ESTRUCTURAS METALICAS

ESTRUCTURAS METALICAS

POR:Reynaldo Cabrera Villa Daniel ngel Tejada Ruiz....

Una estructura es un conjunto de partes unidas entre si que forman un cuerpo, una forma o un todo, destinadas a soportar los efectos de las fuerzas que actan sobre el cuerpo.La Estructuras Metlicasson las que la mayor parte de los elementos o partes que la forman son de metal (ms del 80%), normalmenteacero.Como las estructuras estn formadas por un conjunto de partes, estas partes deben cumplir unas condiciones.

CONCEPTOS GENERALES

Que 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 CUALQUIER ESTRUCTURA

Una estructura metlica es cualquier estructura donde la mayora de las partes que la forman son materiales metlicos, normalmenteacero. Las estructuras metlicas se utilizan por norma general en el sector industrial porque tienen excelentes caractersticas para la construccin, son muy funcionales y su coste de produccin suele ser ms barato que otro tipo de estructuras. Normalmente cualquier proyecto de ingeniera, arquitectura, etc. utiliza estructuras metlicas.

Qu ES UNA ESTRUCTURA METALICA?

PROPIEDADES DEL ACERO

PROPIEDADES DEL ACERO

Cada estructura metlica est formada por la estructura metlica PRINCIPAL y la estructura metlica SECUNDARIA.

Estructuras metlicas

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:ESTRUCTURA METALICA PRINCIPAL

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:VIGUETAS: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:Estas 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.

A) VIGAS METALICASLos pilares metlicos son los elementos verticales, todos los pilares reciben esfuerzos de tipo axil, es decir, a compresin. Tambin se les llama montantes.

B) PILARES

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.ESTRUCTURA METALICA SECUNDARIA

Normalmente los perfiles de acero se pueden clasificar segn el tipo de proceso de produccin que le da origen, segn se detalla a continuacin.PERFILES

TIPOS DE PERFILESLos perfiles de ala paralela se producen en secciones tipo I y H, tambin denominadas doble T y los perfiles H de al. Se caracterizan por tener alas perpendiculares al alma, de caras paralelas, rectilneas y de espesor constante que dejan ngulos redondeados en los encuentros interiores entre el ala y el alma.

Son muy utilizados en la fabricacin de estructuras, ya que su geometra paralela y rectilnea facilita las uniones, conexiones y encajes.PERFILES DE ALAS PARALELAS

Los perfiles normales americanos o de alas inclinadas se producen bsicamente en secciones tipo I, U y L y se caracterizan por tener los exteriores de las alas perpendiculares al alma, mientras las caras interiores de las alas presentan una inclinacin de hasta un 14% respecto de la cara exterior, por lo que los espesores de las alas son decrecientes. Las uniones entre las caras exteriores e interiores de las alas, as como las uniones entre las alas y el alma, son redondeadas.

PERFILES DE ALAS INCLINADAS NORMALES AMERICANOS

TIPOS DE PERFILESPERFILES CONFORMADOS EN FRIO: o doblados se obtienen por la conformacin de planchas planas en forma de chapas o flejes sin cambiar su temperatura. El proceso se puede hacer mediante plegado, en cuyo caso su longitud est limitada por el largo de la plegadora, (usualmente de entre 3.000 y 6.000mm) y los espesores mayores se sitan alrededor de los 12mm, tambin dependiendo de la potencia de la plegadora. Se pueden hacer mediante proceso continuo en una lnea perfiladora o roll former, en cuyo caso, el largo de fabricacin es continuo y la longitud es tericamente indefinida, aunque limitada normalmente a medidas comerciales o a limitaciones del transporte. Los espesores mximos en las lneas perfiladoras, difcilmente superan los 6mm. Su caracterstica geomtrica principal es que los cantos y vrtices que presentan son redondeados. Se producen usualmente en secciones tipo U, C (o canal atiesado), L y algunas variantes segn cada productor (Omega, Sigma, etc.). A diferencia de los tubos, esta familia de perfiles conformados suele denominarse tambin como perfiles abiertos.

TIPO LPERFILES CONFORMADOS EN FRIO

TIPO CPERFILES CONFORMADOS EN FRIO

TIPO UPERFILES CONFORMADOS EN FRIO

TIPO ZPERFILES CONFORMADOS EN FRIO

TIPO OHMPERFILES CONFORMADOS EN FRIO

VIGAS LAMINADASLos perfiles laminados, en cualquiera de sus denominaciones, son muy adecuados para el uso en estructuras de distinta configuracin y dimensin. Desde luego, existen en secciones y dimensiones mayores a los perfiles conformados en fro y en una muy amplia paleta de alternativas. Entre ellasSe denomina perfil U normal a los perfiles de seccin en forma de U. Las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma y las interiores presentan una inclinacin del 8% respecto a aquellas (U de caras inclinadas), por lo que las alas tienen espesor decreciente hacia los bordes. Las uniones entre la cara interior del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Las alas tienen el borde con arista exterior viva e interior redondeada. La anchura de las alas est relacionada con la altura nominal mediante la frmula siguiente: b =h/4 + 25 mm.

VIGAS UPN

Se denomina perfile UPE o Perfil U europeo de caras paralelas a los perfiles U cuyas alas son de caras paralelas y que tienen bordes con aristas vivas tanto interiores como exteriores. El encuentro del ala con el alma es redondeado.

VIGAS UPE

Se denomina perfil I normal o doble T normal (IPN), al perfil cuya seccin tiene forma de I, tambin denominada doble T. Las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma y las interiores presentan una inclinacin del 14% respecto a las exteriores. El resultado es un perfil que tiene alas con sus caras interiores inclinadas que tienen espesor decreciente hacia los bordes. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas y tienen el borde con arista exterior viva e interior redondeada.

PERFIL I NORMAL (IPN)

Se denomina perfil IPE o doble T de caras paralelas, a un perfil de seccin en forma de I, tambin denominada doble T. Las caras exteriores e interiores de las alas son perpendiculares al alma, por lo que tienen espesor constante y caras paralelas. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Las alas tienen el borde con aristas exterior e interior vivas. La relacin entre la anchura de las alas (b) y la altura (h) se mantiene inferior a 0,66.

VIGA IPE

Se denomina perfil HEA o viga de ala ancha y caras paralelas, a los perfiles que tienen seccin en forma de H. Las caras exteriores de las alas son perpendiculares al alma, por lo que tienen espesor constante y caras paralelas. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Las alas tienen el borde exterior e interior con aristas vivas. El perfil HEA es ms ligero, con menores espesores de alma y alas, que el perfil HEB.

VIGAS HEA

Se denomina perfil HEB o viga de alas anchas y caras paralelas, a un perfil de seccin en forma de H. Las caras exteriores e interiores de las alas son perpendiculares al alma, por lo que tienen espesor constante o caras paralelas. Las uniones entre las caras del alma y las caras interiores de las alas son redondeadas. Las alas tienen el borde exterior e interior con aristas vivas.

VIGAS HEB

Para que todos los elementos de la estructura metlica se comporten perfectamente segn se ha diseado es necesario que estn ensamblados o unidos de alguna manera. Para escoger el tipo de unin hay que tener en cuenta cmo se comporta la conexin que se va hacer y cmo se va a montar esa conexin. Existen conexiones rgidas, semirrgidas y flexibles. Algunas de esas conexiones a veces necesitan que sean desmontables, que giren, que se deslicen, etc. Dependiendo de ello tendremos dos tipos de uniones fundamentales:

TIPOS DE UNIONES

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. Aplicndoles calor conseguiremos que se fusionen las superficies de las dos piezas, a veces necesitando un material extra para soldar las dos piezas.A) POR SOLDADURA

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

B) POR TORNILLO

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 viguetas de un piso superior hasta llegar a los cimientos en la siguiente figura:El peso sobre las viguetas superiores va a parar a las vigas horizontales y desde de ellas se transmiten a los pilares bajando por ellos hasta llegar al final al terreno o cimientos.

TRANSMICION DE CARGAS EN ESTRUCTURAS METALICAS

A) Estructuras 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 METALICAS

B) Estructuras 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 porque emplean menos elementos que las abovedadas por ejemplo y as pueden conseguirse edificios de gran altura.

TIPOS DE ESTRUCTURAS METALICAS

C) 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 de puentesy naves industriales. En estos casos hay dos formas que son las ms utilizadas, la cercha y la celosa

TIPOS DE ESTRUCTURAS METALICAS

D) Estructuras 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.

TIPOS DE ESTRUCTURAS METALICAS

E) 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.

TIPOS DE ESTRUCTURAS METALICAS

F) Estructuras 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.

TIPOS DE ESTRUCTURAS METALICAS

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