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República Bolivariana De Venezuela. Ministerio del Poder Popular Para La Educación Superior. Instituto Universitario Politécnico Santiago Mariño. Barcelona – Estado Anzoátegui. Cátedra: Estructuras I. Sección: AN.

INFORME: ESTRUCTURAS METALICAS

Profesora: Ing. Bárbara Pittier

Bachilleres: Alexander Pérez C.I. 23.733.756 Giovanna Suniaga C.I. 20.875.030 Dorelys Márquez C.I. 23.683.480 Daviella Marval C.I. 20.359.473 Abigail Osorio C.I. 20.875.829 Raynel Antillano C.I. 21.067.844

Barcelona, febrero de 2014.

INTRODUCCIÓN Las estructuras metálicas al igual que los prefabricados de hormigón presentan un buen porvenir ya que a medida que aumenta el nivel de vida de un país, van siendo más económicas las técnicas que requieren menor cantidad de mano de obra. Las construcciones ejecutadas con estructuras metálicas permiten luz mayor, interesante para locales comerciales, industrias, donde se requiere edificios sin pilares intermedios hay también edificios de grandes alturas sin pilares excesivamente gruesos evitando ocupar espacios importantes. El mercado de estructuras es muy diversificado siendo muy importante los capítulos de edificación en altura, estructuras para los grandes bienes de equipo. Además el uso creciente de las estructuras metálicas, resalta la importancia de que los profesionales de la Ingeniería Civil y Arquitectura estén capacitados en el empleo de los perfiles de acero para diseñar y construir con ellos no sólo las estructuras en que tradicionalmente los han utilizado, como son los puentes y las estructuras de cubierta, sino también otras en las que hasta ahora ha primado el hormigón armado, como son los edificios. Para muchos de los que se han familiarizado con las obras civiles construidas en acero resulta particularmente grato el uso de este material. Llama la atención la limpieza del sitio de construcción, la rapidez de la misma y las grandes luces que se pueden salvar, entre otras. En el ámbito de cálculos es interesante la manera explícita en que se puede abordar la respuesta del material a cada solicitud pasando poco a poco de lo más elemental a lo más complejo y se llegue a compartir el gusto por el diseño y la construcción de estructuras metálicas.

¿Qué es una Estructura Metálica? Una estructura metálica es cualquier estructura donde la mayoría de las partes que la forman son materiales metálicos, normalmente acero. Las estructuras metálicas se utilizan por norma general en el sector industrial porque tienen excelentes características para la construcción, son muy funcionales y su coste de producción suele ser más barato que otro tipo de estructuras. Normalmente cualquier proyecto de ingeniería, arquitectura, etc. Utiliza estructuras metálicas. Son diseñadas en por lo menos 80% de secciones metálicas y que son capaces de soportar las cargas necesarias incluidas en el diseño, sea cual sea el uso que se les vaya a dar (edificios, maquinarias, etc.), son importantes este tipo de estructuras porque son las de mayor resistencia a cualquier carga que se les imponga en la actualidad, superan incluso la resistencia de las estructuras tradicionales de concreto, el metal más usado en estructuras metálicas es el acero debido a su gran resistencia . Ya que la mayoría de los metales son fuertes, conducen la electricidad y tienen un punto alto de fusión y ebullición. Para que una estructura funcione bien tiene que ser estable, resistente y rígida. Estable para que no vuelque, resistente para que soporte esfuerzos sin romperse y rígida para que su forma no varíe si se le somete a esfuerzos, como por ejemplo el propio peso y el de las personas. Cada estructura metálica está formada por la estructura metálica principal y la estructura metálica secundaria.

 Estructura Metálica Principal: La estructura metálica principal se compone de todos aquellos elementos que estabilizan y transfieren las cargas a los cimientos (que normalmente son de hormigón reforzado). La estructura metálica principal es la que asegura que no se vuelque, que sea resistente y que no se deforme. Normalmente está formada de los siguientes elementos:  Vigas Metálicas: Las vigas metálicas son los elementos horizontales, son barras horizontales 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 propósito ya que según su forma soportan mejor unos esfuerzos u otros como pueden ser: 1. 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 está sin terminar, suelen ser las vigas que vemos. 2. Dinteles: Los dinteles son las vigas que se pueden ver sobre una abertura, por ejemplo, las que están sobre las puertas o ventanas. 3. Vigas de Tímpano: Estas son las que soportan las paredes o también parte del techo de los edificios. 4. Largueros: También conocidas como travesaños o carreras son las que soportan cargas concentradas en puntos aislados a lo largo de la longitud de un edificio. 

Pilares Metálicos: Los pilares metálicos son los elementos verticales, todos los pilares reciben esfuerzos de tipo axil, es decir, a compresión. También se les llama montantes.

 Estructura Metálica Secundaria: Esta estructura corresponde fundamentalmente a la fachada y a la cubierta, lo que llamamos también subestructura y se coloca sobre la estructura metálica principal, y ésta puede ser metálica o de hormigón.

Comportamiento Estructural Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las estructuras de hormigón, es decir, que deben estar diseñadas para resistir acciones verticales y horizontales. En el caso de estructuras de nudos rígidos, situación no muy frecuente, las soluciones generales a fin de resistir las cargas horizontales, serán las mismas que para Estructuras de Hormigón Armado. Pero si se trata de estructuras articuladas, tal el caso normal en estructuras metálicas, se hace necesario rigidizar la estructura a través de triangulaciones o empleando pantallas adicionales de hormigón armado. Las barras de las estructuras metálicas trabajan a diferentes esfuerzos de compresión y flexión:  Piezas a Compresión: Para las Estructuras Metálicas, cuando el esfuerzo principal es de compresión, se deben elegir perfiles cuyo momento de inercia en relación a los dos ejes principales, sean en lo posible similares, pues su capacidad resistente depende en gran medida del momento de inercia mínimo. Los perfiles más adecuados que reúnen esta condición, son los perfiles H; para una pieza a compresión, deben emplearse perfiles simples en H o bien perfiles compuestos que se obtienen por la unión de otros perfiles simples, tratando siempre de que se logre a través una ejecución sencilla, y que los momentos de inercia sean lo más parecidos posible.  Piezas a Flexión En las Estructuras Metálicas, a fin de que una barra trabaje principalmente a esfuerzos de flexión, deben elegirse perfiles cuyo momento de inercia sea máximo para una misma cantidad de material. Los perfiles más aptos para trabajar a la flexión y que reúnen los requisitos explicados, son los IPE e IPN, diseñados para absorber estos esfuerzos. Los perfiles IPE e IPN son los adecuados pues para vigas y jácenas, con una mano de obra mínima para montaje en obra. Existen estructuras en las cuales las piezas sometidas a flexión no se pueden resolver con perfilería en serie, por ello se recurre a perfiles compuestos, que son de alma llena y con secciones por lo general doble T y C. Ya que 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 cómo 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. Soluciones A fin de rigidizar la estructura, se procede a la triangulación, reservando las pantallas para los núcleos interiores pertenecientes a cajas de escaleras y ascensores. Como es natural, la importancia de las acciones horizontales aumenta con la altura del edificio, ya que se originan fundamentalmente por la acción del viento, y es precisamente en edificios 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 Perfiles responden a diferentes tipos, por ejemplo: perfil T, perfil doble T, de sección redonda, o cuadrada, entre otros. Existen piezas metálicas especiales, de diferentes tipos que sirven como Medios de Unión de los perfiles. Con estos elementos mencionados, combinados y en disposiciones determinadas de acuerdo al caso específico, existe una variada gama de posibilidades de diseño para estructuras metálicas.

¿Cuándo se empieza a utilizar las estructuras metálicas? El uso de hierro en la construcción se remonta a los tiempos de la Antigua Grecia; se han encontrado algunos templos donde ya se utilizaban vigas de hierro forjado. En 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 fundición de hierro para la construcción de la Cámara 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 Revolución Industrial, llegando a su auge con la producción estandarizada de piezas. Aparece el perfil “doble T” en 1836, reemplazando a la madera y revoluciona la industria de la construcción creando las bases de la fabricación de piezas en serie. Existen tres obras significativas del siglo XIX exponentes de esa revolución: La primera es el Palacio de Cristal, de Joseph Paxton, construida en Londres en 1851 para la Exposición Universal; esta obra representa un hito al resolver estructuralmente y mediante procesos de prefabricación el armado y desarmado, y establece una relación novedosa entre los medios técnicos y los fines expresivos del edificio. En su concepción establece de manera premonitoria la utilización del vidrio como piel principal de sus fachadas. En esa Exposición de París de 1889, el ingeniero Ch. Duter presenta su diseño la Calerie des Machine, un edificio que descubre las ventajas plásticas del metal con una estructura ligera y mínima que permite alcanzar grandes luces con una transparencia nunca lograda antes. Otra obra ejecutada con hierro, protagonista que renueva y modifica formalmente la arquitectura antes de despuntar el siglo XX es la famosa Torre Eiffel (París, Francia). El metal en la construcción precede al hormigón; estas construcciones poseían autonomía propia complementándose con materiales pétreos, cerámicos, cales, etc. Con la aparición del concreto, nace esta asociación con el metal dando lugar al hormigón armado. Todas las estructuras metálicas requieren de cimentaciones de hormigón, y usualmente se ejecutan losas, forjados, en este material. Actualmente el uso del acero se asocia a edificios con características singulares ya sea por su diseño como por la magnitud de luces a cubrir, de altura o en construcciones deportivas (estadios) o plantas industriales.

Tipos de Estructuras Metálicas Partiendo de la base que las estructuras metálicas son artificiales ya que las ha inventado el ser humano podremos entonces destacar qué hay varios tipos de estructuras que se pueden dividir en dos grupos principales como:  Estructuras de cascarón: Hechas principalmente de placas o láminas, tales como tanques de almacenamiento, silos, cascos de buques, carros de ferrocarril, aeroplanos y cubiertas de cascarón para edificios grandes. La lámina o placa utilizada en las estructuras de cascarón desempeña simultáneamente el doble papel de cubierta funcional y de elemento principal de carga; para ello se le rigidiza mediante bastidores que pueden o no soportar las cargas principales.  Estructuras reticulares: Las cuales se caracterizan por estar construidas de conjuntos de miembros alargados, tales como armaduras, marcos rígidos, trabes, tetraedros o estructuras reticuladas tridimensionales. De lo cual no son generalmente funcionales y se usan únicamente para la transmisión de las cargas; esto obliga a colocar elementos adicionales, tales como muros, pisos, techos y pavimentos, que satisfagan los requisitos funcionales. Por tanto, puede parecer que las estructuras de cascarón son más eficientes que las reticuladas, ya que la cubierta o “cascara” es usada con un doble propósito: funcional y estructural. Partiendo de estos grupos se puede decir que los tipos de estructuras metálicas existentes son:  Estructuras Abovedadas: Estas estructuras son todas aquellas en las que se emplean bóvedas, cúpulas y arcos para repartir y equilibrar el peso de la estructura, como por ejemplo puede verse en las catedrales o iglesias.

 Estructuras Entramadas: Estas son las más comunes ya que son las que utilizan la mayoría 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 más ligeras porque emplean menos elementos que las abovedadas por ejemplo y así pueden conseguirse edificios de gran altura.

 Estructuras Trianguladas: Las trianguladas se caracterizan como su propio nombre indica por disponer sus elementos de forma triangular, suelen ser muy ligeras y económicas. Suelen utilizarse para la construcción de puentes y naves industriales. En estos casos hay dos formas que son las más utilizadas, la cercha y la celosía.

 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.

 Estructuras Laminares: Todas aquellas formadas por láminas resistentes que están conectadas entre sí y que sin alguna de ellas la estructura se volvería inestable, como pueden ser las carrocerías y fuselajes de coches y aviones.

 Estructuras Geodésicas: Son estructuras poco comunes que están formadas por hexágonos o pentágonos y suelen ser muy resistentes y ligeras. Son estructuras que normalmente tienen forma de esfera o cilindro.

 Estructuras Espaciales: Estructura formada por mallas, de módulos básicos piramidales de base cuadrada o triangular. Éstas, a su vez, están constituidas por la unión de nudos y barras de acero. Según la disposición de estos elementos entre sí mismos pueden ser de base cuadrada o triangular. La fabricación de estructura espacial por medio de control numérico cambia el concepto del diseño estructural. La única limitación está en el ángulo entre barras, que deberá ser mayor de 40º, aunque puntualmente puede ser menor.

Tipo de Uniones en las Estructuras Metálicas La construcción en estructuras metálicas debe entenderse como prefabricada por excelencia, lo que significa que los diferentes elementos que componen una estructura deben ensamblarse o unirse de alguna manera que garantice el comportamiento de la estructura según fuera diseñada. La selección del tipo de conexiones debe tomar en consideración el comportamiento de la conexión (rígida, flexible, por contacto, por fricción, etc.), las limitaciones constructivas, la facilidad de fabricación (accesibilidad de soldadura, uso de equipos automáticos, repetición de elementos posibles de estandarizar, etc.) y aspectos de montaje(accesibilidad para apernar o soldar en terreno, equipos de levante, soportes provisionales y hasta aspectos relacionados con clima en el lugar de montaje, tiempo disponible, etc.).  Soldadura: La soldadura es la forma más común de conexión del acero estructural y consiste en unir dos piezas de acero mediante la fusión superficial de las caras en presencia de calor y con o sin aporte de material agregado.

Cuando el material de aporte es el mismo o similar al material de los elementos que se deben unir conservando la continuidad del material y sus propiedades mecánicas y químicas, el calor debe alcanzar a fundir las caras expuestas a la unión. De esta forma se pueden lograr soldaduras de mayor resistencia capaces de absorber los esfuerzos que con frecuencia se presentan en los nudos. Las ventajas de las conexiones soldadas son lograr una mayor rigidez en las conexiones, eventuales menores costos por reducción de perforaciones, menor cantidad de acero para materializarlas logrando una mayor limpieza y acabado en las estructuras.

 Uniones Rígidas y Semirrígidas: Un empotramiento es una conexión entre dos miembros estructurales que impiden la rotación y el desplazamiento en cualquier dirección de un miembro respecto al otro. También llamado nudo rígido, junta rígida y unión rígida.

Mientras las uniones rígidas mantienen los ángulos que forman entre sí las piezas enlazadas; las semirrígidas son flexibles y se produce un giro relativo entre las barras enlazadas en el nudo, pero existiendo una transmisión de momentos.  Soldadura por Electrodo Manual Revestido: Consiste en un alambre de acero, consumible, cubierto con un revestimiento que se funde bajo la acción del arco eléctrico generado entre su extremo libre y la pieza a ser soldada. El alambre soldado constituye el metal de relleno, que llena el vacío entre las partes, soldándolas.

Clasificación de Estructuras Metálicas Las estructuras metálicas cumplen una clasificación dependiendo del metal utilizado para su realización. Los metales que se emplean en la estructura metálica son principalmente:  Acero Ordinario: Es el más empleado, por sus componentes principales que se encuentran en abundancia en la naturaleza, lo que favorece su producción a gran escala. Esta variedad y disponibilidad lo hace apto para numerosos usos como la construcción de maquinaria, herramientas, edificios y obras públicas, contribuyendo al desarrollo tecnológico de las sociedades industrializadas.4 A pesar de su densidad (7850 kg/m³ de densidad en comparación a los 2700 kg/m³ del aluminio, por ejemplo) el acero es utilizado en todos los sectores de la industria, incluso en el aeronáutico, ya que las piezas con mayores solicitaciones (ya sea a impacto o fatiga) sólo pueden aguantar con un material como el acero.  Acero Autopanitable: Tienen la misma composición y nomenclatura que los aceros ordinarios la diferencia es que contiene una pequeña cantidad de cobre en su composición Estos aceros tienen un buen comportamiento ante la corrosión atmosférica, dado que se produce una capa de óxido en su capa superior que los protege, no debemos permitir que durante su vida útil esta capa haya elementos que roce o desgaste esta capa  Acero Inoxidable: El acero inoxidable no es un solo material concreto: se trata del nombre designado a un grupo de aleaciones de acero resistente a la corrosión que contienen un mínimo del 12% de cromo. El cromo del acero inoxidable reacciona con el oxígeno del aire para producir una película muy fina de óxido de cromo enriquecido, inerte, sobre la superficie del acero. Es esta película la que proporciona resistencia a la corrosión del acero inoxidable. Esta película pasiva es muy diferente de los revestimientos tales como la pintura o la galvanización. Si se deteriora a causa de la abrasión o por medios mecánicos tales como el corte, se vuelve a formar y continúa protegiendo el acero. Entre las ventajas del uso del acero inoxidable se incluyen:  Excelente resistencia a la corrosión  Alta ductilidad y resistencia  Sin propiedades magnéticas  Excelentes propiedades tanto a temperaturas altas como bajas  Resistencia a las manchas antiestéticas  Beneficios económicos a lo largo de su vida útil  Acabado de superficie estético  El Aluminio: El aluminio es el elemento químico, de símbolo Al y número atómico 13. Con el 8,13 % es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre.

Su ligereza, conductividad eléctrica, resistencia a la corrosión y bajo punto fusión le convierten en un material idóneo para multitud de aplicaciones, especialmente en aeronáutica. Sin embargo, la elevada cantidad de energía necesaria para su obtención dificulta su mayor utilización; dificultad que puede compensarse por su bajo coste de reciclado, su dilatada vida útil y la estabilidad de su precio. El aluminio es un metal ligero, blando pero resistente, de aspecto gris plateado. Su densidad es aproximadamente un tercio de la del acero o el cobre. Es muy maleable y dúctil y es apto para el mecanizado y la fundición. Debido a su elevado calor de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido de aluminio (Alúmina Al2O3) impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación proporcionándole resistencia a la corrosión y durabilidad. Esta capa protectora puede ser ampliada por electrólisis en presencia de oxalatos.

Principio Generales de Diseño de las Estructuras Metálicas El propósito fundamental del diseñador de estructuras es lograr una estructura económica y segura, que cumpla con ciertos requisitos funcionales y estéticos. Para alcanzar esta meta, el diseñador debe tener un conocimiento completo de las propiedades de los materiales, del comportamiento estructural, de la mecánica y análisis estructural, y de la relación entre la distribución y la función de una estructura; debe tener también, una apreciación clara de los valores estéticos con objeto de trabajar en colaboración con otros especialistas y contribuir así al desarrollo de las cualidades funcionales y ambientales deseadas en una estructura. En gran parte, el diseño estructural es un arte basado en la habilidad creativa, imaginación y experiencia del diseñador. Siempre que el diseño estructural tenga estas cualidades, será un arte. Sin embargo, no debe permanecer como un arte puro, ya que el usuario debe recibir los mayores beneficios dentro de sus posibilidades económicas. Esto requiere el desarrollo de nuevos tipos de estructuras y nuevas técnicas de construcción, las que a menudo necesitan soluciones más científicas y rigurosas; así pues, la mecánica y el análisis económico deben intervenir en el arte de crear mejores edificios, puentes, máquinas y equipos. En el sentido amplio de la palabra el término “diseño” incluye tanto arte creativo como análisis científico. La construcción de los monumentos egipcios, los templos griegos y los puentes romanos era arte basado principalmente en reglas empíricas, intuición y experiencia. El enfoque racional del diseño estructural, cuyo desarrollo tuvo comienzo en el siglo diecisiete, representa un acuerdo entre el arte y la ciencia, entre la experiencia y la teoría. La teoría de las estructuras y la evidencia experimental son herramientas valiosas para el diseño estructural, mas no son suficientes para establecer un procedimiento de diseño completamente científico ya que en primer término, para hacer posible un análisis teórico, es necesario idealizar considerablemente el comportamiento estructural por medio de suposiciones ingenieriles bien fundamentadas, de modo que las fuerzas internas y los desplazamientos calculados representen solamente aproximaciones de los que realmente se presentan en las estructuras. Asimismo, la resistencia de las estructuras reales a las cargas y a las deformaciones puede determinarse sólo aproximadamente. Además, las estructuras están sujetas frecuentemente a fuerzas y condiciones de servicio que no pueden ser previstas con precisión. De esta manera, la experiencia y el buen juicio siempre juegan un papel importante en la práctica del diseño estructural, aunque no son suficientes por sí solos, sino que deben ser guiados por el análisis científico, basado en la comprensión completa de la teoría de las estructuras y de la mecánica estructural.

Ventajas de la Estructura Metálica  Construcciones a realizar en tiempos reducidos de ejecución.  Construcciones en zonas muy congestionadas como centros urbanos o industriales en los que se prevean accesos y acopios dificultosos.  Edificios con probabilidad de crecimiento y cambios de función o de cargas.  Edificios en terrenos deficientes donde son previsibles asientos diferenciales apreciables; en estos casos se prefiere los entramados con nudos articulados.  Construcciones donde existen grandes espacios libres, por ejemplo: locales públicos, salones.

¿Doónde No Construir Estructuras Metálicas? No está recomendado el uso de estructuras metálicas en los siguientes casos:  Edificaciones con grandes acciones dinámicas.  Edificios ubicados en zonas de atmósfera agresiva, como marinas, o centros industriales, donde no resulta favorable su construcción.  Edificios donde existe gran preponderancia de la carga del fuego, por ejemplo almacenes, laboratorios, etc.

Protección Superficial de las Estructuras Metálicas Todos los aceros deben ser protegidos de la corrosión, a excepción del acero inoxidable y de los aceros patinables (en los ambientes adecuados). El ataque de los fenómenos atmosféricos y ciertos agentes contaminantes producen corrosión en el acero en forma de herrumbre u orín (óxido de hierro hidratado). Los grados y tiempos de deterioro por efecto de la corrosión varían según diferentes factores:  Según el ambiente: industrial o rural, marino, húmedo o seco, etc.  Según exposición de la estructura: con cubierta, sin cubierta, total o parcialmente a la intemperie, etc.  Según diseño de la estructura. En líneas generales existen tres formas de proteger las superficies de las estructuras metálicas, estas son:  Pinturas para Superficies Metálicas: El empleo de pintura inhibe el proceso de corrosión, se puede aplicar sobre superficies de muy diversas y complicadas formas, aislando el metal de los agentes climáticos u otros factores que producen degradación del material desnudo. Por lo general las pinturas actúan formando una barrera protectora contra la acción del oxígeno y otros elementos agresivos que provocan reacciones sobre el hierro formando óxido.  Galvanizado de Estructuras Metálicas: El galvanizado es un procedimiento basado en la utilización de baños de zinc recubriendo la totalidad de las superficies metálicas, inclusive las superficies interiores de los perfiles huecos. Este baño de zinc queda perfectamente adherido al acero a través de una serie de capas de aleaciones de zinc con hierro lo cual ofrece gran dureza y buena resistencia a la abrasión.  Protección Contra Fuego en Estructuras Metálicas: Dentro de los sistemas de protección de las Estructuras Metálicas existen distintas formas de protección de las superficies indicadas para atenuar el efecto del calor sobre el material. Cuando los materiales metálicos se encuentran cerca de focos de calor, rápidamente incrementan su temperatura provocando una alteración de su comportamiento mecánico. Ante el calor se produce un incremento de su deformabilidad, una reducción del módulo de elasticidad y una disminución de su resistencia (apreciable con temperaturas de más de 500ºC).

Fases de Ejecución de Estructuras Metálicas en Taller La ejecución de una Estructura Metálica requiere de dos etapas, la primera es la elaboración en taller, la segunda es el montaje en obra. De los cuales se organizan en distintas fases de construcción:  Plantillaje: Se efectúa mediante la confección de plantillas a tamaño natural de los elementos que se requieran, sobre todo aquellas piezas de los nudos y de las cartelas de unión. Deben estar indicados los diámetros de los agujeros y su ubicación exacta, como también la identificación con marca o número del elemento a que corresponda. Existen talleres que trabajan con la informática y ya no utilizan plantillas; de modo que se dibujan las piezas en el ordenador, indicando dimensiones y tolerancias en los planos. Desde el ordenador se envía la información con todos los datos a la máquina de oxicorte, procediendo así directamente a la fabricación de la pieza definitiva con su espesor según plano, o en algunos casos, se fabrica una plantilla en chapa delgada antes de proceder a la elaboración definitiva de la pieza.  Preparación, Enderezado y Conformado: Para eliminar aquellos pequeños defectos de laminación, o suprimir marcas en relieve y eliminar impurezas adheridas, antes de proceder al marcado, se realizan estas tareas nombradas. Por lo general, el enderezado de perfiles, planeado de chapas y plegado o curvado, se realiza en frío con una prensa o máquina de rodillos. No se admiten ningún tipo de abolladuras (por efecto de compresión) ni grietas (por efecto de tracción), que se produzcan durante la conformación. También el enderezado y la conformación pueden efectuarse en caliente.  Marcado sobre los Productos: Todo lo producido debe ser marcado en forma exacta y precisa para efectuar los cortes y taladros. El taller debe llevar un control exhaustivo, teniendo cuenta de en qué elementos se emplea una determinada chapa o cualquier otro dato inherente al proceso y a los productos.  Cortes y Perforaciones: Las operaciones de corte y perforación de las piezas determinan las formas y dimensiones definitivas. Las herramientas o sistemas de corte se efectúan con:  Disco  Sierra.  Cizalla  Máquina de Oxicorte (con una o dos boquillas)  Plasma (para espesores pequeños)  Soldaduras: Cuando deban soldarse las piezas cortadas, se preparan los bordes realizando un biselado en las zonas donde se unirán con soldadura. Para soldaduras de chapas de espesores pequeños, se admite soldar con automática a penetración completa sin bisel. Para soldaduras de chapas gruesas, es conveniente ejecutar el biselado con máquina herramienta. Por lo general se

emplea el oxicorte automático, limpiando rebarbas o cualquier otra imperfección de la zona trabajada con esmerilado. Los ángulos entrantes se realizan sin aristas vivas, redondeando con el mayor radio que sea posible.  Perforaciones: Cuando la estructura va atornillada, las perforaciones para agujeros se efectúan con taladro. El trabajo con taladro se realiza generalmente a diámetro definitivo. Existen casos en que puede preverse una rectificación realizando el agujero con un diámetro reducido en 1 mm. al diámetro definitivo. En el caso en que sea necesario rectificar los agujeros de una costura, se realiza con escariador mecánico. Está prohibido utilizar lima redonda o broca pasante. Siempre es mejor, si es posible, taladrar de una vez los agujeros que atraviesen dos o más piezas ya armadas, atornillándolas o engrapándolas firmemente. Luego de perforarlas se separan y se eliminan las rebarbas que queden.  Armado: En esta etapa se presentan los elementos estructurales procediendo al ensamblado de las piezas elaboradas. Esta operación se realiza sin forzar, adoptando la posición que tendrán al efectuar las uniones definitivas. Es el momento en que se arma el conjunto del elemento, no solo el que se une en taller sino también el que luego se unirá en la obra. Se unen las piezas con tornillos calibrados o de alta resistencia, fijándolos con tornillos de armado, de diámetro con 2 mm. Menos que el diámetro nominal del agujero. Se ajustan un número suficiente de tornillos de armado, apretándolos con llave manual, para garantizar la inmovilidad de las piezas armadas y el contacto perfecto entre superficies. Las piezas que se unirán con soldadura se fijan fuertemente sin excesiva coacción, pero aportando la inmovilidad necesaria para el soldeo y su enfriamiento, de manera de lograr la posición exacta para facilitar la tarea. Para garantizar la fijación de las piezas a unir, se pueden efectuar algunos puntos de soldadura en número necesario y suficiente para asegurar la inmovilidad. En muchos casos, estos puntos de soldadura pueden considerarse en etapa de soldadura definitiva, siempre que esté realizado con idoneidad por un soldador homologado, y queden exentos de cualquier defecto. El armado debe respetar la disposición y dimensiones de los elementos indicados en los planos de taller. Se rechazan o rectifican aquellas piezas que no permitan el armado de acuerdo a las especificaciones indicadas y referidas en la normativa correspondiente. Se forman los subconjuntos con sus uniones correspondientes. Debe comprobarse la indeformabilidad de las uniones para el transporte a obra.  Identificación de las Piezas: Cada pieza debe estar identificada con un marcado ya expresado en los planos de taller para el armado de los elementos. Estas marcas ayudan a determinar la posición final en el conjunto de la obra.

Transporte y Montaje de Estructuras Metálicas El trasporte y montaje de una Estructura Metálica es de gran importancia debido al cuidado que esta requiere durante su transporte el cual se divide:  Preparación y Protección: Las piezas metálicas que deban transportarse requieren una preparación utilizando para ello medios auxiliares tales como: cunas traviesas, perfilería, almohadillas de serrín y otros. Estos recursos impiden que las piezas sufran desplazamientos durante el transporte; además se las protege para que no se deformen, no sufran torsiones o abolladuras o cualquier deterioro para que no sean rechazadas al momento de su montaje en obra. Si ésto sucede, la pieza rechazada se marca en forma indeleble. Puede también que la pieza no se rechace sino que los deterioros sufridos permitan ser reparados. Dado este caso, se levanta un acta de los daños y se propone la reparación y procedimiento a seguir. Luego las piezas afectadas serán inspeccionadas en las partes dañadas.  Transporte Programado: Los transportes de piezas se programan según el avance de la obra y la secuencia de montaje con sus tiempos establecidos. La obra deberá indicar al taller los tiempos de envíos en el orden establecido. Si las piezas superan un ancho de 4 m. o una longitud de 18 m., debe utilizarse coche de acompañamiento (por normativa de tráfico). Se evitarán los transportes próximos a fines de semana o feriados pues pueden sufrir retrasos o paradas.  Programa de Montaje: El programa de montaje debe tener en cuenta lo siguiente:  Organización del montaje en fases, con la definición del orden y tiempos de montaje.  Descripción del equipo a emplear en el montaje de cada fase.  Descripción de cimbras, apeos, soportes provisionales y todo elemento de sujeción provisoria.  Listado de personal necesario asignado a cada fase; su cualificación y especialidad profesional: montadores, caldereros, soldadores homologados, etc.  Elementos de seguridad y protección personal.  Planos de replanteos, nivelaciones, alineaciones y aplomos.  Recepción y Almacenamiento: El almacenamiento de piezas en obra se efectúa de manera ordenada y sistemática. Teniendo en cuenta el orden de montaje, se disponen las piezas con su correspondiente identificación a la vista, ya marcada con anterioridad en el taller. La manipulación de piezas requiere de mucho cuidado, deben protegerse cada uno de los elementos en todas las zonas donde se coloquen cadenas,

ganchos, estrobos o cualquier accesorio que se emplee para elevación y manipulación de las piezas de la estructura. Cada estación previa al montaje involucra un riesgo, por ello si se puede, conviene eliminar pasos intermedios en la obra y pasar directamente del camión que viene del taller a su posición final.

CONCLUSIÓN Las 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, financiación, etc. Las estructuras metálicas poseen una gran capacidad resistente por el empleo de acero. Esto le confiere la posibilidad de lograr soluciones de gran envergadura, como cubrir grandes luces, cargas importantes. Al ser sus piezas prefabricadas, y con medios de unión de gran flexibilidad, se acortan los plazos de obra significativamente. 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 esquemas 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 tecnificación avanza, y el empleo de tornillería para uniones, combinados a veces con resinas. en las edificaciones han ido ganando espacio, contra las estructuras de concreto, ya que, cuenta con enormes beneficios, que te ayudan a diseñar con mayor flexibilidad, se pueden reducir las secciones de columnas teniendo espacios amplios sin desperdiciar, como lo haría una columna de concreto. En las estructuras de acero se pueden implementar un sistema hibrido entre la misma, según la conveniencia del diseño.

ANEXOS Estructuras Metálicas en el mundo

La torre Eiffel es una de las torres metálicas más representativas del mundo con 325 mts de altura hecha en su totalidad de metal tardando 2 años en su construcción.

El Puente Golden Gate es uno de los puentes metálicos más largos del mundo con 1.280 mts de largo, sostenido por dos torres de 227 mts de altura cada una, tardando 4 años en construirse.

El Museo Guggenheim Bilbao es un museo de arte hecho totalmente de metal con una altura de 50 mts y una superficie de 24.000 mts2, esta obra tardo 5 años en construirse.