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• Jose Daniel

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¿Qué es una Estructura Metálica? Cuando hablamos de una estructura metálica nos referimos a cualquier estructura que esté formada de forma principal por materiales metálicos, comúnmente de acero. Uno de los sectores donde las estructuras metálicas son más utilizadas es el industrial, ya que este tipo de estructuras es idóneo para la construcción gracias a la versatilidad que presentan y a su coste de producción, ya que suele ser más barato que el de otro tipo de estructuras. Son tres los requisitos esenciales para que una estructura funcione correctamente: Estabilidad, resistencia y rigidez; Estable para que no vuelque, resistente para que soporte fuerza sin quebrarse y rígida para que su forma no cambie al someterla a esfuerzos como su propio peso o el de las propias personas. Todas las estructuras metálicas están formadas por la estructura metálica principal y la estructura metálica secundaria. La estructura metálica principal está compuesta de todos los elementos que estabilizan y transfieren las cargas a los cimientos. La estructura metálica principal es la encargada de asegurar la estabilidad, la resistencia y la forma de la construcción y casi siempre está formada de los siguientes elementos: 

Vigas metálicas:

Las vigas metálicas son los elementos horizontales, son barras de hierro que trabajan a flexión. Dependiendo de las acciones a las que se les someta sus fibras inferiores están sometidas a tracción y las superiores a compresión. Existen varios tipos de vigas metálicas y cada una de ellas tiene un objetivo y un propósito en la construcción de la estructura: Podemos encontrar Viguetas, Vigas de Tímpano o Largueros. 

Pilares metálicos:

Los pilares metálicos son los elementos verticales, son los encargados de recibir los esfuerzos de las vigas a compresión. También se les llama montantes. La estructura metálica secundaria corresponde fundamentalmente a la fachada y a la cubierta y también es llamada comúnmente subestructura. Ésta se coloca sobre la estructura metálica principal y puede ser metálica o de concreto.

Características del acero Aunque las propiedades físicas y mecánicas del acero varían según su composición y tratamiento térmico, químico o mecánico, con los que pueden conseguirse acero para infinidad de aplicaciones, este material tiene algunas propiedades genéricas:          

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Su densidad media 7850 kg/m³. Se puede contraer, dilatar o fundir, según la temperatura. Su punto de fusión depende de la aleación y los porcentajes de elementos aleantes. Frecuentemente, de alrededor de 1.375 °C. Su punto de ebullición es alrededor de 3.000 °C. Es un material muy tenaz, especialmente en aleaciones usadas para herramientas. Es relativamente dúctil; sirve para hacer alambres. Es maleable; se puede transformar en láminas tan delgadas como la hojalata, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor. Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico. Algunas composiciones mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite elástico. La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Se puede soldar con facilidad. Históricamente, la corrosión fue su desventaja, ya que el hierro se oxida. Pero los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. También existen aleaciones con resistencia a la corrosión como los aceros «corten» aptos para intemperie o los aceros inoxidables. Posee una alta conductividad eléctrica. En las líneas aéreas de alta tensión se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma de acero. Se utiliza para la fabricación de imanes permanentes artificiales, ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta cierta temperatura. El acero se dilata y se contrae según un coeficiente de dilatación similar al coeficiente de dilatación del hormigón, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción, formando un material compuesto que se denomina hormigón armado. El acero puede ser reciclado. Al final de su vida útil, todos los elementos construidos en acero como máquinas, estructuras, barcos, automóviles, trenes, etc., se pueden desguazar, separando los diferentes materiales componentes y originando unos desechos seleccionados llamados comúnmente chatarra.

Tipos de Acero Estructural Los principales tipos de acero estructural se clasifican según su composición química y características de procesamiento. Estos son:    

Aceros al carbono o aceros al carbono-manganeso. Alta resistencia, baja aleación (HSLA). Alta resistencia, apagados y templados (QT) Aceros aleados. Alta resistencia, apagados y auto-templados (QST), aceros de aleación.

De igual manera tenemos: 

Acero Corten:

El Acero Corten es un Acero común al que no le afecta la corrosión. Es una aleación de Acero con níquel, cromo, cobre y fósforo que, tras un proceso de humectación y secado alternativos forma una delgadísima película de óxido de apariencia rojizo-púrpura. Se utiliza en la Industria cementera, silos, tolvas, cribadoras, chimeneas, tuberías, lavaderos de carbón, depósitos de agua, petróleo, etc. Construcciones metálicas, puentes, estructuras, fachadas de edificios, puertas metálicas, hormigoneras, grúas, palas excavadoras. Vagones ferrocarril, chasis de camiones, basculantes, cisternas, semirremolques. 

Acero Calmado:

El Acero Calmado o Reposado es aquel que ha sido desoxidado por completo previamente a la colada, por medio de la adición de metales. Mediante este procedimiento se consiguen piezas perfectas pues no produce gases durante la solidificación, evitando las sopladuras. 

Acero Corrugado:

Barra de Acero cuya superficie presenta resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el hormigón, que forman estructuras de hormigón armado. 

Acero Galvanizado:

El Acero Galvanizado por inmersión en caliente es un producto que combina las características de resistencia mecánica del Acero y la resistencia a la corrosión generada por el Cinc. El acero galvanizado se utiliza para la Edificación, Instalaciones Industriales, Grandes Estructuras, Automoción, Armaduras galvanizadas para hormigón, Agricultura y Ganadería, Equipamientos de Carreteras, Elementos de unión, Mobiliario Urbano, estructuras para el deporte y tiempo libre, Electricidad y comunicaciones, Transporte.

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Acero Inoxidable:

Se denomina Acero Inoxidable a cualquier tipo de Acero aleado cuyo peso contenga como mínimo 10,50 % de Cromo, pero no más de 1,20 % de Carbono, con cualquier otro elemento de aleación o sin él. Contiene cromo, níquel y otros elementos de aleación, que lo mantienen brillantes y resistente a la corrosión a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases. 

Acero Laminado:

Es una barra de acero sometida a tracción, con los esfuerzos se deforma aumentando su longitud. Si se quita la tensión, la barra de acero recupera su posición inicial y su longitud primera, sin sufrir deformaciones remanentes. Todo esto dentro de ciertos márgenes, es decir dentro de cierto límite al que denominamos Límite Elástico. 

Acero al Carbono:

Acero constituido por un mínimo no especificado de elementos de aleación; el aumento de la proporción de carbono reduce su ductilidad y soldabilidad aunque aumenta su resistencia. 

Acero Aleado:

Acero que en su constitución posee el agregado de varios elementos que sirven para mejorar sus propiedades físicas, mecánicas o químicas especiales. Los elementos que se pueden agregar son: carbono, cromo, molibdeno, o níquel (en cantidades que exceden el mínimo establecido). 

Acero Dulce o Acero Suave:

Tipo de acero cuyos niveles de carbono se sitúan entre el 0,15% y el 0,25%; es casi hierro puro, de gran ductilidad y resistencia a la corrosión. 

Acero Efervescente:

Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de ser vertido en moldes; contiene muchas sopladuras pero no aparecen grietas. El acero efervescente se emplea para grandes requisitos superficiales; suele usarse en perfiles, chapas finas y alambres. 

Acero Estirado en frío:

Acero sometido a un tratamiento especial mediante el cual se ha mejorado su límite elástico. 

Acero Estructural:

Acero laminado en caliente y moldeado en frío; se lo usa como elemento portante.

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Acero Intemperizado:

Acero de gran resistencia que desarrolla una capa de óxido sobre sus superficies cuando se lo expone a las lluvias y a la humedad; tiene la ventaja de adherirse al elemento metálico principal protegiéndolo de la posterior corrosión. 

Acero Negro:

Es un acero con un contenido bajo de carbono, y sin ningún tratamiento superficial adicional. Debido a eso, el proceso de fabricación final y la ausencia de tratamiento hacen que se oscurezca la superficie, por la fina capa de carbono que suele quedar encima.

Soldadura Se denomina Soldadura al proceso en el cual se realiza la unión de dos materiales, generalmente metales o termoplásticos, usualmente obtenido a través de fusión, en la cual los elementos son soldados derritiendo ambos y agregando un material de relleno derretido (metal o plástico). Éste, al enfriarse, se convierte en un empalme fuerte. La soldadura puede ser hecha en diferentes ámbitos: al aire libre, bajo el agua y en el espacio. Existen aproximadamente cuarenta tipos distintos de soldaduras. La mayoría de las soldaduras se efectúan en forma manual, lo cual requiere y mano de obra calificada e implica un coste considerable de obra.

Soldadura por Fusión En las soldaduras por fusión se emplea calor para fundir los extremos de las piezas; cuando enfrían, las partes soldadas solidifican logrando la unión permanente. Las uniones soldadas con defectos de calidad son de difícil detección visual; dichos defectos reducen la resistencia de las uniones pudiendo comprometer la estabilidad de la estructura, por eso se requiere personal calificado. Los tipos de soldaduras por fusión más utilizados son:     

Soldadura Autógena Soldadura por Arco Eléctrico Termofusión Soldadura TIG Soldadura MIG

Y para corte de piezas metálicas: 

Oxicorte

Pernos Estructurales Cada estructura es un ensamblaje de partes o miembros individuales que deben ser unidos de alguna manera, usualmente en sus extremos. La soldadura es una de esas maneras y fue tratada en el tema anterior. La otra es por medio de pasadores, como remaches o pernos. En este tema trataremos principalmente sobre pernos, en particular, pernos de alta resistencia.

Pernos de alta resistencia Los dos tipos básicos de pernos de alta resistencia son designados por ASTM como A325 y A490. Estos pernos tienen cabeza hexagonal y se usan con tuercas hexagonales no terminadas. Pernos A325 son de acero con mediano contenido de carbono, tratados al calor, su esfuerzo a la fluencia varía aproximadamente entre 5700 a 6470 kgf/cm2, dependiendo del diámetro. Los pernos A490 son también tratados al calor, pero son de acero aleado con un esfuerzo de fluencia de 8085 a 9140 kgf/cm2, dependiendo del diámetro. Los pernos A449 son usados ocasionalmente cuando se necesitan diámetros mayores de 1½" hasta 3".