ESTRUCTURAS-DE-ACERO

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ESTRUCTURAS DE ACERO PARA LOS EDIFICIOS Por: HENRY DE LA TORRE

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INTRODUCCIÓN Comienza en el s. XIX. Revolucionó la industria de la construcción por que ofrece una enorme cantidad de posibilidades para el diseño. Una gran parte de la arquitectura aprovecha las ventajas que ofrece el acero.

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INTRODUCCIÓN El acero ha ido mejorando con el tiempo en sus propiedades fisicas así como en las técnicas constructivas o de diseño.

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INTRODUCCIÓN Estructura a base de cables y postes

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VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO Los edificios cuya estructura es un entramado de acero se construyen con gran rapidez ya que, por ejemplo, mientras se fabrican en taller los elementos de la estructura se pueden realizar los trabajos de movimiento de tierras y cimentación. Tras ensamblar en obra los elementos de acero se puede construir inmediatamente la cubierta, de manera que los trabajos de acabados se pueden efectuar a cubierto.   El montaje es independiente de las condiciones climáticas y por consiguiente se pueden garantizar los plazos de ejecución y la entrega final de las obras.   Los entramados de acero se pueden reforzar a posteriori con gran facilidad, tal como pueden exigir determinadas obras de reforma, por ejemplo, reforzar los pilares para montar puentes-grúa o reforzar las jácenas para suspender guías, instalaciones, etc. 

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VENTAJAS - Si se producen asentamientos de la cimentación, los entramados de acero permiten elevar y alinear partes enteras de un edificio (construcciones a media ladera). - La gran resistencia de los perfiles de acero permite que la sección de pilares jácenas sea mínima. Esto permite que la altura entre plantas y la superficie de fachada sea más reducida (menor volumen construido). - La menor sección de los pilares y la ausencia de paredes de carga reducen la superficie ocupada por la estructura. - Las estructuras de acero son especialmente rentables para grandes claros.

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VENTAJAS Los entramados de acero correctamente dimensionados permiten realizar los trabajos de acabados sin problemas. Los edificios de varias plantas con estructura de acero son más ligeros, lo que implica una cimentación más económica.   Una estructura de acero se puede desmontar y volver a levantar en otro sitio. Los edificios con estructura de acero ofrecen una gran libertad compositiva por la reducida sección estructural de sus elementos portantes.

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¿DESVENTAJAS? Los inconvenientes de los elementos de acero son el riesgo de corrosión y la escasa resistencia en caso de incendio. Ambos se pueden superar mediante un revestimiento resistente al fuego o una imprimación. Sin embargo, las estructuras mixtas de acero y concreto ofrecen una mayor protección contra incendios. En las naves industriales suele no ser necesario colocar un revestimiento resistente al fuego. Si no se exigen medidas especiales de protección contra incendios, se aplica simplemente una imprimación anticorrosiva a la estructura de acero, que necesita un determinado mantenimiento en función de las solicitaciones de corrosión.

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PROPIEDADES DEL MATERIAL El acero empleado en la construcción está normalizado. Esta norma abarca todos los productos empleados en la construcción de estructuras de acero a excepción de tubos y aceros para fines especiales como, por ejemplo, de grano fino. Los aceros para la construcción que se encuentran en el mercado se clasifican en tres grupos. Se diferencian por las propiedades mecánicas, sobre todo el límite de rotura, y por un menor margen de tolerancia en los ensayos. Grupo 1: cumple los requisitos generales respecto a la soldadura. Grupo 2: para requisitos más elevados. Grupo 3: previsto para requisitos especiales. Los materiales empleados en la construcción de estructuras de acero suelen ser aceros de carbono sin aleaciones. En una especie de proceso de clasificación se tienen en cuenta las influencias más importantes para elegir el material, fundamentalmente en los elementos constructivos soldados y sometidos a tracciones. El riesgo de rotura depende sobre todo de los siguientes factores: estado de tensiones (sobre todo si actúan fuerzas en diferentes direcciones); importancia del elemento constructivo; temperatura (influencia del frío); grosor del material; y conformación en frío. El riesgo de rotura aumenta cuando hay una gran concentración de tensiones, especialmente si actúan fuerzas en diferentes direcciones, originadas no sólo por las sobrecargas de uso, sino también por las soldaduras realizadas. La importancia del elemento constructivo se juzga en función de los daños que ocasionaría su rotura. Los elementos constructivos de primer orden se cuestionan en el colapso de toda la estructura. Para las mismas condiciones, el riesgo de rotura aumenta al disminuir la temperatura. Por esto, para temperaturas bajas se han de exigir mayores requisitos a los productos de acero. El riesgo de rotura aumenta, sobre todo, cuanto mayor es el espesor del material. De los niveles de clasificación y del espesor del material se deduce de qué grupo ha de ser el acero a emplear.

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COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL Y DE TRABAJO DEL ACERO Propiedades mecánicas: Alta resistencia a la flexión y a la compresión. Coeficientes y esfuerzo de trabajo Resistencia del acero: 2531 kg/cm2 Factor de reducción (según reglamento): 0.9 Módulo de elasticidad (constante): 2,000 000 Kg/cm2 Acero comúnmente utilizado en nuestro país: DESIGNACIÓN A.S.T.M. A-36 (NOM-B-254): Esfuerzo de fluencia mínimo: 2531 kg/cm2 >>> 36000 lbs/pulg2 Esfuerzo mínimo especificado de ruptura: 4078 a 5625 kg/cm2 >>> 58000 a 80000 lbs/pulg2

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Diagrama de deformación del acero O-P diseño plástico Se diseñan, las estructuras, con la capacidad de deformarse y después regresar a su forma original.

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PERFILES ESTRUCTURALES IPS, PTC, PTR ÁNGULO LOSACERO Z y T PERFILES COMPUESTOS ARMADURAS CABLES MALLAS

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CRITERIOS PARA ESTRUCTURA criterio 1: la estructura debe ser económica y segura criterio 2: rigidez inherente en conexiones criterio 3: menor peso = menor costo criterio 4: menor empleo de mano de obra en la fabricación y montaje = menor costo

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CARGAS SOBRE ESTRUCTURA Muerta Viva [personas, muebles, artículos y maquinaria] Nieve Fuerzas dinámicas [cargas móviles como autos] viento y sismo Recipientes de almacenamiento Fuerzas por cambio de temperatura Fuerzas por empuje de tierra

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FUENTES Y BIBLIOGRAFÍA Manual AHMSA para construcción en acero EDT Altos hornos de México S.A., México Diseño de estructuras de acero Edwin H. Gaylord, Jr. EDT Mc Graw-Hill, México D.F. 1957 Diseño de estructuras de acero Boris Bresler EDT. Limusa, México, 1983

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FUENTES Y BIBLIOGRAFÍA Reglamento de construcción para el D.F. Luis Arnal Simón EDT Trillas, México, 1998 Sistemas de estructuras Heino Engel EDT Gustavo Gili S.A. Barcelona, 1997 Revista Tectónica 9, Acero I EDT ATC EDICIONES, Barcelona, 1999?

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