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UNIDAD DIDÁCTICA 16.

DISEÑO DE UNIONES ECONÓMICO

DISEÑO Y CÁLCULO DE UNIONES EN ESTRUCTURAS DE ACERO

En la elaboración de este texto han colaborado: D. Luis Miguel Ramos Prieto D. Alfonso Fuente García D. Rodrigo del Río Miguel

Este texto es propiedad integral de la Asociación Española de Soldadura y Tecnologías de Unión, en adelante CESOL. Queda terminantemente prohibida cualquier reproducción del mismo sin autorización expresa por parte de CESOL.

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ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 1 2. COSTES EN UNA ESTRUCTURA DE ACERO ......................................................................................... 5 3. CONSEJOS PARA UN DISEÑO ECÓNOMICO ..................................................................................... 11 3.1. CONSIDERACIONES GENERALES DEL PROYECTO ............................................................................ 11 3.2. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA ........................................................................................................... 17 3.3. DISEÑO DE UNIONES ...................................................................................................................... 21 3.4. ELECCION DEL MATERIAL ............................................................................................................... 29 3.5. FABRICACIÓN ................................................................................................................................. 31 3.5.1. SOLDADURA ............................................................................................................................ 35 3.5.2. PROTECCIÓN CONTRA LA CORROSIÓN .................................................................................... 48 3.6. MONTAJE ........................................................................................................................................ 51 3.6.1. TORNILLOS .............................................................................................................................. 57 ANEXO A. RESUMEN DE CONSIDERACIONES EN LA FASE DE DISEÑO .................................................. 60 ANEXO B. DEFINICIÓN DE ACERO ESTRUCTURAL ................................................................................ 61 ANEXO C. NORMAS RELATIVAS A TOLERANCIAS ................................................................................. 64 ANEXO D. BASE DE DATOS DE COSTES ................................................................................................ 66

Curso de formación de Ingenieros Internacionales de Soldadura–IWE

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Módulo V. Unidad didáctica 16. III

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1. INTRODUCCIÓN Existen varios conceptos erróneos acerca de los costes de una estructura de acero, el más común es que la solución más económica para realizar una estructura de acero es la que se ejecuta con menos toneladas de acero. Sin embargo, menos peso normalmente va acompañado de mayor complejidad, porque se añaden puntos de la estructura donde es necesario rigidizar, y elementos con mayor dificultad para fabricar y montar, mayores tiempos de ejecución, y mayores elementos para fabricar y montar. Como es lógico cualquier ahorro en los costes de mano de obra tiene una mayor influencia en los costes de la estructura de acero que el ahorro en material. Es importante tener en cuenta la relación entre coste por kg de acero y coste por hombre y hora. Teniendo en cuenta que en el coste por hombre y hora se incluyen los conceptos salariales, costes de la maquinaria, consumibles e instalaciones empleadas, y costes indirectos, tendríamos que por cada hora ahorrada en taller, se podrían añadir 60-80kg de acero a la estructura, y que por cada hora ahorrada en montaje se podrían añadir 80-100kg de acero a la estructura sin ningún incremento en el coste de la estructura. Exponemos a continuación varios ejemplos sencillos para entender que un ahorro en el material no implica directamente el coste mínimo: Ejemplo 1: En las placas base representadas en la siguiente figura, es evidente que la placa base de mayor espesor sin rigidizadores es la solución más económica.

Figura 1.1. Ejemplos de placas base. (a) placa base sin rigidizar (b) placa base rigidizada

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Placa base espesor 30mm

Placa base espesor 20mm

Peso placa base = 68kg Ml soldadura= 1,5ml

Peso placa base y rigidizadores =75kg Ml soldadura = 7,2ml

Número de piezas = 1

Número de piezas = 7

Podemos comprobar que con un espesor de la placa base menor tenemos un aumento de peso debido a los rigidizadores, y que los metros lineales de soldadura se multiplican por 5, pero además hay que añadir las siguientes inconvenientes de la solución b): •

La fabricación es más complicada debido al mayor número de piezas

•

La dificultad de acceso para la ejecución de las soldaduras

•

El montaje del pilar es también más costoso debido a los peores accesos a los anclajes

•

La placa base admite menores desviaciones en el montaje

•

Acumulan agua cuando se disponen a la intemperie, o hacen necesario realizar taladros para permitir desaguar, incrementando así el coste de fabricación.

•

Tienen mayor altura, requieren de mayor una cota inferior de cimentación, si no se desea dejar las cartelas por encima de la solera.

Ejemplo 2: Entre las vigas representadas en la figura, la primera opción representa una viga más ligera a la que es necesario realizar una contraflecha, para que cumpla con los criterios de deformación establecidos, implicando a pesar de su menor peso, un mayor coste de fabricación.

Figura 1.2. Ejemplo de vigas. (a) con contraflecha (b) sin contraflecha

Ejemplo 3: Para un edificio de viviendas se presentan dos posibilidades para ejecutar los pilares: •

Realizar un pilar “escalonado” cambiando de perfil en cada planta, con la sección de menor peso que obtenemos del cálculo estructural.

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•

Realizar un pilar con la misma sección para varias plantas, de forma que el número de pilares a fabricar y montar disminuye considerablemente, y el coste de la estructura se reducirá. Como es lógico, los plazos de fabricación y montaje de la estructura se verán beneficiados con esta opción.

Figura 1.3. Pilares escalonados

Ejemplo 4: En una unión rígida tenemos la opción de colocar rigidizadores a continuación de las alas de la viga como refuerzo para cumplir la resistencia de ala como se muestra en la solución a, o la opción de aumentar la sección del pilar con el fin de incrementar el espesor del ala y evitar colocar rigidizadores siendo esta solución la más económica.

Figura 1.4. Ejemplo de ménsula para viga carril (a) rigidizada (b) no rigidizada Diseño y cálculo de uniones en estructuras de acero

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Ejemplo 5: Para la ejecución de las uniones entre vigas-pilar podemos adoptar un tipo de unión semirrígida que sea alternativa a la concepción habitual de uniones rígidas – articuladas Las uniones semirrígidas, si se comparan con las uniones rígidas y articuladas, son las que presentan un mayor equilibrio entre el coste de mano de obra y del material (Cabrero, 2006).

Figura 1.5. Uniones viga-pilar articuladas, semirrígidas y rígidas

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2. COSTES EN UNA ESTRUCTURA DE ACERO Cuando un fabricante elabora un presupuesto para un proyecto, valora los siguientes conceptos: •

Medición de los materiales cuyo pago se basa en peso (perfiles estructurales, chapa industrial…) incluyendo el material sobrante.

•

Costes de los materiales suplementarios, cuyo coste no está basado en peso (tornillería, útiles de montaje, consumibles, pintura…)

•

Mano de obra para cada operación, incluyendo los gastos generales.

•

Coste de todos los servicios externos necesarios, como pueden ser galvanizado, transporte y montaje.

•

Coste de la elaboración de los planos de fabricación

•

Coste de otros materiales comerciales, como pueden ser chapa de forjado, correas…

•

Posibles contingencias de la obra, la planificación de la misma, los riesgos y los costes financieros, y se realiza una valoración económica de todos estos aspectos El beneficio

•

Todos estos costes incluidos en el presupuesto anterior se pueden clasificar en cuatro categorías: Costes de materiales: Incluyendo perfiles estructurales, placas, chapas de forjado, tornillería, materiales de aporte, pintura y cualquier otro producto que se necesite comprar e incorporar al trabajo. También se incluye en este apartado los sobrantes de material (despuntes) que se producen en el proceso de fabricación, por ejemplo por el ajuste de longitudes que hay que realizar para obtener las longitudes necesarias a partir de los largos comerciales de las barras. El coste de los materiales ha descendido respecto al coste total en los últimos años. Costes de fabricación: Incluyendo los costes necesarios para preparar y realizar el armado y soldadura en taller de todos los conjuntos para su transporte y montaje en obra. Dentro de este coste se incluye la protección contra la corrosión aplicada en el taller. Es decir en esta categoría se incluye simplemente el coste necesario para preparar y ensamblar la estructura en taller. Este coste a pesar de la automatización de los talleres ha aumentado en los últimos 25 años. Durante las últimas décadas el precio del acero ha aumentado considerablemente menos que el precio de la mano de obra. Esta tendencia, junto con los desarrollos en la tecnología de fabricación, significa que los proyectos estructurales que eran óptimos hace unos años puede que actualmente no sean competitivos. A menudo es mejor ahorrar mano de obra aunque haya que poner más material. Costes de montaje: Esta categoría incluye los costes necesarios para descargar, elevar, situar y unir los conjuntos que forman la estructura de acero. Estos costes incluirán los gastos generales

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y el beneficio. El coste de montaje ha incrementado su influencia en el coste total de la estructura, desde un 20% hace 25 años a un 30% en la actualidad. Otros costes: Esta categoría incluye todos las partidas no incluidas específicamente en las tres categorías anteriores, incluyendo los servicios externos como planos de taller y los costes adicionales asociados con el riesgo, la necesidad para contingencias, y las exigencias de planificación especificas del proyecto. Los costes típicos para esta categoría han incrementado en los últimos 25 años. En el mercado actual [según ITEA,2000] el trabajo, la fabricación y el montaje suponen normalmente el 60% del coste de la estructura de acero. Por contra, los costes de materiales suponen el 40% del coste de la estructura de acero. Claramente, menos peso no significa menos coste. De esta forma, la economía en el proyecto se maximiza cuando el diseño está configurado de forma que simplifica el trabajo asociado a la fabricación y el montaje. El 60% del coste de la estructura es función exclusiva del trabajo (diseño, fabricación y montaje) y es posible desglosarlo de la siguiente manera: •

10% diseño

•

30% fabricación

• •

20% montaje 10% protección contra la corrosión

Las uniones tienen una influencia sobre el 60% del coste de la estructura aproximadamente. Por lo tanto deberían tener un papel importante durante el diseño de la estructura.

Figura 1.6 Costes de una estructura de acero. Según Rachel Oldham (associate) and Alastair Wolstenholme (partner) of Gardiner & Theobald. The Steel Insight Series

Las uniones pueden ser caras, y conlleva mucho esfuerzo realizarlas durante el proceso de diseño y de ejecución. Revisión 2 –Agosto 2016

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El desarrollo correcto de todas las estructuras de acero depende tanto de sus uniones como de las secciones de sus perfiles. Las uniones atornilladas, y más concretamente las uniones rígidas tienen un comportamiento complejo. La distribución de las tensiones y las fuerzas dentro de la unión depende de la capacidad de las soldaduras, tornillos, secciones y de la ductilidad relativa de las partes conectadas. Por tanto, es necesario que el diseño de las conexiones sea coherente con las hipótesis del ingeniero de diseño sobre el comportamiento de la estructura del acero .Al elegir las uniones el ingeniero debe considerar siempre los requisitos básicos la rigidez / flexibilidad de la conexión, la resistencia y la capacidad de giro necesarias. La reducción del coste desde un punto de vista integral del diseño de la estructura y de las uniones, sólo se puede realizar implicando al fabricante de la estructura desde la fase de licitación de la estructura. Los tipos de uniones y las consideraciones de diseño deben quedar claramente indicadas en los planos. Las decisiones en el diseño que afectan al tiempo de ejecución son tan importantes como las que afectan al material. El diseñador de la estructura deberá seguir los siguientes principios generales: Realizar a cabo un diseño detallado El diseño completo de la estructura (cálculo de la estructura y de las uniones) debería estar finalizado antes del comienzo de la fabricación. Esto no sucede en la mayoría de los casos, por lo que hay que intentar minimizar los posibles cambios, especialmente si estos cambios implican modificaciones a realizar en obra. El diseño tendrá en cuenta cómo se va a montar la estructura (el método de montaje, la necesidad de arriostramientos temporales, cuando es posible quitar los arriostramientos, la estabilidad durante la secuencia de montaje, riesgos potenciales durante el montaje) Repetición y estandarización Con el aumento de la automatización en los procesos de diseño y fabricación, puede pensarse que la repetición, que es una forma de normalización, es menos importante hoy que en el pasado. Sin embargo, utilizar detalles estándar es quizás hoy más importante, se deben tomar detalles simples siempre que sea posible con el fin de reducir el trabajo de fabricación y realizar un montaje sencillo y seguro. Por ejemplo aumentar la sección de un elemento para permitir tomar una unión estándar, sin necesidad de rigidizar, puede traer beneficios económicos Realizar detalles para las tolerancias reales Tomar especial atención al resto de elementos que forman la construcción, para no realizar especificaciones superiores a las necesarias para el proyecto.

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2.1. INGENIERIA DE TALLER Mediante la fabricación de la estructura en taller se consigue un alto control de la fabricación, alta calidad y reducción de errores de ejecución. Se consiguen además plazos muy reducidos de ejecución y montajes rápidos. Antes de comenzar las operaciones de fabricación, la oficina técnica del taller realizará una serie de tareas que se denominan ingeniería de taller, destinadas a obtener la información necesaria para la ejecución de la estructura. Para la realización de la ingeniería de taller está extendido el uso de software BIM, para disminuir la pérdida de tiempo y recursos en el diseño y la construcción. Este proceso produce el modelo de información del edificio (BIM), que abarca la geometría del edificio, las uniones entre los diversos componentes, las calidades de materiales, el tratamiento superficial, soldaduras, cerramientos, información de fabricación y costes…, posibilitando la realización de mejoras y cambios fácilmente, y la ejecución de estructuras complejas.

Figura 2.1. Las características del acero y la utilización de modelos BIM, permiten realizar geometrías complejas.

A partir del modelo BIM, se extrae toda la información necesaria para la fabricación, entre la que tendremos: Planos de taller, planos de montaje, listados de material y ficheros NC

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a) Plano de fabricación

b) Plano de montaje Figura 2.2 Ejemplos de planos de taller y planos de montaje

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a) Lista de material

b) Fichero NC

Figura 2.3 Ejemplos de listado de material y de fichero NC

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3. CONSEJOS PARA UN DISEÑO ECÓNOMICO 3.1. CONSIDERACIONES GENERALES DEL PROYECTO Al inicio de un proyecto, existe una gran tentación de saltar de inmediato al diseño de la estructura. Generalmente, se invierte poco tiempo en la planificación del diseño, que normalmente viene impuesta por los plazos generales del proyecto, y se la sitúa en paralelo con otros tareas del proyecto creyendo que esto mejorará la productividad. Sin embargo, el tiempo dedicado a la planificación de las tareas siempre puede conllevar beneficios para el proyecto: planificación más ajustada, reducción de incertidumbre y de ahorro global de costes. Cuando se trabaja sobre una estructura de acero, el Jefe de Proyecto responsable de la estructura de acero realizará una estructura económica que se fabrica y monta más fácilmente, especialmente con una buena comunicación con el equipo de diseño del proyecto y con el equipo de construcción. Estos son los consejos generales a tener en cuenta a la hora de abordar la ejecución de una estructura de acero: La comunicación es crucial. Desarrollar un equipo de diseño para una ejecución de un proyecto que incluya al diseñador, al fabricante y al montador de la estructura, y que marque claramente las responsabilidades de cada uno. El intercambio de ideas y de experiencia es fundamental para el éxito del proyecto. Los principales beneficios serán: •

Las necesidades del diseño se conocen con exactitud, no existirán perdidas de información

•

Se aprovecha la experiencia de cada uno de los integrantes del equipo, pero principalmente los fabricantes y montadores cuya experiencia es esencialmente práctica adquirida en el día a día del desarrollo de proyectos anteriores

•

El desarrollo de los detalles puede comenzar rápidamente

•

Se evita la realización de trabajo duplicado

•

Se evitan de la realización de revisiones-aprobaciones de forma iterativa

•

El trabajo de oficina se minimiza

•

Es posible ahorrar costes

Los fabricantes y montadores están en la mejor posición para evaluar las siguientes cuestiones no estructurales: •

Capacidades del personal

•

Limitaciones de longitudes, ancho y peso en taller y en el montaje

•

Situación del entorno del montaje

•

Disponibilidad del material

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Definir las responsabilidades de cada uno de los subcontratistas del proyecto. Los productos estructurales y no estructurales deben estar claramente definidos. Responder a la cuestiones del diseñador de forma ágil, los costes del diseño están en función directa del tiempo invertido. El desarrollo de un proyecto en el cual el diseñador, el fabricante y el montador están en sintonía puede ahorrar tiempos de forma significativa y de esta forma, la planificación del proyecto no se verá afectada. El Jefe de Proyecto responsable del diseño puede contribuir a una construcción eficiente revisando los planos de taller y respondiendo las cuestiones del fabricante y montador en un tiempo adecuado “Tiempo es dinero” La aprobación de las uniones debe ser de forma rápida Proporcionar respuestas claras y completas a las peticiones de información: Cuando el fabricante solicita una aclaración, una respuesta ágil, clara, y completa, dentro de las limitaciones de información disponible, beneficia a todas las partes. Si la petición de información se refiere a los planos de taller, lo más rápido es que la respuesta se realice sobre los propios planos. Minimizar cambios: Todos los cambios afectan en tiempo y dinero al proyecto. La aprobación de los planos de taller se deberá ajustar a las necesidades del proyecto. Permitiendo de esta forma una mejor organización del trabajo del taller. La planificación de los envíos y aprobaciones debe establecerse en las fases iniciales del proyecto. Identificar claramente todos los cambios y revisiones en los planos de diseño: La oficina técnica del fabricante necesita los detalles de las uniones para el desarrollo del proyecto. Realizar comentarios sobre las aprobaciones de forma clara, anotaciones confusas provocan malas interpretaciones y más trabajo de oficina. Los cambios y revisiones que se emiten después de la fecha del contrato en general tienen algún coste asociado con ellos. Estos cambios pueden generar situaciones críticas, por ejemplo, rehacer un pedido de material que se haya emitido, que los planos de taller se tengan que volver a realizar e incluso pueda existir material fabricado que se tenga que reformar. No se deben realizar revisiones durante el proceso de aprobación de los planos de taller. Si se requiere algún tipo de revisión sobre la estructura se indicarán en la respuesta de los planos de aprobación, y de esta forma se podrá incorporar incluyendo el resto de los comentarios. Evitar comentarios que estén sujetos a interpretación. Anotaciones en los planos que indiquen “suministrar tornillería, en caso de ser necesario”, “tornillería estándar”, o “según normativa vigente”.

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Evitar especificaciones generales, que no sean concretas. Como podría ser ”el fabricante y el montador suministrarán todo lo necesario para la ejecución de la estructura”, pueden tratarse de una expresión válida para cubrir aspectos legales, pero para llevarla desde el punto de vista del diseño implica un coste económico mucho mayor, debido a la incertidumbre en el alcance del suministro. Incluir toda la información acerca de la estructura de acero, en los planos de estructura. Eliminar referencias a los planos de arquitectura, eléctricos o mecánicos, suministrar toda la información necesaria en los planos de estructura. Esto proporciona claridad, y se evita pérdidas de información. Los planos referenciados se pueden utilizar como información suplementaria a los planos de estructura, por ejemplo como aclaración de un detalle constructivo, pero en todos los casos los perfiles estructurales, su disposición y las uniones, deben quedar definidas en los planos de estructura. Los planos de estructura deben ser revisados previamente a su emisión. Esta revisión incluirá la comprobación de la geometría, los perfiles estructurales, los detalles de uniones (tornillería, soldaduras, chapas…) Esta revisión deberá realizarse por una segunda persona, “Second set of eyes review” Avanzar cuestiones importantes en el precontrato. Cuando exista duda acerca de un detalle de la estructura o una práctica de ejecución consultar al fabricante y/o al montador, que aceptarán formar parte del equipo en estas etapas previas a la firma del contrato, puesto que se tratan cuestiones fundamentales para el desarrollo de la obra. Las reuniones previas a la licitación pueden comunicar los requisitos del proyecto y evitar malentendidos que pueden ser costosos. En muchas ocasiones se proporcionan sugerencias que ahorran costes sin recortar en calidad. Todas las uniones deben ser acordadas con el diseñador, y estar dispuestas en la fecha del contrato. Como hemos establecido claramente las uniones afectan enormemente al precio de la estructura, por lo tanto debemos tener disponible esta información para realizar las valoraciones económicas iniciales. Los calculistas de la estructura deben proporcionar todos los esfuerzos en los extremos, incluyendo cortante, momentos, torsores y esfuerzos axiales. Los planos que no muestren los esfuerzos pueden inducir a uniones más caras al realizarse el diseño de la unión de forma más conservadora, y con más riesgo de elegir un tipo de unión no coherente con los esfuerzos de cálculo. Los esfuerzos se deben agrupar por perfil e identificarlas como esfuerzos en estado límite de servicio o estado límite último. Preferiblemente entregar los esfuerzos en los extremos mayoradas (ELU) en lugar de esfuerzo sin mayorar (ELS). Al proporcionar los esfuerzos claramente identificados se reducen las peticiones de información. Diseño y cálculo de uniones en estructuras de acero

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No ser excesivamente conservador – las uniones solamente necesitan resistir los esfuerzos de cálculo. Cumplir los valores mínimos de esfuerzos que establece la normativa, se indica a continuación los valores recogidos en el Artículo 56 de la EAE. NOTA: se indican en este apartado de la norma que si no tienen los esfuerzos o estos presentan incertidumbres, se tomen las uniones para los máximos esfuerzos que pueda resistir la unión. Este es un criterio de diseño antieconómico, siempre será conveniente resolver las incertidumbres y si fuese necesario re-calcular la estructura para obtener los esfuerzos reales. EAE§Artículo 56 Determinación de esfuerzos en las uniones y reparto entre los medios de unión 56.1 Esfuerzos en las uniones. Los esfuerzos que recibe una unión se determinarán a partir del análisis global de la estructura, realizado de acuerdo con lo dispuesto en los Capítulos II, Bases de proyecto, y V, Análisis estructural, de esta Instrucción. En dicho análisis global se tendrán explícitamente en cuenta los efectos de segundo orden y los de las imperfecciones de la estructura, cuando sean relevantes; y la propia flexibilidad de las uniones en cualquier caso. Las uniones se dimensionarán para resistir, al menos, los esfuerzos que reciben, calculados según se acaba de indicar. En ningún caso los esfuerzos a considerar, N Ed , M Ed ó V Ed se tomarán como inferiores a: - La mitad del esfuerzo axil plástico de la sección de la pieza, N Ed = 1/2 N p = 0,5Af y en piezas sometidas predominantemente a esfuerzos axiles, tales como soportes, tirantes, piezas de celosías, etc. - La mitad del momento elástico de la sección de la pieza, M Ed = 1/2 M el = 0,5 W e f y y una tercera parte del cortante plástico de la misma, V Ed = 1/3 V p ≈ 0,2A w f y en puntos interiores de piezas flectadas. Si la unión se encuentra a una distancia inferior a dos cantos del lugar donde se prevea la formación de una rótula plástica, se sustituirá la mitad del momento elástico M el por el momento plástico completo, M Ed = M pl = 2S y f y , salvo estudio detallado - Una tercera parte del cortante plástico de la sección de la pieza V Ed = 1/3V p ≈ 0,2A w f y en extremos articulados de piezas flectadas Se recomienda que, salvo que dichos esfuerzos hayan sido determinados con precisión y no puedan ser aumentados por la introducción de elementos nuevos en la construcción o por la presencia de elementos no considerados, las uniones se dimensionen para los máximos esfuerzos que las piezas puedan transmitir, en función de la forma de trabajo prevista para las mismas.

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Evitar uniones sobredimensionadas Las uniones deben de estar diseñadas para los esfuerzos de cálculo. El encargado del diseño no debería especificar que las uniones tienen que ser diseñadas para la máxima capacidad de sus perfiles si no es necesario. Las uniones sobredimensionadas incrementan el coste de la construcción y la posibilidad de problemas en obra. Una soldadura exagerada puede ocasionar problemas. Diseñar con cargas reales nos permite un uso más generalizado de uniones estándar lo cual siempre implica una mayor economía. Utilizar esfuerzos estándar puede ser excesivamente conservador en muchas ocasiones. Si el fabricante diseña las uniones, tiene que emitir un informe de cálculo para su revisión por el calculista. Además, el criterio de esfuerzos se ha de determinar en los documentos de contrato. Para las uniones cargadas axialmente y a momento se entrega un esfuerzo en el extremo real. Para las uniones a cortante, se pueden utilizar uno de los siguientes métodos (o una combinación): •

Entregar la esfuerzos reales de la viga en los extremos

•

Entregar una esfuerzo cortante agrupando las vigas por su canto

•

El ingeniero responsable de la estructura especifica que el cortante se determinará en base a un porcentaje de la capacidad de carga uniformemente distribuida de la viga.

En muchas ocasiones el criterio de diseño de las vigas es el Estado Límite de Servicio (deformaciones, vibraciones, aptitud al servicio), y se procura situar la unión en puntos de la viga donde los esfuerzos son menos desfavorables, por lo que si utilizamos esfuerzos en la unión tabulados puede resultar uniones excesivamente conservadoras.

Figura 3.1. Posición adecuada para situar una unión En muchas ocasiones también tenemos pilares y vigas en los cuales no es posible arriostrar, y los esfuerzos son muy inferiores a la capacidad resistente de las secciones, con lo cual utilizar esfuerzos en la unión tabulados resultaría conservador.

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Detalles constructivos de última hora significan normalmente la revisión de numerosas piezas. Por ejemplo los huecos en forjados y cerramientos para las instalaciones, pueden llegar a costar una pequeña fortuna si no se tienen en cuenta previamente. Emitir documentos contractuales completos, cuando sea posible. Los planos de estructura y las especificaciones son el medio por el cual el propietario, el arquitecto y la ingeniería, comunica las necesidades y requerimientos de la estructura de acero al fabricante y al montador. Para saber que constituyen documentos contractuales completos, se puede tomar como referencia lo indicado en el AISC Code of Standard Practice, Section 3. Cuando el propio trabajo haga imposible detallar todos los documentos contractuales, se deberá indicar como mínimo, el alcance y el tipo de los trabajos, la envolvente de la estructura y el tipo de uniones que se realizarán. Definir claramente las partidas que incluyen elementos estructurales y no estructurales, Para evitar que se incluyan partidas a realizar por diferentes suministradores o partidas que no están claramente asignadas a un proveedor. Elementos como marcos para los huecos, estructuras para el ascenso, estructuras de cerramiento… pueden ser suministrados por más de un subcontratista. AISC Code of Standard Practice Section 2 nos indica que los elementos estructurales serán los que forman el marco estructural, para los cuales se indica expresamente su sección en los planos de estructura y tienen como función fundamental soportar las acciones sobre la estructura. No olvidar incluir los puntos básicos en los planos: •

Situar el norte en cada plano.

•

Representar la modulación de los ejes principales y los niveles.

•

Representar la disposición de los pilares.

•

Incluir las notas generales que cubren todas las especificaciones de pintura, uniones, tornillos

Revisar los planos de estructura para hacer detalles constructivos. Depurar las especificaciones generales para hacer proyectos específicos. Como es normal, se deberán indicar los detalles especiales con especificaciones mínimas Evitar especificaciones excesivamente restrictivas Realizar especificaciones de diseño realistas que unan las necesidades del diseño y los requerimientos a los proveedores. Especificar requerimientos innecesarios añade costes al proyecto. Indicar claramente los requisitos de la inspección en las especificaciones Deben indicarse el alcance y el tipo de inspección en el Plan de Puntos de Inspección (PPI). Revisión 2 –Agosto 2016

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Asegurarse de que los requerimientos de la inspección son apropiados para la estructura, como se indica en: UNE-EN 1090-1:2011§5.6.3 Características de fabricación 5.6.3 Características de fabricación Las características de fabricación deben evaluarse en relación con los requisitos que figuran en la especificación del componente. La fabricación de los componentes debe inspeccionarse y evaluarse conforme a los requisitos de inspección para la clase de ejecución especificada y los requisitos de tolerancia conforme a las disposiciones que figuran en la Norma EN 1090-2 para estructuras de acero o en la Norma EN 1090-3 para estructuras de aluminio. Es necesario programar las inspecciones en taller para reducir las interrupciones del proceso de fabricación. Asegurarse de que los planos indican los requisitos propios del proyecto. Esto evitará confusión. Es bastante frecuente encontrarse con planos que incluyen notas generales heredadas de otros proyectos y que no corresponde con las especificaciones del proyecto, pudiendo generar errores muy graves y confusión.

3.2. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA A la hora de calcular la estructura el calculista debe tener presente dos principios: •

Se diseña para cumplir las condiciones de servicio, y sobre ese diseño se comprueba la resistencia: Hay que hacer hincapié en que la estructura cumpla las especificaciones de uso de la misma, y

•

El cálculo de la estructura debe ser coherentes con el diseño de las uniones: Es necesario seleccionar las secciones y calidades del material adecuadas para adaptarse a la geometría de las uniones, y que las uniones sean coherentes con el modelo estructural en resistencia y ductilidad.

Elegir secciones de pilares suficientes para realizar las uniones Evitar el uso de perfiles HEA200 – HEB200 como pilares principales de en estructura de una envergadura significativa, y eludir totalmente el uso de los perfiles inferiores (