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TRABAJO PRÁCTICO

CURSO : DISEÑO EN ACERO Y MADERA

TEMA : VIGAS - ESTRUCTURAS METALICAS

ALUMNO : CELSO ANTONIO CHOQUEMAMANCHURA

CARRERA : INGENIERIA CIVIL

CICLO : VIII

DOCENTE : ING. JULIO LAZO MUÑOZ

VIGAS - ESTRUCTURAS METALICAS



VIGAS - ESTRUCTURAS METALICAS

I. GENERALIDADESLas Estructuras Metálicas constituyen un sistema constructivo muy difundido

en varios países, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización

alcanzada en la región o país donde se utiliza. Se lo elige por sus ventajas en

plazos de obra, relación coste de mano de obra coste de materiales,!nanciación, etc.Las estructuras metálicas poseen una gran capacidad resistente por el

empleo de acero. Esto le con!ere la posibilidad de lograr soluciones de gran

envergadura, como cubrir grandes luces, cargas importantes. "l ser sus

piezas prefabricadas, y con medios de unión de gran #e$ibilidad, se acortan

los plazos de obra signi!cativamente. La estructura característica es la de

entramados con nudos articulados, con vigas simplemente apoyadas o

continuas, con complementos singulares de celosía para arriostrar el

conjunto.En algunos casos particulares se emplean es%uemas de nudos rígidos, pues

la reducción de material conlleva un mayor coste unitario y plazos y

controles de ejecución más amplios. Las soluciones de nudos rígidos cada

vez van empleándose más conforme la tecni!cación avanza, y el empleo de

tornillería para uniones, combinados a veces con resinas.

II. ANTECEDENTESEl uso de &ierro en la construcción se remonta a los tiempos de la "ntigua

'recia( se &an encontrado algunos templos donde ya se utilizaban vigas de

&ierro forjado.En la Edad Media se empleaban elementos de &ierro en las naves laterales

de las catedrales. )ero, en verdad, comienza a usarse el &ierro como

elemento estructural en el siglo *+( en -/0 se fabrican en nglaterra las

columnas de fundición de &ierro para la construcción de la 1ámara de los

1omunes en Londres.

-



PUENTE CONSTRUIDO DURANTE LA REVOLUCION INDUSTRIAL

El &ierro irrumpe en el siglo ** dando nacimiento a una nueva ar%uitectura,

se erige en protagonista a partir de la 2evolución ndustrial, llegando a su

auge con la producción estandarizada de piezas. "parece el per!l 3doble 43

en -560, reemplazando a la madera y revoluciona la industria de la

construcción creando las bases de la fabricación de piezas en serie.E$isten tres obras signi!cativas del siglo ** e$ponentes de esa revolución 7

La primera es el )alacio de 1ristal, de 8osep& )a$ton, construida en Londres

en -59- para la E$posición :niversal( esta obra representa un &ito al

resolver estructuralmente y mediante procesos de prefabricación el armado

y desarmado , y establece una relación novedosa entre los medios t;cnicos

y los !nes e$presivos del edi!cio. En su concepción establece de manera

premonitoria la utilización del vidrio como piel principal de sus fac&adas.En esa E$posición de )arís de -55<, el ingeniero 1&. =uter presenta su

dise>o la 1alerie des Mac&ine, un edi!cio %ue descubre las ventajas

plásticas del metal con una estructura ligera y mínima %ue permite alcanzar

grandes luces con una transparencia nunca lograda antes.?tra obra ejecutada con &ierro, protagonista %ue renueva y modi!ca

formalmente la ar%uitectura antes de despuntar el siglo ** es la famosa

4orre Ei@el A)arís, BranciaC.

TORRE EIFFEL



El metal en la construcción precede al &ormigón( estas construcciones

poseían autonomía propia complementándose con materiales p;treos,

cerámicos, cales, etc. 1on la aparición del concreto, nace esta asociación

con el metal dando lugar al &ormigón armado.

4odas las estructuras metálicas re%uieren de cimentaciones de &ormigón, yusualmente se ejecutan losas, forjados, en este material."ctualmente el uso del acero se asocia a edi!cios con características

singulares ya sea por su dise>o como por la magnitud de luces a cubrir, de

altura o en construcciones deportivas AestadiosC o plantas industriales.

III. QUE ES UNA ESTRUCTURA METALICA:na estructura metálica es cual%uier estructura donde la mayoría de las

partes %ue la forman son materiales metálicos, normalmente acero. Las

estructuras metálicas se utilizan por norma general en el sector industrial

por%ue tienen e$celentes características para la construcción, son muy

funcionales y su coste de producción suele ser más barato %ue otro tipo de

estructuras. Dormalmente cual%uier proyecto de ingeniería, ar%uitectura, etc

utiliza estructuras metálicas.Si observas en tu día a día podrás darte cuenta de %ue nuestras vidas

dependen prácticamente del uso de los metales, ec&a un vistazo a tu

alrededor y verás metal en todas partes7 tu ordenador, tu mp6, las ventanas

de tu casa, los edi!cios, los coc&es, etc. La mayoría de los metales son

fuertes, conducen la electricidad y tienen un punto alto de fusión yebullición. 4ienen estas propiedades debido a su estructura. "%uí puedes ver

Las )ropiedades de los Materiales)ara %ue una estructura funcione bien tiene %ue ser estable, resistente y

rígida. Estable para %ue no vuel%ue, resistente para %ue soporte esfuerzos

sin romperse y rígida para %ue su forma no varíe si se le somete a esfuerzos,

como por ejemplo el propio peso y el de las personas.1ada estructura metálica está formada por la estructura metálica principal y

la estructura metálica secundaria.

ESTRUCTURA METÁLICA PRINCIPALLa estructura metálica principal se compone de todos a%uellos elementos

%ue estabilizan y trans!eren las cargas a los cimientos A%ue normalmente

son de &ormigón reforzadoC. La estructura metálica principal es la %ue



asegura %ue no se vuel%ue, %ue sea resistente y %ue no se deforme.

Dormalmente está formada de los siguientes elementos7

VIGAS METALICAS:Las vigas metálicas son los elementos &orizontales, son barras

&orizontales %ue trabajan a #e$ión. =ependiendo de las acciones a las

%ue se les someta sus !bras inferiores están sometidas a tracción y las

superiores a compresión. E$isten varios tipos de vigas metálicas y cada

una de ellas tiene un propósito ya %ue segn su forma soportan mejor

unos esfuerzos u otros como pueden ser7o Vigu!"#

Son las vigas %ue se colocan muy cerca unas de otras para soportar

el tec&o o el piso de un edi!cio por ejemplo( cuando vemos un

edi!cio %ue está sin terminar, suelen ser las vigas %ue vemos. o

dinteles7 Los dinteles son las vigas %ue se pueden ver sobre unaabertura, por ejemplo, las %ue están sobre las puertas o ventanas.

o Vig"# $ T%&'"()Fstas son las %ue soportan las paredes o tambi;n parte del tec&o de

los edi!cios.o L"*gu*)#

4ambi;n conocidas como travesa>os o carreras son las %ue soportan

cargas concentradas en puntos aislados a lo largo de la longitud de

un edi!cio.

PILARES METALICOS:Los pilares metálicos son los elementos verticales, todos los pilares

reciben esfuerzos de tipo a$il, es decir, a compresión. 4ambi;n se les

llama montantes.



IV. TRANSMISI+N DE CARGAS EN ESTRUCTURAS METÁLICASLas fuerzas o cargas %ue soportan las estructuras se van repartiendo por los

diferentes elementos de la estructura, pero las cargas siempre van a ir a

parar al mismo sitio, a los cimientos o zapatas. +eamos como se distribuye

la fuerza del peso sobre las viguetas de un piso superior &asta llegar a los

cimientos en la siguiente !gura7

El peso sobre las viguetas superiores va a parar a las vigas &orizontales y

desde de ellas se transmiten a los pilares bajando por ellos &asta llegar al

!nal al terreno o cimientos.

V. ,QU TIPO DE ESTRUCTURAS METALICAS HAY)artiendo de la base %ue las estructuras metálicas son arti!ciales ya %ue las

&a inventado el ser &umano podremos entonces destacar %u; tipos de

estructuras &ay7

E#!*u/!u*"# A0)1$"$"#:Estas estructuras son todas a%uellas en las %ue se emplean bóvedas,

cpulas y arcos para repartir y e%uilibrar el peso de la estructura, como

por ejemplo puede verse en las catedrales o iglesias.

E#!*u/!u*"# E(!*"&"$"#:

Estas son las más comunes ya %ue son las %ue utilizan la mayoría de los

edi!cios %ue podemos ver en cual%uier ciudad. Emplean una gran

cantidad de vigas, pilares, columnas y cimientos, es decir, una gran

cantidad de elementos &orizontales y verticales para repartir y e%uilibrar

el peso de la estructura. Estas estructuras son más ligeras por%ue



emplean menos elementos %ue las abovedadas por ejemplo y así pueden

conseguirse edi!cios de gran altura.

E#!*u/!u*"# T*i"(gu2"$"#:Las trianguladas se caracterizan como su propio nombre indica por

disponer sus elementos de forma triangular, suelen ser muy ligeras yeconómicas. Suelen utilizarse para la construcción de puentes y naves

industriales. En estos casos &ay dos formas %ue son las más utilizadas, la

cerc&a y la celosía.

E#!*u/!u*"# C)2g"(!#:



Las estructuras colgantes o colgadas son a%uellas %ue utilizan cables o

barras AtirantesC %ue van unidos a soportes muy resistentes Acimientos y

pilaresC. Los tirantes estabilizan la estructura, como puede verse por

ejemplo en los puentes colgantes.

E#!*u/!u*"# G)$3#i/"#:Son estructuras poco comunes %ue están formadas por &e$ágonos o

pentágonos y suelen ser muy resistentes y ligeras. Son estructuras %ue

normalmente tienen forma de esfera o cilindro.

VI. VIGAS METALICASLas vigas metálicas son barras %ue trabajan a #e$ión. Brente a acciones

determinadas, sus !bras inferiores están sometidas a tracción, mientras %ue

las superiores, a compresión. Los esfuerzos a$iles, al actuar a una distancia

de la !bra neutra de la barra, provoca un esfuerzo de momento #ectorAfuerza $ distanciaC.El acero posee una resistencia tal %ue responde en forma similar en los dos

ejes, tanto longitudinal como transversal. 1uanto más lejos se disponen una

de otra las masas de acero, mayor es su distancia y su inercia, en

consecuencia, mayor será el momento #ector %ue absorban, re%uiriendo una

menor cantidad de acero para soportar e!cazmente los esfuerzos.

PER4ILES

Los )er!les Laminados en forma de L ó 4 ó doble 4, forman un conjunto detipologías diferentes, de características adecuadas y económicas para

responder a la #e$ión, pues las masas de acero se disponen en los

e$tremos o alas, y el alma acta simplemente a manera de unión. La

cantidad de acero en el alma es menor %ue en las alas.

VIGAS BOYDLos )er!les "lveolares o "ligerados, conocidos como +igas Goyd,

obtenidos por mecanización de per!les estandard, se adecan en forma

óptima para trabajar a #e$ión. "demás son más est;ticos y permiten elpaso de instalaciones a trav;s de los alv;olos.



)or lo general, los alv;olos son circulares o &e$agonales.1on su empleo no se necesita reducir la altura de la planta del edi!cio(

por ello se lo elige an con el coste más elevado %ue insume este tipo de

per!les.

VIGAS ARMADASEs tambi;n posible fabricar una barra en forma de L a trav;s de la unión

de platabandas por soldaduras. Estas son las llamadas +igas "rmadas.)ero re%uiere una cantidad mayor de mano de obra %ue encarece

!nalmente el trabajo.Las formas %ue adoptan, veamos, se asemejan a los diagramas de

momentos #ectores. Esta per!lería se obtiene siempre por corte y



soldadura realizados en taller. El límite depende del tama>o a trasladar en

camiones.

VIGAS EN CELOSIALas +igas en 1elosía son la solución más económica para la ejecución de

grandes luces, es decir, de largas separaciones entre los apoyos. Enrealidad, este tipo de viga, es una clase de entramado, compuesta con

barras Apilares y jácenasC de longitudes más pe%ue>as.)or lo general, se disponen angulares laminados normalizados dispuestos

de a dos para los cordones del entramado. Las barras verticales tambi;n

son angulares normalizados %ue o!cian de lama de la viga y %ue trabajan

a tracción. Los nudos pueden ser isostáticos o &iperestáticos.En el caso de ser isostáticos, como el entramado puede deformarse ante

los esfuerzos &orizontales, se disponen barras diagonales en cada

e$tremo para evitar las deformaciones Ael triángulo no se deformaC.Las +igas en celosía se fabrican tambi;n en &ormigón. )ero tiene el

inconveniente de su di!cultoso encofrado, armado y &ormigonado, y su

resultado !nal no resulta muy prolijo y pulido. Muc&as veces se emplea de

&ormigón a !n de dar protección a la armadura o para proteger de

fenómenos de o$idación o fuego.

VII. VENTAJAS EN LA CONSTRUCCION CON ESTRUCTURAS METALICASLa construcción con estructura metálica, tan difundida en otros países, ya

comienza a tomar fuerza en el nuestro. Las ventajas de construir con

elementos metálicos, en contraposición con la construcción tradicional en

concreto reforzado, son varias y muy claras7

Ti&') $ /)(#!*u//i5( *"2Es muc&o menor el tiempo re%uerido para dejar en funcionamiento una

estructura en acero %ue una en concreto, lo cual genera un rendimiento

!nanciero de la inversión por entrar la estructura a funcionar más

rápidamente( es por esto %ue cada vez veremos más &ipermercados y

centros comerciales construidos rápidamente en estructura metálica.

426i0i2i$"$ $ 2" #!*u/!u*":na estructura en acero es muc&o más #e$ible %ue una elaborada en

concreto( se puede reformar e incluso trasladar completamente, cosa

%ue en las construcciones en concreto es imposible.

U(i7)*&i$"$ $ 2)# &"!*i"2#



Los materiales formados en acero en las fábricas son uniformes y

cumplen con unas reglamentaciones estándar. En la construcción

tradicional o en concreto, se está supeditado a la manera como se

mezclaron los ingredientes del concreto en uno u otro momento, los

días de fraguado, el estado del tiempo, la calidad de los ingredientes,entre otras muc&as variables incontrolables %ue &acen %ue el concreto

no sea uniforme en todas las vigas y columnas de la estructura.

C)(!*)2 $ C"2i$"$La construcción en acero por lo general empieza en un taller

metalmecánico con procesos de control de calidad industrializado %ue

&ace %ue las piezas se revisen antes de montarse, situación imposible

en el caso de la construcción tradicional.

4"0*i/"/i5( ( !"22*La fabricación de gran parte de las piezas en taller disminuye

enormemente el tiempo de instalación, genera limpieza en la obra,

permite el uso de e%uipos especializados, disminuye el impacto del

clima sobre el avance de la obra, entre otras ventajas ya mencionadas.VIII. C)(/2u#i)(#:

• 1omo es natural, la importancia de las acciones &orizontales aumentacon la altura del edi!cio, ya %ue se originan fundamentalmente por laacción del viento, y es precisamente en edi!cios de gran altura donde se

pueden lograr las soluciones más interesantes.• Las estructuras metálicas se realizan con la utilización de barras,

elaboradas industrialmente y cuyos )er!les responden a diferentes tipos,por ejemplo7 per!l 4, per!l doble 4, de sección redonda, o cuadrada, etc.

• E$isten piezas metálicas especiales, de diferentes tipos %ue sirven comoMedios de :nión de los per!les.

• 1on estos elementos mencionados, combinados y en disposicionesdeterminadas de acuerdo al caso especí!co, e$iste una variada gama deposibilidades de dise>o para estructuras metálicas.

• Las cubiertas auto portantes al carecer de vigas, tijerales y correas p g jintermedias, constituyen una forma constructiva muc&o mas rápida, muysencilla y no será preciso ser pintada ni ignifugadas como cuando setiene esta per!laría soporte

I8. BIBLIOGRA4IA&ttp7HHIII.areatecnologia.comHestructuras



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