Presentacin de PowerPoint

Valencia Elespuru, Anthony KenVeramendi Vidal, AbrahamTorres Saavedra, Cristhian IvanESTRUCTURASMETALICASCatedrtico: Ing. Norman Lecca

1El uso dehierroen la construccin se remonta a los tiempos de la Antigua GreciaEn 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 fabrican en Inglaterra las columnas de fundicin de hierro para la construccin de la Cmara de los Comunes en Londres.El hierro irrumpe en el siglo XIX dando nacimiento a una nueva arquitectura, se erige en protagonista a partir de la Revolucin IndustrialOtra obra ejecutada con hierro, protagonista que renueva y modifica formalmente la arquitectura antes de despuntar el siglo XX es la famosaTorre Eiffel(Pars, Francia).

Puente construido durante la Revolucin Industrial

Torre EiffelUna Mirada HistricaLa Estructuras Metlicasson las que la mayor parte de los elementos o partes que la forman son de metal (ms del 80%), normalmenteacero.

Definicin

Como las estructuras estn formadas por un conjunto de partes, estas partes deben cumplir condiciones segn normas.

3Las Vigas reticuladas permiten cubrir grandes luces Construcciones a realizar entiempos reducidosde ejecucin.Construcciones enzonas muy congestionadascomo centros urbanos o industriales en los que se prevean accesos y acopios dificultosos.Edificios con probabilidad decrecimiento y cambiosde funcin o de cargas.Ventajas

Edificios enterrenos deficientesdonde son previsibles asientos diferenciales apreciables; en estos casos se prefiere los entramados con nudos articulados.Construcciones donde existengrandes espacioslibres, por ejemplo: locales pblicos, salones.

4Edificaciones con grandes acciones dinmicas.Edificios ubicados en zonas de atmsfera agresiva, como marinas, o centros industriales, donde no resulta favorable su construccin.Edificios donde existe gran preponderancia de la carga del fuego, por ejemplo almacenes, laboratorios, etc.Donde No Construir Estructuras Metlicas

5Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las estructuras dehormign, es decir, que deben estardiseadas para resistir acciones verticales y horizontales.Pero si se trata de estructuras articuladas, tal el caso normal en estructuras metlicas, se hace necesario rigidizar la estructura a travs detriangulaciones (llamadas cruces de San Andrs), o empleando pantallas adicionales de hormign armado.Las barras de las estructuras metlicas trabajan a diferentes esfuerzos decompresinyflexin.

Comportamiento Estructural

EstructurasMetlicasDepuentes,Chernihov6Rigidizacin de Perfiles

Actualmente , para rigidizar los aceros con el fin de optimizar su funcionamiento y hacerlo mas econmico, se disean perfiles de acuerdo a las mltiples necesidades

7Que sea Rgida: Que la estructura no se deforme al aplicar las fuerzas sobre ella.

Que sea Estable : Que no vuelque.

Que sea Resistente : Que al aplicarle las fuerzas, todos los elementos que la forman sean capaces de soportar la fuerza a la que se vern sometidos sin romperse o deformarse.Condiciones que debe cumplir las estructuras metlicas8Estructura Metlica Principal:La estructura metlica principal se compone de todos aquellos elementos que estabilizan y transfieren las cargas a los cimientos (que normalmente son de hormign reforzado). La estructura metlica principal es la que asegura que no se vuelque, que sea resistente y que no se deforme. Normalmente est formada de los siguientes elementos:

VIGAS METALICAS:Las vigas metlicas son los elementos horizontales, son barras horizontales que trabajan a flexin. Dependiendo de las acciones a las que se les someta sus fibras inferiores estn sometidas a traccin y las superiores a compresin. Existen varios tipos de vigas metlicas y cada una de ellas tiene un propsito ya que segn su forma soportan mejor unos esfuerzos u otros como pueden ser:Partes de una Estructura Metlica

9Viguetas:Son las vigas que se colocan muy cerca unas de otras para soportar el techo o el piso de un edificio por ejemplo; cuando vemos un edificio que est sin terminar, suelen ser las vigas que vemos. o Dinteles: Los dinteles son las vigas que se pueden ver sobre una abertura, por ejemplo, las que estn sobre las puertas o ventanas.

Vigas de Tmpano:stas son las que soportan las paredes o tambin parte del techo de los edificios.

Largueros:Tambin conocidas como travesaos o carreras son las que soportan cargas concentradas en puntos aislados a lo largo de la longitud de un edificio.

10PILARES METALICOS:Los pilares metlicos son los elementos verticales, todos los pilares reciben esfuerzos de tipo axil, es decir, a compresin. Tambin se les llama montantes.Estructura Metlica Secundaria:Esta estructura corresponde fundamentalmente a la fachada y a la cubierta, lo que llamamos tambin subestructura y se coloca sobre la estructura metlica principal, y sta puede ser metlica o de hormign.

11 Las fuerzas o cargas que 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. Veamos como se distribuye la fuerza del peso sobre las vigueta de un piso superior hasta llegar a los cimientos.

El peso sobre las viguetas superiores va a parar a las vigas horizontales y desde ellas se transmiten a los pilares bajando por ellos hasta llegar al final al terreno o cimientos.Transmisin de Cargas en Estructuras Metlicas

12Estructuras Abovedadas:Estas estructuras son todas aquellas en las que se emplean bvedas, cpulas y arcos para repartir y equilibrar el peso de la estructura, como por ejemplo puede verse en las catedrales o iglesias.Tipos de Estructuras MetlicasEstructuras Entramadas:Estas son las ms comunes ya que son las que utilizan la mayora de los edificios que podemos ver en cualquier ciudad. Emplean una gran cantidad de vigas, pilares, columnas y cimientos, es decir, una gran cantidad de elementos horizontales y verticales para repartir y equilibrar el peso de la estructura. Estas estructuras son ms ligeras.

13Estructuras Colgantes:Las estructuras colgantes o colgadas son aquellas que utilizan cables o barras (tirantes) que van unidos a soportes muy resistentes (cimientos y pilares). Los tirantes estabilizan la estructura, como puede verse por ejemplo en los puentes colgantes.Estructuras Trianguladas:Las trianguladas se caracterizan como su propio nombre indica por disponer sus elementos de forma triangular, suelen ser muy ligeras y econmicas. Suelen utilizarse para la construccin depuentesy naves industriales. En estos casos hay dos formas que son las ms utilizadas, la cercha y la celosa.

14Estructuras Geodsicas:Son estructuras poco comunes que estn formadas por hexgonos o pentgonos y suelen ser muy resistentes y ligeras. Son estructuras que normalmente tienen forma de esfera o cilindro.Estructuras Laminares:Todas aquellas formadas por lminas resistentes que estn conectadas entre s y que sin alguna de ellas la estructura se volvera inestable, como pueden ser las carroceras y fuselajes de coches y aviones.

15Por Soldadura:La soldadura es la ms comn en estructuras metlicas de acero y no es ms que la unin de dos piezas metlicas mediante el calor.Tipos de Uniones en las Estructuras Metlicas

Por Tornillo:Los tornillos son conexiones rpidas que normalmente se aplican a estructuras de acero ligeras, como por ejemplo para fijar chapas o vigas ligeras.

16

EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS METLICASLA TORRE EIFFEL:La Torre Eiffel de Pars es una estructura metlica triangulada. EL EMPIRE STATE: El edificio Empire State Building es un rascacielos de Nueva York que tiene estructura metlica entramada.

EL PUENTE GOLDEN GATE:El famoso puente Golden Gate de San Francisco es una estructura metlica colgante.

EL MUSEO GUGGENHEIM:El famoso museo Guggenheim de Bilbao es una mezcla de estructura metlica abovedada y geodsica ya que combina elementos cilndricos y abovedados.A fin de rigidizar la estructura, se procede a latriangulacin, reservando laspantallaspara los ncleos interiores pertenecientes a cajas deescaleras yascensores.SolucionesLas estructuras metlicas se realizan con la utilizacin de barras, elaboradas industrialmente y cuyosPerfiles responden a diferentes tipos, por ejemplo: perfil T, perfil doble T, de seccin redonda, o cuadrada, etc.Existen piezas metlicas especiales, de diferentes tipos que sirven comoMedios de Uninde los perfiles.Los productos utilizados en la Construccin en acero son los siguientes:Perfiles laminadosTubos sin costuraCablesPerfiles soldadosPerfiles conformadosTubos con costura: todos estos elaborados a partir de chapas de acero.Secciones huecas estructurales. (HSS: Hollow structural sections)Productos siderrgicos para la Construccin en Acero

Tipos de materiales usadosEstructurasEn Amrica Latina las calidades ms usadas son las de tipo A-36 ( de 240/250 MPa de fluencia) o A-572 Grado 50 ( de 340 / 350 MPa de fluencia) Otras calidades de mayores resistencias no se utilizan frecuentemente debido al reducido tamao del mercado y a la dificultad consecuente de mantener existencias muy diversificadas.Techo de acero galvanizadoLos principales corresponden a las Coberturas sean superiores (techados) o laterales (cierres):Los materiales ms usados son las chapas conformadas a partir de laminados en fro galvanizadas (revestidas en zinc o zinc-aluminio) Un material ms sofisticado es el acero inoxidable(acero con aleaciones de niquel, cromo , etc) cuyo costo es de 3 a 5 veces mayor a los galvanizados y que se utilizan en edificios iconos,de alto costo, o en reas limitadas de los mismos.

Hall de entrada al edificio de la Mutual de Ciudad del Cabo con utilizacin de acero inoxidableMateriales complementariosLos elementos usados en la construccin en acero son:Columnas de alma llenaColumnas compuestasVigas de alma llenaVigas alveolaresVigas en CelosaVigas VierendeelLosasArriostramientosConexiones apernadas y soldadasElementos para la construccin en aceroEl tema de la integracin de las distintas etapas de la construccin se ha comenzado a plantear en las ltimas dcadas, debido a la estandarizacin y a la significativa proporcin que se realiza en taller . Es posible en la actualidad integrar las etapas de diseo-ingeniera bsica (clculo) detallamiento -fabricacin de estructuras y montaje mediante la integracin de las soluciones informticas de cada etapa. O sea determinada la necesidad de un elemento (columna) se puede seguir todo el proceso que sufrir hasta su instalacin en la obra.ConstructibilidadSismosEl bajo peso propio de una estructura de acero frente a otros materiales le permite tener mejores propiedades frente a las solicitaciones ssmicas. Pero en el diseo de las mismas debe considerarse especificaciones especiales para minimizar ese riesgo . Asimismo en forma paralela se comenz a trabajar con los criterios de diseo por desempeo. Ejemplo: ausencia de dao para sismos frecuentes, preservacin de la vida para los sismos de nivel de diseo y ausencia de colapso para sismos mayores. Para compartir las investigaciones acerca del comportamiento de las estructuras en acero frente a los distintos sismos se ha formado una asociacin internacional de cientficos estudiosos del tema en STESSA.4RiesgosBajo determinadas condiciones atmosfricas el acero sufre fenmenos de corrosin. Las formas de evitarla es mediante:Proteccin de las estructuras medianteGalvanizacin a fuego( por inmersin)Uso de aceros resistentes a la corrosin, denominados patinables, del tipo Corten o similares, con un contenido de cobre que forma una ptina ( capa de xido externa que inhibe la corrosin ulterior)Mediante el uso de productos ya revestidos enzinco zinc-aluminio: perfiles conformados en fro a partir de chapas galvanizadas, Corresponden a materiales de menor espesor relativo usado en construcciones livianas..Aplicacin de pinturas anti-xido.CorrosinLos experimentos de incendios de escala real realizados en la ltima dcada del siglo pasado ( ejemplo: ensayos de Cardington)5permitieron un enfoque ms flexible a la naciente Ingeniera de Proteccin de Incendios. Esto ha permitido considerar todas las variables que participan en un incendio ( tales como carga de combustible, plazos para la evacuacin). A partir de esos nuevos desarrollos aparecen casos en que solo las columnas deben ser protegidas, pudiendo quedar sin proteccin ciertas vigas, lo que mejora el carcter esttico del edificio, aprovechando la vistosidad de las estructuras de acero a la vista. Lamentablemente ese estado de arte no ha sido incorporado a muchas de los reglamentos de los pases de Amrica Latina, lo que implica incurrir en mayores costos en la construccin . Fuego26Normativa(RNE - E.090)

27Normativa(RNE - E.090)

28Gracias 29