INFORME DE TOPOGRAFIA
UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZANFACULTAD DE INGENIERIA
CIVIL Y ARQUITECTURAUNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZANFACULTAD
DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA
INTRODUCCIONAl escuchar la palabra ACERO pensamos en un material
pesado y difcil de trabajar.Existen calidades de acero que resisten
lo mismo pero con menor peso y con propiedades anticorrosivas.El
acero es una aleacin de hierro y carbn. Se pueden agregar aditivos
para obtener cualidades especiales. Por ejemplo, se puede agregar
nquel para obtener acero inoxidable. Los aceros modernos tienen un
contenido de carbn de alrededor del 0.2%. Si el contenido del carbn
excede del 1.17%, se tiene hierro colado. El hierro colado es duro
y quebradizo y tiene un mdulo de elasticidad menor al del acero. Un
contenido muy bajo del carbn (menos del 0.1%) produce un hierro
forjado, que es comparativamente suave y manejable.En el acero
predominan la tenacidad y la resistencia, los bordes y contornos
del ensamble son impresionantes, y su potente ligereza es
abrumadora.Un edificio de acero es una estructura metlica fabricada
con acero para el apoyo interno y, comnmente aunque no
exclusivamente, para el revestimiento exterior. Estos edificios se
utilizan para una variedad de propsitos, incluyendo el
almacenamiento, espacio de oficinas y vivienda.Los edificios de
acero estn sin duda construidos para la utilidad. Aunque cuando los
buscan no son tan feos. El uso estndar de la mayora de los
edificios de acero es para almacenamiento - cobertizos, almacenes,
incluso modulares de almacenamiento de las unidades - de la
construccin es fcil, y estos edificios son muy resistentes, y son
baratos, para comprar y construir. Por lo tanto, si se tiene una
necesidad de un edificio en el que almacenar las cosas, o para
trabajar en un taller de carpintera o mecnico del garaje, por
ejemplo - los edificios prefabricados de acero son la mejor opcin.
Por ms de 150 aos, el acero ha estado presente en muchas
construcciones de nuestro entorno.Hoy en da, permanece como uno de
los materiales ms resistentes, duraderos y econmicos producidos por
el hombreAunque ha sido asociado con rascacielos y puentes, el
acero ha emergido recientemente como un material alternativo para
las estructuras en las construcciones de tipo residencial.
DESCRIPCIONGENERALDesde siempre han existido algunas confusiones
en cuanto a la terminologa entre el hierro y el acero, por la
popularidad alcanzada del trmino hierro cuyo smbolo qumico
conocemos (Fe), por lo tanto llamaremos hierro al producto que no
tiene ms compuesto que el de su propio nombre. Sin embargo, al
hablar del acero y analizar su composicin qumica se determina que
es un producto ferroso cuyo contenido de carbono oscila entre 0.05%
y 1.7 % , definindose como: una aleacin mineral metlica y no
metlica (hierro-carbono) con otros componentes que ayudan a diferir
sus propiedades fsico- qumicas, de las cuales depender su
comportamiento mecnico, jugando papel fundamental el manganeso y
silicio en su resistencia y el fsforo y el azufre en su
porosidad.Las dos grandes fuentes de obtencin del acero se logra
por dos procesos: LA METALURGIA Y LA SIDERURGIA. Ambas procedencias
producen ptimas calidades, dependiendo de la precisin y tecnologa
que se utilice.El acero como material de construccinLos metales
juegan un papel central en el diseo de ingeniera, en especial como
elementos estructurales. Ms del 90% en peso de los materiales que
se utilizan para ingeniera se basan en el hierro o son aleaciones
ferrosas, las cuales incluyen los aceros (que contienen 0.05 a 2.0%
de peso de carbono) y los hierros fundidos (con 2.0 a 4.5% de peso
de carbono). Para mantener costos moderados, la mayor parte de los
aceros contienen un mnimo de agregados de aleacin. Estos son aceros
al carbono no aleados o de baja aleacin (menor al 5% de peso total
de adiciones aparte del carbono). El cuidado especial en la
seleccin y procesamiento de aleaciones puede dar como resultado
aceros de alta resistencia y baja aleacin (del ingls HSLA). Las
aleaciones no ferrosas incluyen un amplio rango de materiales con
atributos individuales. A las aleaciones de aluminio, magnesio y
titanio se les ha encontrado un amplio uso como miembros
estructurales ligeros. Las aleaciones de cobre y nquel son en
particular tiles para lograr resistencia a productos qumicos y a la
temperatura, y en aplicaciones elctricas y magnticas. Otras
aleaciones no ferrosas importantes son las aleaciones de zinc y
plomo y los refractarios y metales preciosos.
Descripcin de algunas barras y perfiles usados en la
construccin:ngulos EstructuralesDESCRIPCION: Producto de acero
laminado en caliente cuya seccin transversal est formada por dos
alas de igual longitud, en ngulo recto.NORMAS TECNICAS: ASTM A572
Grado 50USOS: En la fabricacin de estructuras de acero de alta
resistencia y poco de peso, tales como: torres de transmisin,
vigas, viguetas, prticos de celosa. Tambin se utiliza en plantas
industriales, almacenes, techados de grandes luces, industria
naval, carroceras, etc. PRESENTACION: Se produce en longitudes de 6
metros. Se suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn formados
por 4 paquetes de 1 TM c/u.NORMAS TECNICAS: Sistema Ingls : ASTM
A36 / A36M - 96. Sistema Mtrico : Propiedades Mecnicas : ASTM A36 /
A36M - 96; Tolerancias Dimensionales: ISO 657/V - 1976 (E).
KameroDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente cuya
seccin transversal est formada por dos alas de igual longitud, en
ngulo recto y cuyo espesor es menor a 1/8 pulg. 3mm.USOS: En la
fabricacin de puertas, ventanas, barandas, rejas y trabajos de
carpintera metlica en general.NOTA: No se recomienda utilizar estos
ngulos para la fabricacin de estructuras sometidas a esfuerzos
importantes. Ejm. techos, tijerales, etc. por estar fuera de
norma.
ngulos de Alta Resistencia Grado 50DESCRIPCION: Producto de
acero laminado en caliente cuya seccin transversal est formada por
dos alas de igual longitud, en ngulo recto.USOS: En la fabricacin
de estructuras de acero de alta resistencia y poco de peso, tales
como: torres de transmisin, vigas, viguetas, prticos de celosa.
Tambin se utiliza en plantas industriales, almacenes, techados de
grandes luces, industria naval, carroceras, etc.NORMAS TECNICAS:
ASTM A572 Grado 50. PRESENTACION: Se produce en longitudes de 6
metros. Se suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn formados
por 4 paquetes de 1 TM c/u.REQUERIMIENTOS QUIMICOS (%):C = 0.23 mx.
Mn = 1.35 mx. P = 0.04 mx. S = 0.05 mx. Si = 0.40 mx. Nb = 0.005 -
0.050
Barras CalibradasDESCRIPCION: Barra de acero laminado en
caliente y calibrado en fro; se caracteriza por su alta exactitud
dimensional y buena calidad superficial.PRESENTACION: Se produce en
longitudes de 6 metros. Se suministra en paquetes de 2 TM, los
cuales estn formados por 2 paquetes de 1TM c/u. Las barras para su
conservacin son untadas con aceite de proteccin. Los paquetes tiene
una proteccin de plstico. Son de dos tipos: Barras Calibradas
Hexagonales Barras Calibradas Redondas
Barras CuadradasDESCRIPCION: Producto de acero laminado en
caliente de seccin cuadrada.USOS: En la fabricacin de estructuras
metlicas, puertas, ventanas, rejas, piezas forjadas, etc.NORMAS
TECNICAS: Composicin qumica y propiedades mecnicas: ASTM A36 - 96.
Tolerancias dimensionales: ISO 1035/4 - 1982(E). PRESENTACION: Se
produce en longitudes de 6 metros. Se suministra en paquetes de 4
TM, los cuales estn formados por 4 paquetes de 1 TM
c/u.REQUERIMIENTOS QUIMICOS (%):C = 0.26 mx. Mn = 0.60 / 0.90 (para
dimensiones mayores que 3/4"), P = 0.040 mx. S = 0.050 mx., Si =
4.40 mx.
Barras Cuadradas OrnamentalesDESCRIPCION: Producto de acero
laminado en caliente de seccin cuadrada de lados cncavos, que lo
convierte en un elemento decorativo de gran belleza.USOS: Se usa en
forma recta y torsionada en la fabricacin de elementos decorativos
de interiores y exteriores, como puertas, ventanas, rejas,
escaleras, pasamanos, etc.As mismo se usa en la fabricacin de
elementos forjados.La calidad del acero facilita el doblado,
torsionado, curvado, forjado y soldado sin herramientas
especialesNORMAS TECNICAS: Composicin Qumica y Propiedades Mecnicas
- ASTM A36 - 96. Tolerancias dimensionales: ISO 1035/4 - 1982 (E).
PRESENTACION: Se produce en barras de 6 metros de longitud. Se
suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn formados por 4
paquetes de 1 TM c/u.REQUERIMIENTOS QUIMICOS: C = 0.26 mx. P =
0.040 mx. S = 0.050 mx. Si = 0.40 mx.
Barras HexagonalesDESCRIPCION: Producto laminado en caliente de
seccin hexagonal, de superficie lisa.USOS: Para la fabricacin de
elementos de mquinas, pernos, tuercas, ejes, pines, chavetas,
herramientas manuales como barretas, cinceles, puntas, etc. Estos
elementos pueden ser sometidos a temple y revenido.NORMAS TECNICAS:
Composicin Qumica: SAE 1045. Tolerancias Dimensionales: ASTM A36 /
A36M 96PRESENTACION: Se produce en barras de 6 m de longitud. Se
suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn constituidos por 4
paquetes de 1 TM c/u.COMPOSICION QUIMICA EN LA CUCHARA (%):C = 0.26
/ 0.50 Mn = 0.60 / 0.90 P = 0.04 mx.S = 0.05 mx. Si = 0.40 mx.
Barras Sper TrackDESCRIPCION: Barra de acero laminada en
caliente de seccin poligonalUSOS: En la reparacin de las zapatas de
tractores y otros vehculos con oruga.Soldadura:En soldadura por
arco elctrico utilizar electrodos AWS E 7018. En soldadura con
alambre tubular usar AWS E 70T4.PRESENTACION:Barras 1211: Se
produce en longitudes de 22 pulg. y 3 m. con una tolerancia de +
5.0 / - 0.0 mm.Barras 545: Se produce en longitudes de 3 m. con una
tolerancia de + 5.0 / - 0.0 mm.
Canales en UDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente
cuya seccin tiene la forma de U.NORMA TECNICA: ASTM A36 / A36M -
96.PRESENTACION: Se produce en longitudes de 6 metros. Se
suministra en paquetones de 4 TM, los cuales estn formados por 4
paquetes de 1 TM c/u.REQUERIMIENTOS QUIMICOS (%):C = 0.26 mx. P =
0.040 mx. S = 0.050 mx. Si = 0.040 mxPROPIEDADES MECNICAS:Lmite de
Fluencia mnimo = 2530 kg/cm. Resistencia a la Traccin = 4080 - 5620
kg/cm Alargamiento en 200 mm:Espesores alma: 4.3 mm y 4.5 mm = 14.5
% mnimo. 4.8 mm............... = 15.0 % mnimo. Soldabilidad = Buena
soldabilidad.
PlatinasDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente de
seccin rectangular. NORMAS TECNICAS:Composicin Qumica y Propiedades
Mecnicas: ASTM A36 - 96.Tolerancias Dimensionales:ISO 1035/4 - 1982
(E).PRESENTACION: Se produce en barras de 6 metros de longitud. Se
suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn formados por 4
paquetes de 1 TM c/u.PROPIEDADES MECNICAS:Lmite de Fluencia mnimo =
2530 kg/cm. Resistencia a la Traccin = 4080 - 5620 kg/cm.
Alargamiento en 200 mm:Espesores:
1/8"................................ = 12.5 % mnimo. 3
/16"............................. = 15.0 % mnimo.
1/4"................................ = 17.5 % mnimo. 3/8", 1/2",
5/8", 3/4" y 1" = 20.0 % mnimo. Doblado a 180 = Bueno. Soldabilidad
= Buena soldabilidad.
TeesDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente de
seccin en forma de T.REQUERIMIENTOS QUIMICOS (%):C = 0.26 mx. Si =
0.40 mx. P = 0.040 mx. S = 0.050 mx.NORMAS TECNICAS:Sistema Ingls:
ASTM A36 / A36M - 96. Sistema Mtrico: - Propiedades Mecnicas: ASTM
A36 / A36M - 96.- Tolerancias Dimensionales: DIN 1024 -
82.PRESENTACION: Se produce en longitudes de 6 metros. Se
suministra en paquetones de 4 TM, los cuales estn formados por 4
paquetes de 1 TM c/u.PROPIEDADES MECNICAS:Lmite de Fluencia mnimo =
2550 kg/cm. Resistencia a la Traccin = 4080 - 5610
kg/cm.Soldabilidad = Buena soldabilidad. Alargamiento en 200
mm:Espesores: 3,0 mm y 1/8" = 12.5 % mnimo.3 /16" = 15.0 %
mnimo
Vigas en HDESCRIPCION: Perfil de acero laminado caliente cuya
seccin tiene forma de H.USOS: En la fabricacin de elementos
estructurales como vigas, columnas, cimbras metlicas, etc. Tambin
utilizadas en la fabricacin de estructuras metlicas para
edificaciones, puentes, barcos, almacenes, etc.NORMAS TECNICAS:ASTM
A36-96PRESENTACION: Se comercializa en longitudes de 20 pies (6 096
mm). Se suministra en unidades.PROPIEDADES MECNICAS:Lmite de
fluencia mnimo = 2530 kg/cmResistencia a la traccin = 4080-5610
kg/cmAlargamiento en 200 mm:Espesor del Ala de 1/4" = 18%
mnimoEspesor de alas iguales mayores que 3/8" = 20%
mnimoSoldabilidad = Buena soldabilidad.
PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DE DEL ACEROPROPIEDADES
FSICAS:Propiedades de los cuerpos: encontramos entre otras:Materia,
Cuerpo, Estado de agregacin, Peso, Masa, Volumen, Densidad, peso
especfico (m/v)Propiedades Trmicas: Estn referidas a los mecanismos
de calor existen tres mecanismos:Conduccin: se produce cuando la
fuente emisora est en contacto directo con el que se desea aumenta
TConveccin: para que ocurra transferencia de calor por conveccin es
necesario que exista un fluido quien sea el encargado de transmitir
el calor de la fuente emisora hacia el cuerpo o ambienteRadiacin:
Se produce porque la fuente de calor se encuentra en contacto en
forma directa con el ambiente. Esta fuente emisora genera rayos
infrarrojos que sirven de medio de transferencia de
calor.Propiedades Elctricas: Estn relacionadas con la capacidad de
conducir la corriente elctrica.Propiedades pticas: Estn referidos a
la capacidad que poseen los materiales para reflejar o absorber el
calor de acuerdo a las siguientes caractersticas:
Color-Brillo-Pulido.Propiedades Magnticas: Estn referidas a la
capacidad que poseen los materiales metlicos para inducir o ser
inducidos por un campo electromagntico, es decir actuar como imn o
ser atrados por un imn.PROPIEDADES MECNICAS:Resistencia: es la
oposicin al cambio de forma y a la fuerzas externas que pueden
presentarse como cargas son traccin, compresin, cizalle, flexin y
torsin.Elasticidad: corresponde a la capacidad de un cuerpo para
recobrar su forma al dejar de actuar la fuerza que lo ha
deformado.Plasticidad: es la capacidad de deformacin de un metal
sin que llegue a romperse si la deformacin se produce por
alargamiento se llama ductilidad y por compresin
maleabilidad.Fragilidad: es la propiedad que expresa falta de
plasticidad y por lo tanto tenacidad los metales frgiles se rompen
en el lmite elstico su rotura se produce cuando sobrepasa la carga
del lmite elstico.Tenacidad: se define como la resistencia a la
rotura por esfuerzos que deforman el metal; por lo tanto un metal
es tenaz si posee cierta capacidad de dilatacin.Dureza: Es la
propiedad que expresa el grado de deformacin permanente que sufre
un metal bajo la accin directa de una fuerza determinada. Existen
dos Dureza fsica y dureza tcnica.Ductilidad: es la capacidad que
tienen los materiales para sufrir deformaciones a traccin
relativamente alta, hasta llegar al punto de fractura.Resilencia:
Es la capacidad que presentan los materiales para absorber energa
por unidad de volumen en la zona
elstica.CARACTERSTICASPOSITIVAS:Alta resistencia mecnica: Los
aceros son materiales con alta resistencia mecnica al someterlos a
esfuerzos de traccin y compresin y lo soportan por la contribucin
qumica que tienen los aceros. Por medio de los ensayos de
laboratorio se determina la resistencia a traccin y a compresin
evaluando su lmite elstico y el esfuerzo de rotura.Elasticidad: La
elasticidad de los aceros es muy alta, en un ensayo de traccin del
acero al estirarse antes de llegar a su lmite elstico vuelve a su
condicin original.Soldabilidad: Es un material que se puede unir
por medio de soldadura y gracias a esto se pueden componer una
serie de estructuras con piezas rectas. Ductilidad:Los aceros
tienen una alta capacidad para trabajarlos, doblarlos y torcerlos.
Forjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se
les puede dar cualquier forma deseada. Trabajabilidad:Se pueden
cortar y perforar a pesar de que es muy resistente y aun as siguen
manteniendo su eficacia.
NEGATIVAS:Oxidacin:Los aceros tienen una alta capacidad de
oxidarse si se exponen al aire y al agua simultneamente y se puede
producir corrosin del material si se trata de agua salina.
Transmisor de calor y electricidad: El acero es un alto transmisor
de corriente y a su vez se debilita mucho a altas temperaturas, por
lo que es preferible utilizar aceros al nquel o al aluminio o
tratar de protegerlos haciendo ventilados y evitar hacer fbricas de
combustible o plsticos con este tipo de material. Estas dos
desventajas son manejables teniendo en cuenta la utilizacin de los
materiales y el mantenimiento que se les d a los mismos.
PROCESO COMN DE CONSTRUCCIN1. Cimentacin.2. Columnas.3.
Contraventeo de columnas (en toda una planta).4. Izar viguetas y
trabes con uniones temporales.5. Se plomean las columnas y se
nivelan las viguetas.6. Se hace la conexin definitiva.7. Se contina
en el siguiente nivel con el mismo proceso.
EJECUCIN Considerar esfuerzos y deformaciones de la estructura
durante el proceso de montaje. Considerar que tal vez se requieran
equipos especiales es proceso de montaje en varios pisos.
Generalmente en tramos de dos pisos. En edificios de 30 a 60m se
usan gras montadas en camiones. En edificios de ms de 60m se
utilizan pulas o gras especiales izadas a nivel superior de cada
marco terminado. En algunos casos se usan obra falsa para montar la
estructura. Se utiliza el montaje en voladizo para algunos puentes
ubicados en acantilados.
CRITERIOS PARA ESTRUCTURA
Criterio 1: La estructura debe ser econmica y segura. Criterio
2: Rigidez inherente en conexiones. Criterio 3: Menor peso = menor
costo. Criterio 4: Menor empleo de mano de obra en la fabricacin y
montaje = menor costo.PERFILES ESTRUCTURALES
IPS, PTC, PTRNGULOLOSACEROZ y TPERFILES
COMPUESTOSARMADURASCABLESMALLAS
CARGAS SOBRE ESTRUCTURA
Muerta Viva [personas, muebles, artculos y maquinaria] Nieve
Fuerzas dinmicas [cargas mviles como autos] viento y sismo
Recipientes de almacenamiento Fuerzas por cambio de temperatura
Fuerza por empuje de tierraPROCEDIMIENTO DE DISEO1. - Seleccin de
la estructura. 2. - Determinacin de las cargas sobre la estructura
(personas autos, etc.). 3. - Momentos y fuerzas que intervienen.4.
- Dimensionamiento por seccin.5. - Funcionamiento bajo condiciones
de servicio.
6. Revisin. Es importante disear los detalles de las estructuras
metlicas. La estructura puede ser integrada en el concepto formal
de los edificios.
CONSIDERACIONESEs recomendable tener alguna idea del proceso de
fabricacin. 1. exactitud y tolerancia de las piezas (aumenta costos
la exactitud)2. rigidez de miembros grandes (casi imposible la
rectitud total)3. mtodos para enderezado (enderezado en fro, ya en
obra).PLANOS DE TALLER:- Nmero de parte o marca.- Cantidad de
piezas.- Dimensiones.- Localizacin.- Tamao de agujeros.- Detalles
de cortes.- Conexiones de taller.MONTAJEDurante la carga, descarga,
transporte, almacenamiento y montaje de las piezas de acero, stas
no deben sufrir sobre solicitaciones, alabeos o deformaciones.
Especialmente cuando se manejan con cadenas, debern protegerse
adecuadamente. El montaje de estructuras de acero hay que poner
especial cuidado en obtener las formas indicadas en los planos. La
correcta posicin de los elementos debe comprobarse con repetidas
mediciones. Tambin hay que asegurar suficientemente la estabilidad
y resistencia de la estructura durante el montaje. Los
apuntalamientos y otros dispositivos auxiliares de montaje no
debern quitarse hasta asegurarse de que sean estticamente
innecesarios. Slo se empezarn a roblonar y soldar las partes cuando
el armazn se haya completado y las piezas estn bien aseguradas y
ajustadas con pernos y mordazas. El espacio entre la placa de apoyo
y el cuerpo de obra macizo debe rellenarse con mortero de cemento.
Para comprobacin, deben ser accesibles todos los roblones, pernos y
cordones de soldadura. En uniones no accesibles en la comprobacin
final, debe efectuarse una comprobacin previa. Para la ejecucin de
juntas de vigas soldadas debe recapacitarse concienzudamente la
secuencia de los cordones de soldadura. Las soldaduras de cuello
entre cordn y alma, efectuadas en taller, deben terminar algo
separadas de la junta a soldar en obra. Las grandes estructuras de
acero soldado se empiezan a construir desde el centro para que las
sucesivas piezas puedan adaptarse a las construcciones de soldadura
sin originar sobre solicitaciones.a. Seguridad de los empleadosb.
Seguridad del materialc. Economa del montaje y transported.
RapidezSISTEMAS CONSTRUCTIVOS:Para cubrir gran claro, hay dos tipos
de estructuras: Cascarones. Reticulares.TIPOS DE ESTRUCTURAS:1.
Libremente apoyada.2. Semirrgida.3. Rgida.CONEXIONESEnlazan
diferentes elementos de una estructura y para transmitir esfuerzos.
Se distingue entre uniones fijas y desmontables. Las soldaduras y
los remaches son uniones fijas, mientras que los tornillos, bulones
articulados, chavetas y tensores se emplean para realizar uniones
desmontables. Mientras las primeras se efectan fundamentalmente en
taller, las segundas sirven, sobre todo, para unir piezas en obra.
Los sistemas de unin tambin se diferencian por la manera de
transmitir los esfuerzos y la distribucin de tensiones. Los
remaches y los pernos originan una elevada concentracin de
tensiones en el vstago del elemento de unin y en el permetro del
agujero de las piezas a unir. En las uniones con tornillos de alta
resistencia la distribucin de tensiones es ms uniforme. Una
distribucin ms homognea slo se consigue en las soldaduras lineales.
El empleo de adhesivos para unir metales se reduce, hasta ahora, a
construcciones ligeras. Este sistema de unin ofrece una transmisin
de esfuerzos ptima al actuar en toda la superficie.Pueden ser:
soldaduras, remaches, tornillos y pasadores. La singularidad del
nudo respecto de las barras ha llevado a desarrollar una serie de
patentes, ms o menos sofisticadas; pero el salto cualitativo lo ha
dado la unin moldeada, que a modo de nudo abstracto, se integra
naturalmente en el entramado. CONEXIONES SOLDADAS En la actualidad
la soldadura es equivalente al remachado si la unin slo est
sometida a cargas estticas y se emplea en la construccin de
estructuras de acero debido al reducido consumo de material y mano
de obra. Adems, las uniones soldadas ofrecen una imagen ms
satisfactoria en aquellos elementos que van a quedar vistos. La
unin de elementos de material idntico o parecido se realiza
mediante cordones de soldadura. Para su ejecucin se calientan los
elementos a unir hasta alcanzar la temperatura de fusin y del
alambre de aportacin se funde el material necesario para rellenar
el cordn. Segn como se realice el calentamiento se distingue entre:
soldaduras oxiacetilnicas y soldaduras por arco voltaico. En esta
ltima, la ms utilizada, el alambre de aportacin hace de electrodo.
En la soldadura oxiacetilnica el calor se genera mediante una
llama. En la actualidad, este procedimiento prcticamente slo se
utiliza en trabajos de reparacin. El mtodo ms frecuente es la
soldadura por arco voltaico. Por fusin del electrodo de soldadura;
el cordn de soldadura se ha de proteger del oxgeno del aire.
TIPOS DE CORDONES DE SOLDADURA La forma del cordn de soldadura y
su espesor depende de las caractersticas de los elementos a unir y
de los esfuerzos a transmitir. Las solicitaciones sobre cordn de
soldadura pueden ser de traccin, compresin y cortante. Se distingue
entre soldaduras a tope y soldaduras en ngulo. Estas ltimas son las
ms fciles de ejecutar y, por ello, son las ms frecuentes. Sin
embargo, con las soldaduras a tope se consigue una resistencia
mayor que con las soldaduras en ngulo, debido a una distribucin de
tensiones ms favorables.
VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS SOLDADURAS Las soldaduras
permiten un mayor grado de libertad en la construccin de
estructuras de acero. La seccin de los elementos portantes no se
debilita y puede aprovecharse al mximo si las uniones se disean
correctamente. La ejecucin de muchas uniones como, por ejemplo, en
los extremos de los prticos y en los restantes nudos de la
estructura, es ms sencilla. Suele ser suficiente colocar chapas
para rigidizar las uniones. Los refuerzos (incluso a posteriori) de
elementos aislados son fciles de realizar. Adems, las secciones
tubulares, especialmente adecuadas para los elementos sometidos a
compresiones, pueden unirse con facilidad.
Gracias a estas simplificaciones constructivas se consiguen las
siguientes ventajas: menor nmero de elementos aislados, ahorro de
material y reduccin de peso. La manipulacin y montaje de las
estructuras de acero no producen ruidos especialmente molestos y,
por lo tanto, se pueden construir con independencia de los
edificios que existan en el entorno. Sin embargo, al realizar la
soldadura aparecen con facilidad deformaciones o tensiones
adicionales que a menudo no se dominan. En las estructuras
existentes y sometidas a cargas, las soldaduras slo se pueden
realizar previo apuntalamiento. Los trabajos de soldadura se deben
realizar principalmente en taller. En caso de elementos de cero
demasiado grandes, las juntas entre las diferentes piezas se pueden
atornillar (uniones a realizar en obra).CONEXIONES REMACHADASSe
habla de "remache resistente" cuando se han de transmitir esfuerzos
a travs de la unin, y de "remache de apuntalamiento" cuando slo
debe mantener unidas las piezas entre s. La ventaja de las uniones
remachadas consiste en que, respecto a resistencia, elasticidad y
dilatacin, se comportan casi igual que el material de los elementos
unidos y en que se puede comprobar se estado en cualquier momento.
*CASI NO SE USAN EN LA ACTUALIDAD. CONEXIONES ATORNILLADASLas
uniones atornilladas se realizan con tornillos y tuercas. Los
tornillos ests provistos de una cabeza en un extremo del vstago en
el que se ha recortado o enrollado una rosca, en el vstago se puede
enroscar la tuerca. Una seccin por eje del tornillo muestra que la
rosca del vstago y de la tuerca est encajada entre s a modo de
engranaje, por lo que los tornillos, a diferencia de los remaches,
pueden soportar tracciones, adems de esfuerzos de cizallamiento y
compresin superficial sobre el vstago. En la construccin de
estructuras de acero se emplean uniones atornilladas: 1.- Cuando se
han de absorber esfuerzos axiales de traccin, por ejemplo, en
tornillos de anclaje. 2.- Cuando la longitud de apriete es
demasiado grande para un remache.
3.- Cuando se exige una determinada movilidad de la unin, por
ejemplo, determinados enlaces de vigas.4.- En todas las uniones que
se han de poder desmontar, sobre todo en construcciones auxiliares,
pabellones de exposiciones y construcciones en las que se prevn
modificaciones.5.- En los enlaces de materiales que no permiten
realizar una unin remachada, por ejemplo, en la unin de piezas de
acero con elementos de hierro de fundicin; 6.- En lugares
difcilmente accesibles, donde no puede realizarse una soldadura o
una unin remachada. En general se prefieren las uniones
atornilladas para unir elementos constructivos en obra, ya que son
ms fciles, rpidas y baratas de ejecutar. Adems, facilita el ajuste
del entramado, ya que las uniones atornilladas permiten una
movilidad mayor que las dems uniones.
UNINES PRINCIPALES Anclaje a cimentacin. Unin de vigueta y
columna. Nodo de armadura. Empotre de vigueta en muro de concreto o
mampostera. Conexin de columna y vigueta de acero, especificando
las separaciones de los tornillos, las placas y los perfiles.
Unin con placas y remaches
La unin del poste, en este ejemplo es similar a la solucin de
algunos anclajes de cimentacin
INSTALACIN MANEJO SENCILLOEl montaje en sitio se desarrolla sin
mayores obstculos mediante la utilizacin de una gra mvil o torre
cumpliendo con los mayores estndares de seguridad en materia de
izaje y transporte. Existe muy poco impacto en el sitio de
construccin y los sitios adyacentes a ste.MENOR PLAZO DE EJECUCIN
Los edificios prefabricados por naturaleza presentan un ahorro
significativo de los tiempos de construccin con respecto a los
sistemas tradicionales de edificios de concreto reforzado colocado
en sitio.El uso de columnas prefabricadas de varios niveles permite
que se trabaje en dos niveles simultneamente y la disminucin o
eliminacin total del apuntalamiento de elementos aumenta
significativamente la efectividad y velocidad del montaje.
Adicionalmente, los elementos prefabricados pueden ser colocados
aun en condiciones climticas adversas, cumpliendo con el cronograma
planeado.Mientras avanza el montaje, el proceso de fabricacin en
planta se est dando, de manera que una vez que se tenga preparado
el terreno para iniciar la obra, una cantidad importante de piezas
ya se encuentran listas, fabricadas y almacenadas.El menor plazo de
ejecucin trae ventajas comparativas importantes para el dueo del
inmueble. El flujo de caja es mucho ms controlado ya que se hace
una sola compra para casi la totalidad de la obra gris, el
contratista puede iniciar antes los trabajos de acabados y
divisiones internas y es posible colocar el edificio en el mercado
con mayor antelacin.
Puente fabricado en aceroCATEGORAS DE ACERO: ACERO ESTRUCTURAL
PESADO, ACERO LIVIANO O LIGEROLa diferencia en los trminos pesado y
liviano radica lgicamente en su peso, el cual es en la mayora de
los casos directamente proporcional al grado de espesor; son
considerados pesados los mayores de de pulgada y los menores de se
espesor son livianos; para ambas derivaciones existe una diversidad
de calidades para aplicaciones especficas.ACERO ESTRUCTURAL PESADO
De acuerdo a la fabricacin de elementos estructurales ya sean vigas
o columnas, esta categora describe 2 tipos de secciones: Secciones
Laminadas Secciones Armadas Para ambas secciones las normas y
especificaciones son descritas en manuales y cdigos de construccin
por varios entes que facultan las aplicaciones del acero
estructural.EJECUCIN DE LAS OBRASPLANOS Y DIBUJOSSe elaborarn
planos de anclas, de fabricacin y de montaje.En los planos de
anclas se indicarn todos los elementos que deben quedar ahogados en
la cimentacin o en la estructura de concreto en la que se apoye la
estructura metlica, y que son necesarios para transmitir las
acciones que cada una de ellas ejerce sobre la otra.En los planos
de fabricacin (tambin conocidos como planos de taller o de detalle)
se proporcionar toda la informacin necesaria para la ejecucin de la
estructura en el taller, y en los de montaje se indicar la posicin
de los diversos elementos que componen la estructura y se sealarn
las juntas de campo entre ellos, con indicaciones precisas para su
elaboracin. Los planos de fabricacin se prepararn antes de iniciar
la fabricacin de la estructura.Tanto en los planos de fabricacin y
de montaje como en los dibujos y esquemas de las memorias de clculo
deben indicarse las soldaduras por medio de smbolos que representen
claramente, y sin ambigedades, su posicin, dimensiones,
caractersticas, preparaciones en el metal base, etc. Cuando sea
necesario, esos smbolos se complementarn con notas en el plano. En
todos los casos deben indicarse, con toda claridad, los remaches,
tornillos o soldaduras que se colocarn en el taller y aquellos que
deben instalarse en la obra.NORMAS Y ESPECIFICACIONES
La amplia industria del acero ha establecido a nivel mundial
Cdigos, Especificaciones y Normas diversas que orientan su
aplicabilidad. En pases como Estados Unidos, Japn, y algunas zonas
de Europa, existen incluso Especificaciones y Cdigos regionales y
locales que reglamentan y recomiendan de manera especfica la
utilizacin del acero de acuerdo al tipo de construccin y
localizacin geogrfica. Algunas Normas: ASTM, ICAITI, JIS, NZ, NDF,
NCO Especificaciones: AISC, AISI, AWS
ORGANISMOS QUE NORMAN LA CONSTRUCCIN CON ACERO
AISC (American Institute of Steel Construcctin - Instituto
Americano de Construccin en Acero ) AISI (American Iron and Steel
Institute- Instituto Americano del Hierro y del Acero ) ASTM
(American Society for Testing and Materials -Sociedad Americana de
Prueba de Materiales) AWS (American Welding Society- Sociedad
Americana de Soldadura ) SDI ( Steel Deck Institute Instituto de
Cubiertas de Acero ) RSI ( Reinforcing Steel Institute Instituto de
Acero de Refuerzo ) ANSI ( American National Standards Institute
Instituto Americano de Estndares Nacionales ) LRFD ( Load and
Resistance Factor Design Factores de Diseo por Carga y Resistencia
) ASD ( Allowable Stress Design Diseo por Esfuerzos permisibles )
RSFM ( Residential Steel Framing Manual Manual de Marcos o
Armaduras de Acero para Residencias ) CSPSBB ( Code of Standard
Practice for Steel Buildings and Bridges Cdigos Estndares en el uso
del acero para edificios y puentes ) AASHTO ( American Association
of State Highway and Transportatin Officials Asociacin Americana
Oficial de Transportes y Carreteras Estatales ) SAE( society of
automotive engineers ) JIS( japan industrial estndar ) ITINTEC (
instituto de normas tcnicas )
En el caso de los aceros para construccin las normas ms comunes
son: ASTM A615-92-Grado 60 ASTM A706-Barras soldadas ASTM
A36-Perfiles estructurales
NORMAS TCNICAS:
LENGUAJE COMUN PARA QUE SE COMUNIQUEN: Fabricantes Compradores
Vendedores ConstructoresQU CONTIENE UN STANDAR O NORMA?
Definiciones Composicin qumica Propiedades mecnicas Dimensiones y
tolerancias Pesos y tolerancias Muestreos Identificacin
CONTROL DE CALIDAD GENERALIDADES
CONTROL EN LA FBRICACuando el volumen de acero requerido en un
proyecto es de magnitud importante, debe llevarse un control de la
calidad por medio de inspectores. El fabricante debe proporcionar
al inspector todas las facilidades para acceso libre a todas las
reas de las instalaciones donde se lleve a cabo el proceso de
fabricacin del acero de refuerzo, para poder garantizar que el
acero se est fabricando de acuerdo a las especificaciones.
CONTROL DEL MATERIAL MINERAL Y ACEROS RECICLABLES (Chatarra):
Anlisis y composicin qumica del material mineral Control visual de
los aceros reciclables (chatarras) y precalificacin de las mismas,
tomando en cuenta los conceptos de densidad, volumen y composicin
qumica. Anlisis qumico y de procedencia de los aceros reciclables
(chatarras) sobre la cual exista duda. Clasificacin siguiendo los
pasos anteriores. Dosificacin cuantitativa gravimtrica, ajustando
la calidad de acuerdo con las especificaciones del acero a
producir.
CONTROL DE COLADAS. Tomar muestras cuando se supone que la
mezcla es homognea, la cual es analizada en un espectrmetro del
laboratorio para conocer los porcentajes de fsforo, azufre,
manganeso, silicio y carbono logrando determinar con mayor
aproximacin su composicin qumica. De acuerdo a los resultados se
aaden ferro-aleaciones hasta lograr la composicin deseada. Un
segundo muestreo durante la colada, ya sea al inicio o al final,
para efectos de comprobacin. El fabricante debe efectuar un anlisis
de cuchara de cada colada para determinar los porcentajes de
carbono, manganeso, fsforo y azufre, informando el resultado de
dicho anlisis a PEMEX si este lo solicita.
CONTROL EN LA OBRAControl del sub- productoEl control de calidad
de los sub- productos se realiza mediante ensayos mecnicos, y debe
contemplar los siguientes pasos: Tomar como mnimo 2 barras al azar
por colada.
Para coladas mayores de 50 toneladas, tomar una muestra por cada
10 Ton. fraccin
Cuando se laminan barras y perfiles de diferente seccin de una
misma colada, se recomienda tomar una muestra por cada medida.
Todos las muestras anteriores se les realiza pruebas de tensin,
elongacin y doblado en la maquina universal
En al caso de que algunos de los ensayos no cumpla con las
especificaciones, debern tomarse el doble de las muestras ensayadas
y con la falla de alguna de estas, ser causal de rechazo.
Todo el acero de refuerzo que se reciba en la obra debe
almacenarse bajo cobertizos, colocado sobre tarimas o polines para
aislarlo del terreno natural y clasificarse por dimetros o calibres
segn corresponda.
El acero de refuerzo que se reciba en la obra durante el proceso
de construccin, debe almacenarse en lotes y tomarse muestras de
cada uno. Los especmenes de prueba sern enviados al laboratorio
autorizado, y no ser utilizado en tanto no sea aceptado en base a
los resultados de las pruebas.
Antes de cortar y habilitar el acero de refuerzo, debe
verificarse que no est deformado por golpes. Si el periodo de
almacenamiento ha sido largo, se permite la presencia de xido y
escamas ligeras, siempre que al limpiar con cepillo de alambre no
se altere la seccin transversal, las corrugaciones o el peso mnimo
especificado.
Debe verificarse la resistencia de las varillas, para lo cual
estas deben separarse en lotes de 10 toneladas o fraccin de
varillas de la misma marca, mismo grado y del mismo dimetro,
Pertenecientes a la misma remesa. De cada lote debe tomarse una
muestra para prueba de tensin y una para prueba de doblado, las
cuales deben realizarse de acuerdo a las normas NMX-B-172-1988 y
NMX-B-113-1981 respectivamente.
PRUEBASPrueba de tensinLas caractersticas de las probetas as
como el mtodo de prueba para varillas corrugadas de acero, se
especifican en la norma NMX-B-172-1988. Si cualquier probeta
presenta valores menores a los especificados y adems, si la
fractura se presenta fuera del tercio medio de la longitud libre
entre mordazas, pero los valores mnimos especificados no difieren
en ms de losvalores indicados a continuacin, se permite la
repeticin de la prueba, en dos probetas tomadas al azar del mismo
lote que se est probando.14 MPa (1.4 kgf/cm2) De la resistencia a
la tensin requerida7 MPa (0.7 kgf/cm2) Del esfuerzo de fluencia
requerido2 % En el alargamiento.
Si los resultados obtenidos en esta nueva prueba cumplen con los
valores mnimos especificados, se acepta el lote, en caso contrario
Se rechaza.La Tabla 1 define los requisitos de tensin para varillas
corrugadas de refuerzo grados 30, 42 y52, la Tabla 2 para varillas
de refuerzo torcidas en fro Grados 42, 50 y 60 y la Tabla 3
paraVarillas corrugadas de acero de baja aleacin.
Prueba de dobladoLas caractersticas de las probetas as como el
mtodo de prueba para varillas corrugadas de acero, se especifican
en la norma NMX-B-113-1981. Las varillas con nmero de designacin
del 2.5 al 12 deben doblarse alrededor de un mandril a 180, las
varillas del nmero 14 al 18 deben doblarse alrededor de un mandril
a 90, sin agrietarse en la parte exterior de la zona doblada.
Si los resultados de la prueba de doblado no cumplen con los
requisitos mnimos indicados en las Tablas 3 y 4, por razones que no
se deban a causas mecnicas o defectos de las probetas, se permite
repetir la prueba en dos probetas tomadas al azar del mismo lote
que se est probando. Estas pruebas deben hacerse a temperatura
ambiente.
Si los resultados obtenidos de esta nueva prueba cumplen con los
valores mnimos especificados, se acepta el lote, en caso contrario
se rechaza.
Si cualquier probeta sometida a prueba no cumple los requisitos
mnimos por problemas relacionados con el equipo de prueba,
preparacin inadecuada o defectos de la probeta, sta debe
descartarse y sustituirse por otra del mismo dimetro y de la misma
colada o lote.
VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURALAlta Resistencia: la
alta resistencia del acero por unidad de peso, permite estructuras
relativamente livianas, lo cual es de gran importancia 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 elementos
estructurales. Elasticidad: el acero es el material que ms se
acerca a un comportamiento linealmente elstico (Ley de Hooke) hasta
alcanzar esfuerzos considerables. Precisin dimensional: los
perfiles laminados estn fabricados bajo estndares que permiten
establecer de manera muy precisa las propiedades geomtricas de la
seccin. Ductilidad: el acero permite soportar grandes deformaciones
sin falla, alcanzando altos esfuerzos en tensin, ayudando a que las
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
o soldadura 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 de
tamaos y formas. Costo de recuperacin: las estructuras de acero de
desecho, tienen un costo de recuperacin en el peor de los casos
como chatarra 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 relativamente sencilla. Se
pueden prefabricar estructuras: el acero permite realizar la mayor
parte posible de una estructura en taller y la mnima en obra
consiguiendo mayor exactitud.
DESVENTAJAS DEL ACERO Corrosin: el acero expuesto a intemperie
sufre corrosin por lo que deben recubrirse siempre con esmaltes
alquidlicos (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 disminuir su resistencia hasta alcanzar temperaturas donde
el acero se comporta plsticamente, debiendo protegerse con
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, los hace susceptibles al pandeo elstico, por lo que en
ocasiones no son econmicas las columnas de acero. Fatiga: la
resistencia del acero (as como del resto de los materiales), puede
disminuir cuando se somete a un gran nmero de inversiones de carga
o a cambios frecuentes de magnitud de esfuerzos a tensin (cargas
pulsantes y alternativas). RELACION ESFUERZO-DEFORMACION DEL
ACEROSea una barra de acero al bajo carbono (A36) sujeta a tensin
con seccin circular.
EJEMPLOS DE EDIFICACIONES DE ACERO
Torre Eiffel en Pars La torre Eiffel, erigida con motivo de la
Exposicin Universal celebrada en Pars en 1889, supuso un hito
decisivo para la construccin en hierro. El ingeniero francs
Alexandre Gustave Eiffel proyect esta impresionante estructura
reticulada que pesa unas 6.300 t de hierro colado.
Torres Petronas Finalizadas en 1998, las torres Petronas de
Kuala Lumpur, Malaysia, eran el edificio ms alto del mundo hasta
esa fecha. Cada torre mide 451,9 m y ambas se encuentran conectadas
por una pasarela construida entre los pisos 41 y 42. Su autor, el
arquitecto argentino Csar Pelli, se inspir en la arquitectura
islmica tradicional de Malaysia.
Puente de acero Este impresionante puente de un solo arco,
construido en acero y situado en Runcom, Cheshire, es el smbolo de
la herencia industrial de la ciudad.
World Trade Center El World Trade Center con las torres gemelas
al fondo antes del atentado terrorista del 11 de septiembre de
2001. Estas dos altsimas torres fueron hasta esa fecha los
edificios ms altos de la ciudad de Nueva York. En primer plano, los
cuatro rascacielos del World Financial Center.
Puente de Brooklyn Diseado por el germano-americano John
Roebling, el puente de Brooklyn, inaugurado el 24 de mayo de 1883
fue, en su da, el puente colgante ms largo del mundo. Cruza el East
River de Nueva York y une el populoso barrio de Brooklyn con
Manhattan.
Cobertura De Acero
TIPOLOGA DE EDIFICIOSEdificios de estacionamientos
Edificios de oficinas
Edificios de uso especial
Edificios de vivienda
1E.A.P. INGENIERA CIVILMODELACIN MECNICA
EDIFICACIONES DE ACERO2E.A.P. INGENIERA CIVILMATERIALES DE
CONSTRUCCIN