fabricar unprocedimiento regenerativo que permiteacero resistente hay que eliminar el exceso dealcanzar temperaturas de hasta 1.650 C.carbono y otras impurezas. 7. CARACTERSTICAS MECNICAS Y TECNOLGICAS DEL ACERO Aunque es difcil establecer las propiedades fsicas y mecnicas del acero debido a que estas varancon los ajustes en su composicin y los diversos tratamientos trmicos, qumicos o mecnicos, con losque pueden conseguirse aceros con combinaciones de caractersticas adecuadas para infinidad deaplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genricas: Su densidad media es de 7850 kg/m. En funcin de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. El punto de fusin del acero depende del tipo de aleacin y los porcentajes de elementos aleantes. Elde su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 C en estado puro (sin alear), sinembargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusin de alrededor de 1.375 C, y engeneral la temperatura necesaria para la fusin aumenta a medida que se aumenta el porcentaje decarbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutcticas que funden de golpe). Por otra parte elacero rpido funde a 1.650 C. Su punto de ebullicin es de alrededor de 3.000 C. Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricarherramientas. Relativamente dctil. Con l se obtienen hilos delgados llamados alambres. Es maleable. Se pueden obtener lminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lmina deacero de entre 0.5 y 0.12 mm de espesor, recubierta generalmente de forma electroltica por estao. Permite una buena mecanizacin en mquinas herramientas antes de recibir un tratamiento trmico. Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria y se deforman al sobrepasar sulmite elstico. 8. La dureza de los aceros vara entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleacin u otrosprocedimientos trmicos o qumicos entre los cuales quiz el ms conocido sea el templado delacero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservarun ncleo tenaz en la pieza que evite fracturas frgiles. Aceros tpicos con un alto grado de durezasuperficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rpidosque contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayostecnolgicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros. Se puede soldar con facilidad. La corrosin es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidadincrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de laoxidacin hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venidoprotegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia ala corrosin mejorada como los aceros de construccin aptos para intemperie (en ciertos ambientes) olos aceros inoxidables. Posee una alta conductividad elctrica. Aunque depende de su composicin es aproximadamente de 3 106 S/m. Se utiliza para la fabricacin de imanes permanentes artificiales ya que una pieza de acero imantadano pierde su imantacin si no se la calienta hasta cierta temperatura. La magnetizacin artificial sehace por contacto, induccin o mediante procedimientos elctricos. En lo que respecta al aceroinoxidable, al acero inoxidable ferrtico s se le pega el imn, pero al acero inoxidable austentico no sele pega el imn ya que la fase del hierro conocida como austenita no es atrada por los imanes. Losaceros inoxidables contienen principalmente nquel y cromo en porcentajes del orden del 10% ademsde algunos aleantes en menor proporcin. 9. Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud delmismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresin: L = t L, siendo a elcoeficiente de dilatacin, que para el acero vale aproximadamente 1,2 105 (es decir = 0,000012). Siexiste libertad de dilatacin no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatacinest impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecenesfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. El acero se dilata y se contrae segn uncoeficiente de dilatacin similar al coeficiente de dilatacin del hormign, por lo que resulta muy tilsu uso simultneo en la construccin, formando un material compuesto que se denomina hormignarmado. El acero da una falsa sensacin de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedadesmecnicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas temperaturas que puedenalcanzar los perfiles en el transcurso de un incendio. 10. PRODUCCIN DE ARRABIO Los materiales bsicos empleados para fabricar arrabio son mineral de hierro, coque y caliza. El coque sequema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monxido de carbono, que se combina conlos xidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metlico. La ecuacin de la reaccin qumicafundamental de un alto horno es Fe2O3 + 3 CO 3 CO2 + 2 Fe La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de monxido de carbono y como sustanciafundente. Este material se combina con la slice presente en el mineral (que no se funde a las temperaturasdel horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusin. Sin la caliza se formara silicato dehierro, con lo que se perdera hierro metlico. El silicato de calcio y otras impurezas forman una escoria queflota sobre el metal fundido en la parte inferior del horno. El arrabio producido en los altos hornos tiene lasiguiente composicin: un 92% de hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y 3% de silicio, del 0,25% al2,5% de manganeso, del 0,04 al 2% de fsforo y algunas partculas de azufre. Un alto horno tpico est formado por una cpsula cilndrica de acero forrada con un material no metlico yresistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El dimetro de la cpsula disminuye hacia arriba yhacia abajo, y es mximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su altura total. Laparte inferior del horno est dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por donde se fuerza elpaso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio cuando se sangra (o vaca)el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro agujero para retirar la escoria. Laparte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene respiraderos para los gases de escape, y unpar de tolvas redondas, cerradas por vlvulas en forma de campana, por las que se introduce la carga en elhorno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en pequeas vagonetas o cucharas que se suben por unelevador inclinado situado en el exterior del horno. 11. ALTO HORNO Para transformar mineral de hierro en arrabio til hay que eliminar sus impurezas. Esto se logra en un altohorno forzando el paso de aire extremadamente caliente a travs de una mezcla de mineral, coque y caliza, lallamada carga. Unas vagonetas vuelcan la carga en unas tolvas situadas en la parte superior del horno. Unavez en el horno, la carga es sometida a chorros de aire de hasta 870 C (el horno debe estar forrado con unacapa de ladrillo refractario para resistir esas temperaturas). El metal fundido se acumula en la parte inferior.Los residuos (la escoria) flotan por encima del arrabio fundido. Ambas sustancias se extraen peridicamentepara ser procesadas. 12. CLASIFICIACIN DEL ACERO Los diferentes tipos de acero se agrupan en cinco clases principales: aceros al carbono, aceros aleados,aceros de baja aleacin ultrarresistentes, aceros inoxidables y aceros de herramientas.ACERO AL ROJO Componentes estructurales de acero brillan al rojo bajo una temperatura de miles de grados. El calor intensoes un elemento inseparable de la siderurgia, pues el hierro y el acero admiten mejor operaciones como las debatido y laminado, cuando estn muy calientes.ACEROS AL CARBONO Ms del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades decarbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productosfabricados con aceros al carbono figuran mquinas, carroceras de automvil, la mayor parte de lasestructuras de construccin de acero, cascos de buques, somieres y horquillas o pasadores para el pelo.ACEROS ALEADOS Estos aceros contienen una proporcin determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, adems decantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros seemplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes de motores, patines o cuchillos de corte. 13. ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARESISTENTES Esta familia es la ms reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros de baja aleacin son msbaratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costososelementos de aleacin. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayorque la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancas fabricados con aceros de baja aleacinpueden transportar cargas ms grandes porque sus paredes son ms delgadas que lo que sera necesario encaso de emplear acero al carbono. Adems, como los vagones de acero de baja aleacin pesan menos, lascargas pueden ser ms pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros debaja aleacin. Las vigas pueden ser ms delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espaciointerior en los edificios.ACEROS INOXIDABLES Los aceros inoxidables contienen cromo, nquel y otros elementos de aleacin, que los mantienen brillantesy resistentes a la herrumbre y oxidacin a pesar de la accin de la humedad o de cidos y gases corrosivos.Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durantelargos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se empleanmuchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las tuberas y tanques de refineras depetrleo o plantas qumicas, para los fuselajes de los aviones o para cpsulas espaciales. Tambin se usa parafabricar instrumentos y equipos quirrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la accin delos fluidos corporales. En cocinas y zonas de preparacin de alimentos los utensilios son a menudo de aceroinoxidable, ya que no oscurece los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.ACEROS DE HERRAMIENTAS Estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de herramientas y cabezales de corte y modelado demquinas empleadas en diversas operaciones de fabricacin. Contienen volframio, molibdeno y otroselementos de aleacin, que les proporcionan mayor resistencia, dureza y durabilidad. 14. PROCESO DE ACABADO El acero se vende en una gran variedad de formas y tamaos, como varillas, tubos, rales (rieles) deferrocarril o perfiles en H o en T. Estas formas se obtienen en las instalaciones siderrgicas laminando loslingotes calientes o modelndolos de algn otro modo. El acabado del acero mejora tambin su calidad alrefinar su estructura cristalina y aumentar su resistencia. El mtodo principal de trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En este proceso, el lingotecolado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusin y a continuacin se hace pasarentre una serie de rodillos metlicos colocados en pares que lo aplastan hasta darle la forma y tamaodeseados. La distancia entre los rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el espesor del acero. El primer par de rodillos por el que pasa el lingote se conoce como tren de desbaste o de eliminacin deasperezas. Despus del tren de desbaste, el acero pasa a trenes de laminado en bruto y a los trenes deacabado que lo reducen a lminas con la seccin transversal correcta. Los rodillos para producir rales orieles de ferrocarril o perfiles en H, en T o en L tienen estras para proporcionar la forma adecuada. 15. LAMINADO EN CALIENTE La colada continua (derecha, flechas rojas) es un mtodo de trabajar el acero que transforma el metalfundido en tochos, lingotes o planchas. El metal al rojo blanco se vierte en moldes abiertos y va pasando atravs de rodillos refrigerados por agua. Una serie de rodillos de guiado va dando la forma deseada al acero.Sin embargo, el laminado en caliente (izquierda, flechas azules) sigue siendo el principal mtodo de trabajarel acero. El proceso comienza a partir de planchas de acero que se recalientan en un foso de termodifusin.El acero pasa por una serie de rodillos o trenes (de desbaste, de laminado y de acabado) que lo vanaplastando progresivamente. Por ltimo, el acero se arrolla en bobinas y se transporta a otros lugares para suprocesado. 16. ALEACIONES Aleacin se entiende la unin ntima de dos o ms metales en mezclas homogneas. Es muy raro encontrar aleaciones alestado natural; se las obtiene por fusin, mediante el aumento de la temperatura, al estado slido. Las aleaciones tienen por objeto modificar en un sentido determinado las condiciones de los metales, tratando de mejorar bajoel punto de vista utilitario, ya sea su aspecto o su resistencia mecnica. Pero el nmero de aleaciones empleadas enconstruccin es grande, y algunas de ellas, como el bronce y el latn, datan de muy antiguo. Las aleaciones resultan a vecesverdaderas combinaciones qumicas, pero en la mayora de los casos son simplemente mezclas bastante homogneas, Tambin se llama aleaciones a las combinaciones de los metales con los metaloides. Al alearse un metal con otro, quedaafectado el punto de fusin de cada uno de ellos. Aunque la proporcin sea el 50% de cada metal, rara vez es la que puedacalcularse matemticamente el punto de fusin de la aleacin entre el cobre (punto de fusin 1088oC) y el nquel (punto defusin 1454oC), cuya aleacin al 50% resulta con un punto de fusin prximo a la media aritmtica de esas dos temperatura. Aleaciones de acero. Comnmente conocidos como aceros especiales, son aceros al carbono, aleados con otros metales ometaloides, resultantes de la bsqueda del mejoramiento de sus caractersticas. Los elementos aadidos corrientemente son: elnquel, el cromo, vanadio, molibdeno, magnesio, silicio, tungsteno, cobalto, aluminio, etc. Aceros inoxidables. Los aceros inoxidables son los resistentes a la accin de los agentes atmosfricos y qumicos. Losprimeros que se fabricaron fueron para la cuchillera, con la proporcin de 13 a 14% de cromo. Otros aceros fueron destinadosa la fabricacin de aparatos de ciruga, con la proporcin de 18 a 20% de cromo y 8 a 10% de nquel; son tambin resistentes ala accin del agua de mar. Un acero de gran resistencia a la oxidacin en caliente es el que tiene 20 a 30% de cromo y 5% dealuminio. Aceros anticorrosivos. Estos son aceros soldados de alta resistencia y bajo tenor de sus componentes de aleacin: carbono,silicio, azufre, manganeso, fsforo, nquel o vanadio, cromo y cobre. A la intemperie se cubren de un xido que impide lacorrosin interior, lo que permite se los pueda utilizar sin otra proteccin. Como resultado de ensayos efectuados por algo msde diez aos, se ha establecido que su resistencia a los agentes atmosfricos es de cuatro a ocho veces mayor que los del acerocomn al carbono. escala los que tienen 0,3 a 0,4% de carbono y 1% de cromo. 17. ESTRUCTURAS DE HACERO PARA EDIFICIOS Comienza en el siglo XIX, revoluciono la industria de la construccin por que ofrece una enorme cantidaddeposibilidades paraeldiseo. VENTAJAS se construyen con gran rapidez, el montaje es independiente de las condiciones climticas,los entramados de acero se pueden reforzar, la gran resistencia de los perfiles de acero permite que la seccinde pilares jcenas sea mnima, las estructuras de acero son especialmente rentables para grandes claros. DESVENTAJAS el riesgo de corrosin, la escasa resistencia en caso de incendio. PROPIEDADES se clasifican en tres grupos, el grupo 1 cumple los requisitos generales respecto a lasoldadura, grupo 2 para requisitos ms elevados, grupo 3 previsto para requisitos especiales. Los materiales utilizados en la construccin de estructuras de acero suelen ser aceros de carbono sin aleaciones. Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las estructuras de concreto, es decir quedeben estar diseadas para resistir acciones verticales y horizontales. En el caso de estructuras de nudos rgidos, las soluciones generales a fin de resistir las cargas horizontalessern las mismas que para Estructuras de concreto armado. Pero si se trata de estructuras articuladas tal el caso normal en estructuras metlicas, se hace necesariorigidizar la estructura a travs de triangulaciones (llamadas cruces de San Andrs), o empleando pantallasadicionales de concreto armado. Las barras de las estructuras metlicas trabajan a diferentes esfuerzos de compresin y flexin: Piezas a Compresin Piezas a Flexin 18. COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL YDE TRABAJO DEL ACERO PROPIEDADES MECANICAS: alta resistencia ala flexin y a la compresin. Coeficientes y esfuerzo de trabajo. RESISTENCIA DL ACERO: 2531 KG/CM2 FACTOR DE REDUCCION: 0.9 MODULO DE ELASTICIDAD: 2000000 KG/CM2 ACERO UTILIZADO EN NUETRO PAIS: A.S.T.M. A-36 ESFUERZO DE FLUENCIA MINIMO: 2531 KG/CM2 ESFUERZO MINIMO DE ROPTURA: 4078 A 5625 KG/CM2. DEFORMACION DEL ACERO: se disean estructuras con capacidad de deformarse y despus regresar asu forma original. PERFILES ESTRUCTURALES: IPS, PTC, PTR, ngulos los acero Z Y T, perfiles compuestos, armaduras,cables, mallas. CRITERIOS PARA ESTRUCTURA: 1.- la estructura debe ser econmica y segura, 2.- rigidez inherente enconexiones, 3.- menor peso = menor costo, 4.- menor empleo de mano de obra en la fabricacin y montaje =menor costo. CARGAS SOBRE ESTRUCTURA: muerte, viva, nieve, fuerzas dinmicas, recipientes dealmacenamiento, fuerzas por cambio de temperatura, fuerzas por empuje de tierra. 19. MARCOS RGIDOS El tipo de estructuracin ms comn hoy en da para edificios tanto de concreto como de acero es el queutiliza marcos rgidos. Los marcos formados por columnas y trabes estn unidos formando uniones rgidascapaces de transmitir los elementos mecnicos en la viga sin que haya desplazamientos lineales angularesentre sus extremos y las columnas en que se apoya. Sobre las vigas principales, que adems de resistir lascargas verticales ayudan a resistir las cargas laterales, se apoyan en algunos casos las vigas secundariasencargadas de soportar el sistema de piso. El empleo de este sistema se debi al desarrollo de nuevos materiales y sistemas de construccin (concretoarmado, acero soldado) y a nuevos mtodos de anlisis y dimensionamiento. El sistema convencionalLosa_Trabe_Columna (Marco Rgido) ha sufrido variaciones, ejemplo: el desarrollo de la losa plana que alno contener vigas o trabes redunda en una mayor economa en cimbra, acabados, peralte, alturas deentrepisos logrndose de esta manera adicionar un entrepiso por cada 10 construidos. 20. El sistema de marcos rgidos como rigidizacin horizontal se basa en la rigidez a flexin de los elementosdel marco (columnas y trabes) y en la rigidez a flexin de los nodos. 21. MARCOS CONTRAVENTEADOS El sistema vertical de contraventeo de un construccin de varios pisos, debe ser adecuado para: a) Evitar el pandeo de la estructura bajo cargas verticales de diseo b) Conservar la estabilidad lateral de la estructura, incluyendo los efectos ocasionados por losdesplazamientos laterales (efecto P-), bajo cargas verticales y horizontales de diseo. Si el edificio est provisto de muros de cortante ligados a los marcos por medio de losas de concreto u otrossistemas de piso de rigidez y resistencia adecuadas, esos muros de cortante forman parte del sistema verticalde contraventeo. En estructuras diseadas plsticamente, las fuerzas axiales en los miembros de los marcoscontraventeados, producidas por las fuerzas verticales y horizontales de diseo, no deben exceder de0.85Py, donde Py es el producto del rea de la seccin transversal del miembro por el esfuerzo de fluenciadel acero. Las vigas incluidas en el sistema vertical de contraventeo se disearn como elementosflexocomprimidos, teniendo en cuenta las fuerzas de compresin axial originadas por las cargas horizontales 22. MARCOS SIN CONTRAVENTEO La resistencia de los marcos que forman parte de edificios carentes de contraventeo y de muros de cortantese determina con un anlisis racional que debe incluir los efectos producidos por desplazamientos lateralesde los niveles (efecto P-) y por la deformacin axial de las columnas, cuando sea significativa. Los marcosdeben ser estables bajo cargas verticales de diseo y bajo la combinacin de stas y las fuerzas horizontalesde diseo. En estructuras diseadas plsticamente, la fuerza axial de las columnas, producida porsolicitaciones de diseo, no exceder de 0.75Py. Cuando en la estructura haya columnas en las que las vigas se apoyen por medio de uniones que notransmitan momento flexionante y que, por consiguiente, no contribuyan a la rigidez lateral del conjunto, elefecto desestabilizador de las cargas verticales que obran sobre ellas se tomar en cuenta al disear lascolumnas de los marcos rgidos. Introduciendo un mecanismo de rigidizacin mediante cables de atirantado en el sistema de transmisinvertical de las cargas se crean las estructuras de pilares atirantados, los cables pretensados dentro de pilaresinclinados impiden las deformacin crtica. 23. VIGAS RETICULADAS PERMITEN CUBRIR GRANDES CLAROS Construcciones a realizar en tiempos reducidos de ejecucin. Construcciones en zonas muy congestionadas como centros urbanos o industriales en los que se preveanaccesos y acopios dificultosos. Edificios con probabilidad de crecimiento y cambios de funcin o de cargas. Edificios en terrenos deficientes donde son previsibles asientos diferenciales apreciables; en estos casos seprefiere los entramados con nudos articulados. Construcciones donde existen grandes espacios libres, por ejemplo: locales pblicos, salones. 24. DONDE NO CONSTRUIR ESTRUCTURAS METLICAS No est recomendado el uso de estructuras metlicas en los siguientes casos: Edificaciones con grandes acciones dinmicas. Edificios ubicados en zonas de atmsfera agresiva, como marinas, o centros industriales, donde no resultafavorable su construccin. Edificios donde existe gran preponderancia de la carga del fuego, por ejemplo almacenes, laboratorios, etc. COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las estructuras de concreto, es decir que debenestar diseadas para resistir acciones verticales y horizontales. En el caso de estructuras de nudos rgidos, situacin no muy frecuente, las soluciones generales a fin deresistir las cargas horizontales, sern las mismas que para Estructuras de Concreto Armado. Pero si se trata de estructuras articuladas, tal el caso normal en estructuras metlicas, se hace necesariorigidizar la estructura a travs de triangulaciones (llamadas cruces de San Andrs), o empleando pantallasadicionales de concreto armado. Las barras de las estructuras metlicas trabajan a diferentes esfuerzos de compresin y flexin; veamos: Piezas a Compresin Piezas a Flexin 25. DESIGNACIN DE ACEROS Todos los aceros utilizados en la fabricacin de estructuras deben estar de acuerdo con las normas ycalidades especificadas del proyecto, y de acuerdo a la normativa en vigor. Productos de Acero para Estructuras. Estos son: a. Perfiles y chapas de acero laminado (en caliente). b. Perfiles huecos de acero. c. Perfiles y placas conformadas de acero. d. Tornillos, tuercas y arandelas.a. Perfiles y chapas de acero laminado en caliente. Aceros ordinarios utilizados como calidades A37b, A42b Aceros de alta resistencia utilizados: A52b Perfiles : IPN, IPE, HEB, HEA, HEM, UPN, L, LD y T. Redondo, cuadrado, rectangular o chapa.b. Perfiles huecos de acero. De acero A42b, no aleado. Las caractersticas mecnicas y su composicin qumica se describen en lanormativa correspondiente. La serie de productos utilizados puede ser: Perfil hueco: redondo, cuadrado y rectangular.c. Perfiles y placas conformadas de acero. De acero A37b, no aleado. Las caractersticas mecnicas y su composicin qumica se describen en lanormativa correspondiente. La serie de productos utilizados puede ser: en placas: onduladas, grecadas, nervadas y agrafadas. 26. d. Tornillos, tuercas y arandelas Clase T: tornillos ordinarios segn NBE-EA95 Clase TC: tornillos calibrados segn NBE-EA95 Clase TR: tornillos de alta resistencia segn NBE-EA95Los tornillos ordinarios se emplean con productos deacero de los tipos A37 y A42. Los tornillos calibrados se emplean con productos de acero A37, A42 y A52. Los tornillos de alta resistencia pueden emplearse con aceros de cualquier tipo. Todas las tuercas y arandelas se indican en la normativa correspondiente. 27. VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL Alta resistencia: la alta resistencia del acero por unidad de peso permite estructuras relativamente livianas, lo cual es de granimportancia en la construccin de puentes, edificios altos y estructuras cimentadas en suelos blandos. Homogeneidad: las propiedades del acero no se alteran con el tiempo, ni varan con la localizacin en los elementosestructurales. Elasticidad: el acero es el material que ms se acerca a un comportamiento linealmente elstico (Ley de Hooke) hasta alcanzaresfuerzos considerables. Precisin dimensional: los perfiles laminados estn fabricados bajo estndares que permiten establecer de manera muy precisalas propiedades geomtricas de la seccin. Ductilidad: el acero permite soportar grandes deformaciones sin falla, alcanzando altos esfuerzos en tensin, ayudando a quelas fallas sean evidentes. Tenacidad: el acero tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de energa en deformacin (elstica e inelstica). Facilidad de unin con otros miembros: el acero en perfiles se puede conectar fcilmente a travs de remaches, tornillos osoldadura con otros perfiles. Rapidez de montaje: la velocidad de construccin en acero es muy superior al resto de los materiales. Disponibilidad de secciones y tamaos: el acero se encuentra disponible en perfiles para optimizar su uso en gran cantidad detamaos y formas. Costo de recuperacin: las estructuras de acero de desecho, tienen un costo de recuperacin en el peor de los casos comochatarra de acero. Reciclable: el acero es un material 100 % reciclable adems de ser degradable por lo que no contamina. Permite ampliaciones fcilmente: el acero permite modificaciones y/o ampliaciones en proyectos de manera relativamentesencilla. Se pueden prefabricar estructuras: el acero permite realizar la mayor parte posible de una estructura en taller y la mnima enobra consiguiendo mayor exactitud. 28. DESVENTAJAS DEL ACERO COMOMATERIAL ESTRUCTURAL Corrosin: el acero expuesto a intemperie sufre corrosin por lo que deben recubrirse siempre con esmaltesalquidlicos (primarios anticorrosivos) exceptuando a los aceros especiales como el inoxidable. Calor, fuego: en el caso de incendios el calor se propaga rpidamente por las estructuras haciendo disminuirsu resistencia hasta alcanzar temperaturas donde el acero se comporta plsticamente, debiendo protegersecon recubrimientos aislantes del calor y del fuego (retardantes) como mortero, concreto, asbesto, etc. Pandeo elstico: debido a su alta resistencia/peso el empleo de perfiles esbeltos sujetos a compresin, loshace susceptibles al pandeo elstico, por lo que en ocasiones no son econmicos las columnas de acero. Fatiga: la resistencia del acero (as como del resto de los materiales), puede disminuir cuando se somete a ungran nmero de inversiones de carga o a cambios frecuentes de magnitud de esfuerzos a tensin (cargaspulsantes y alternativas). Resistencia de plastificacin solamente para columnas cortas. 29. ACEROS ESTRUCTURALES De acuerdo a la American Society of Testing Materials ASMT Aceros generales (A-36) Aceros estructurales de carbono (A-529) b.1 Bajo contenido de carbono (