El Hierro en la Construcción - Monografias CEAC de la construcción revisado

7/28/2019 El Hierro en la Construccin - Monografias CEAC de la construccin revisado

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onografiasnceac ,

de la construccin

El Hierroen laConstruccin

Mariano HernndezArquitecto Tcnico

Sedicionesceac Per, 164 - 08020 Barcelona - Espaa


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Quedan rigurosamente prohibidas, sin la autorizacin escritade los titulares del Copyright, bajo las sancionesestablecidas en as leyes, la reproduccin parcial o total deesta obra por cualquier medio o procedimiento, comprendidosla reprografa y el tratamiento informtico y a distribucinde ejemplares de ella mediante alquiler o prstamo pblicos.

EDICIONES CEAC, S.A.Per, 164 - 08020 Barcelona (Espaa)

19.a edicin: Enero 1990ISBN 84-329-2937-9

Depsito Legal: B-1407 - 1990

Impreso porGERSA, Industria GrficaTambor del Bruc, 608970 Sant Joan Desp (Barcelona)

Printed in Spain

Im preso en Espaa


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A m i hi jo Joa q u n


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Prlogo

El empleo del hierro como material para estruc-turas de edificacin no tiene limitacin, debido asus buenas cualidades tcnicas, y creemos que en general es uno de los materiales favoritos de la cons-truccin.

Es de resaltar el impulso logrado por la soldadu-ra para la unin de los diversos elementos sin lacual no hubiera sido posible el empleo masivo de lasestructuras metlicas para edificios, tal como en la

actualidad se estn produciendo.Todo ello nos ha llevado a escribir esta obra, que completar an ms la coleccin de Monografas CEAC de la Construccin. La presente obra no tiene las pretensiones de libro de texto, sino de consulta, bien para quienes se inicien en esta materia o para los que ya la conocen.

H em os procurado, resum iendo, dar una idea cla-ra de los minerales que constituyen el hierro y los

mtodos de obtencin empleados, las propiedadestcnicas, formas comerciales, uniones de los elemen-tos, tcnica constructiva, clculo de los diversos

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I. El hierro como materialempleado en la construccin

El nombre de hierro se aplica nicamente al elemento qumico, cuyo

smbolo es Fe. En la prctica lo que se emplea son sus aleaciones acompaadas con otros elementos como impurezas.El material en la construccin empleado como tal, es el denominado

acero dulce de construccin.Desaparecidas totalmente las limitaciones en su empleo, vuelve a ser

uno de los materiales favoritos de la construccin.Respecto del hormign estimamos las siguientes ventajas:

1.a Habindose realizado adecuadamente el estudio de una estructura(clculos, planos de detalle, etc.), su construccin y montaje es ms rpida

que la del hormign.2.a No se necesita una inspeccin adecuada de sus proporciones como

en el hormign, con el cemento, arena,, grava y acero; ya que el perfeccionamiento a que se ha llegado para su obtencin hacen poder confiar enl plenamente.

3.a No le afectan los agentes atmosfricos para su montaje.

4.a El ocupar menor espacio, detalle importante sobre todo en lasplantas bajas de los edificios destinados al comercio.

5.a El valor importante que se obtiene de estos elementos en caso dederribos, realizados como consecuencia de una expropiacin o de una ordenacin urbana, nunca por estado ruinoso.

6.a El admitir reformas sobre la marcha o posteriormente.

7.a Sistema insustituible para edificios de gran altura.

En cambio, es ms propenso que el hormign a ser atacado por losagentes climatolgicos al estar expuesto al aire y a su destruccin porincendio, de no haberse tomado las precauciones debidas para evitar estos

casos.9


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ANTECEDENTES HISTORICOS

Se remontan a los hallazgos de tiles y herramientas encontrados enEgipto, considerndoles una antigedad de 5.000 aos. En Espaa son

antiqusimas las llamadas ferreras de Vizcaya; donde se obtena elhierro de una forma primitiva, por medio de fosos practicados en el sueloy empleando como combustible el carbn de lea.

Ms moderno es el empleo de las forjas catalanas (siglo XI) y enla actualidad por medio de los altos hornos.

ESTADO NATURAL

Se conocen entre otros, los yacimientos de hierro nativo de Groenlandia descubiertos por el Profesor Nordenskiold. Industrialmente es costos

sima la obtencin del hierro puro y tiene el inconveniente de ser un producto que no rene las condiciones necesarias para ser empleado comomaterial en la construccin.

CONSTITUCION

Los principales minerales del hierro son: El hierro magntico o piedraimn, cuyo contenido de hierro es el 40 70 %; tiene como impurezassilicio y fsforo.

El oligisto o hematites rojas, es una excelente mena del hierro que dahasta ei 60 % de metal puro y homogneo; se presenta en masas concrecionadas y fibrosas de aspecto rojizo.

La siderita o hierro esptico, tiene un contenido de hierro que varadel 40 al 60 %, le acompaan como impurezas, el cromo, manganeso y laarcilla.

La limonita o hematites parda, tiene un contenido del 30 al 50 % dehierro, se presenta en masas estalactticas, concrecionadas o bajo otrosaspectos. Su color es pardo de densidad 3,64. El orn u xido que seorigina en la superficie de los objetos de hierro expuestos a los agentes

climatolgicos, se produce generalmente por la alteracin de la limonitao de otros minerales que la contienen. Posee cido fosfrico.La pirita o sulfuro de hierro, se caracteriza por el poco contenido de

hierro, adems de darle a este muy mala calidad. Se emplea generalmentepara la fabricacin de cido sulfrico y sulfato de hierro.

YACIMIENTOS EN ESPAA

Los ms importantes son los de Bilbao, Monte Triano y Somorrostro

en Vizcaya, los de la Sierra Menera, con las minas de Ojos Negros yAlmohaja en la provincia de Teruel.

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FUNDENTES

Son los elementos que se agregan las gangas del mineral, para mejorar sus condiciones y sacar ms aprovechamiento de las menas empleadas.Pueden ser bsicos y cidos. El carbonato clcico es un fundente bsico.

La arcilla, y la arenisca son fundentes cidos.Cuando se emplea como fundente el manganeso, proporciona al hierrouna mayor dureza.

OBTENCION

En la actualidad se obtiene industrialmente en los altos hornos, comofuente de calor se emplea el carbn de coque y la electricidad. Para conseguir los aceros y hierros dulces se emplean los hornos de pudelado o por

medio de los convertidores de Bessemer y Thomas, en los que se oxidanlas diferentes impurezas, siguiendo un ciclo fijo en su eliminacin; formndose escorias o separndose en forma gaseosa.

Con el procedimiento del ingeniero francs, Martin (1865) se logrfundir el acero, por la fusin conjunta del arrabio con la chatarra des

perdicio de hierro dulce, con lo cual, se elimina en gran parte el carbonoque la fundicin contiene. Los complejos industriales ms importantes enEspaa son los de Bilbao, Avils (Asturias) y Sagunto (Valencia).

Alto hornoEl alto horno se compone de una gran cavidad, constituida por dos

troncos de conos adosados en sus bases mayores (fig. 1).El tragante es la parte superior por donde se introduce el carbn, el

mineral y los fundentes en capas alternadas.El vientre es la parte ms ancha del horno y donde se tienen las m

ximas temperaturas del mismo.El atalaje es la parte del tronco de cono inferior que est ms prximo

al viento.

El crisol es la parte inferior de este mismo cono, por donde llega elaire que penetra al interior del alto horno; y por ltimo, la piquera es labase del tronco de cono donde se renen los productos de la fusin mineral; donde -sobre la fundicin lquida sobrenadan las escorias.

El perfil del horno es consecuencia de las temperaturas a que est sometido ste durante su funcionamiento, siendo las mayores donde tiene lugarel ensanchamiento del horno.

Los hornos son de palastro, revestidos interiormente con ladrillos refractarios especiales; adems en los sitios adecuados se colocan zunchos

para recortar la camisa de palastro de que est constituido.

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Tragante

Cuba

Vientre

Atalajes

Caja de Viento

Toberas

Crisol


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En el horno se distinguen tres zonas principales de temperaturas, stasson: la zona de fusin, la zona de carburacin y la zona de desecacin.

La zona de fusin tiene lugar en el crisol, que es donde se funde el mineral debido al aire, inyectado en la misma, que aviva al mineral existenteen esta zona.

La zona de carburacin es donde el hierro, a una temperatura aproximadamente de 1.100, absorbe carbono, logrndose as los primeros productos de fundicin.

Y por ltimo, la zona de desecacin, es donde los gases de las zonasanteriores se acumulan en sta al enfriarse, ocupando menos espacio. Realizados en el horno el ciclo indicado, los gases son conducidos adecuadamente a regeneradores para ser depurados.

PRODUCTOS

El primer producto obtenido de los altos hornos se denomina arrabioo lingote, cuyo contenido de carbono pasa de 4 %; le acompaan otrasimpurezas como el silicio, manganeso y fsforo, estas impurezas lleganen conjunto hasta un 10 %.

Es duro, quebradizo, no maleable y al calentarlo funde bruscamente.

Fundicin gris

Es el lingote que contiene hasta el 4 % de carbono, 2 3 % de silicioy otras pequeas cantidades de manganeso y fsforo. Esta fundicin es msdulce, se puede limar, tornear y perforar. Se emplea en la fabricacin deobjetos de fundicin.

Fundicin blanca

Contiene hasta un 3 % de carbono y como impurezas en pequeascantidades, manganeso, silicio, fsforo y azufre. Es ms dura que la gris,no se deja atacar por la lima, es frgil y poco maleable, destinndosele alafinado por pudelado, Thomas, Bessemer, etc.

Fundicin atruchadaSus propiedades son intermedias entre la blanca y la gris, aunque por

su aspecto exterior y color, no puede clasificarse, requerir un anlisis desus componentes.

Los hierros y aceros industriales contienen, adems, otros cuerpos simples, unos procedentes del mineral, otros del carbn y otros procedentesde los fundentes. A continuacin detallamos las caractersticas que lasdiferentes impurezas proporcionan al hierro: El carbono, proporciona alhierro dureza cuanto ms contiene, en cambio rebaja su punto de fusin

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y su maleabilidad. Tambin aumenta su tenacidad y su aptitud para eltemple, pero se hace menos soldable.

El azufre es una de las impurezas ms perjudiciales, reduce su resistencia, forjabilidad y maleabilidad.

El fsforo hace al hierro quebradizo en caliente y fro, disminuye sutenacidad y aumenta su fluidez. Se emplea para fundir tubera y objetosde adorno.

El manganeso aumenta la dureza y resistencia, pero dificulta la maleabilidad. Favorece la separacin del azufre de la masa fluida.

El silicio endurece la fundicin, la hace ms dulce y compacta, disminuye la maleabilidad y forjabilidad, transforma el carbono combinado

cementitaen carbono grafitico.En la composicin de los aceros especiales, entran diversos metales,como nquel, cromo, tungsteno, vanadio, cobalto, etc.; que aislados o conalgn otro proporcionan al acero las caractersticas que se precisan: dureza,tenacidad, resistencia, etc.

Hierro dulce

Reciben este nombre los productos ferrosos que se obtienen al estadopastoso por pudelado, con un contenido de carbono menor del 0,5 %. Es

muy maleable y soldable. Funde a 1.500; pero al rojo (aprox. 700) setrabaja con martillo, soldndose as mismo lo que constituye la verdaderasoldadura autgena. Se le considera como el ms puro de los hierros y renelas propiedades tcnicas que a estos materiales se les debe exigir.

Acero dulce

Son los productos ferrosos que se obtienen por fusin, que puedenadquirir temple, y cuyo contenido de carbono oscila entre el 0,4 y 1,5 %.Funde a 1.400 y son poco maleables. Carece de escorias. Se obtienen porafinado de la fundicin blanca bsica en el convertidor Thomas derevestimiento bsico.

Cuando se obtiene de la fundicin gris silcea se emplea el convertidor Bessemer de revestimiento cido silfico. Para su obtencin conmezclas de fundicin y chatarra, se emplea el horno Martn-Siemens, resultando un afinado por disolucin y algo por oxidacin.

Hierro templado

Se obtiene por el enfriamiento brusco o muy rpido del acero llevado alrojo e introducido despus en un lquido. El acero as obtenido se endurece,

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aumenta su resistencia pero se hace quebradizo. A 750 se templan bien losaceros que contengan hasta el 1 % de carbono.

Hierro recocidoConsiste en calentar uniformemente a una temperatura algo superior

a los 700 al acero, durante media hora aproximadamente, dejando despusenfriar al aire, atenuando los efectos del temple y de su trabajo mecnico.

Hierro revenidoReduce la fragilidad y mejora la resistencia, aumentando, adems, la

elasticidad del acero. Consiste en calentarlo a temperatura menor de 700gradundose segn las piezas a tratar.

Existen, adems, aceros especiales que se obtienen al crisol o en hornoelctrico; tienen mayor alargamiento y se deforman menos con el temple,trabajndose bien en caliente.

PROPIEDADES TECNICAS

Las propiedades tcnicas del hierro son su elasticidad, ductibilidad,forjabilidad, maleabilidad, tenacidad, soldabilidad y facilidad de corte.

ElasticidadEs la propiedad de los cuerpos de recuperar su estado primitivo al cesar

la fuerza que los deforma, si la deformacin no ha pasado de cierto lmite.

La mayor carga que puede resistir en stas condiciones se llama lmitede elasticidad.

DuctibilidadCapacidad de los cuerpos para alargarse en sentido longitudinal, con

virtindose en alambres o hilos; es decir, que pueden alterarse mecnicamente entre lmites muy amplios sin que se rompan.

ForjabilidadPropiedad de variar de forma los metales en estado slido caliente

mediante acciones mecnicas sin prdida de su cohesin.

MaleabilidadPropiedad anterior, pero realizado a temperatura ordinaria.

TenacidadEs la resistencia a la rotura por traccin que tienen los cuerpos debidos

a la cohesin de sus molculas; propiedad que aumenta debido a tratamientos mecnicos adecuados, como el laminado, martillado, etc.

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Soldabilidad

Consiste en unirse dos metales por presin hasta formar un trozo nicorealizndose a altas temperaturas por medio del martillo, soplete, etc.

Facilidad de corte

Es la propiedad de separarse el metal en pedazos por medio de unaherramienta cortante adecuada. En la prctica se realiza por medio de sierras y del soplete.

PROPIEDADES DEL HIERRO EMPLEADOEN LA CONSTRUCCION TABLA 1

Clase delmaterial

Densi-JQJ Mod.elst.

(E)

Alarga-mi 62lt O .

Clase de laspiezas

Clase de Fatig. trab.a a a

Minim. Mxim.

Perfiles laminados en

Traccinflexin 1.100 1.300

elementossimples ycompuestos.

Compresinsoportas 1.100 1.300

ACERO DULCE7,5 2100000 22

Cortadura 800 1.000DE

CONSTRUCCION Tomillos

y remaches

Aplasta

miento

1.600 2.000

Cortadura 800 1.000

Tirantearoscados

Traccin 800 1.000

En general Compresin - 900

Compresin _ 900

FUNDICION 7,25 1000000 -Columnas 5 Trac

cin - 900

En general T

Compre

sin _ 600nd>El

Traccin _ 300

OBSERVACIONES. Las fatigas de trabajo estn expresadas en kilos/cm 2en los perfiles laminados trabajando a traccin o cortadura, slo se tendr encuenta la seccin neta, es decir descontando los agujeros de los taladros.

En barras a compresin se tendr en cuenta toda la seccin.

En los tornillos y remaches, la seccin utilizable es el 0 del agujero, y en los tirantes aterrajados, la seccin del ncleo.


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La densidad aparente vara con la cantidad de carbono que contenganlos diferentes productos siderrgicos, aumentando a medida que disminuye su contenido de carbn.

En la Tabla n. 1 se detallan los pesos del hierro ms empleados en

construccin.

TraccinComo generalmente ocurre con todos los materiales empleados en la

construccin, el acero dulce tiene ms resistencia en el sentido longitudinalde sus fibras que en el transversal. Los datos correspondientes estn indicados en la Tabla n. 1.

Compresin

Es el efecto mecnico que se produce en un cuerpo al que le ha sidoaplicado un esfuerzo, que trata de aproximar entre s a las partculas queintegran un cuerpo. Ejemplo: El esfuerzo a que estn sometidos los soportes en una construccin.

El efecto de traccin es opuesto al de compresin. Los datos correspondientes se hallan en la Tabla n. 1.

Densidad

OXIDACION

El hierro al estar expuesto a los agentes atmosfricos, sobre todo al airehmedo, se descompone formando un xido hidratado.La oxidacin depende del contenido de carbono del material, aumen

tando al disminuir ste; se deduce por tanto, que los aceros sern mspropensos a la corrosin que el hierro dulce.

La limonita y los minerales que la integran son los principales elementos propensos a la oxidacin de los materiales ferrosos.

ORIN

Se denomina as a la capa porosa que acelera la destruccin del hierro,siendo por tanto, necesario establecer los procedimientos adecuados paraevitarla.

REVESTIMIENTOS. SUS CLASES

Antes de proceder a tratamiento alguno, es necesario limpiar el hierrode toda oxidacin por medio de cepillos metlicos, o sometindole al chorro

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de arena, igualmente se puede hacer con cidos, y se denomina decapado;es preciso despus aclararlos con agua de cal y secarlos bien, posteriormente se les tratar con algunos de los sistemas que en este captulo se indican.

Los procedimientos ms empleados son los recubrimientos metlicosobtenidos por inmersin y las pinturas; entre los primeros, figuran:

Galvanizado

Se obtiene recubriendo con una ligera capa de zinc los elementos metlicos. Se emplea, generalmente, para recubrir chapas negras, que recibenel nombre de galvanizadas.

Estaado

Recubriendo con una ligera pelcula de estao, el hierro queda pro

tegido, pero aun siendo pequea las deficiencias en forma de grietas quepueda presentar este recubrimiento, es suficiente para ser atacado nuevamente de oxidacin; por este motivo, no se emplea en la proteccin de loselementos ferrosos en las construcciones metlicas.

Entre las pinturas, destacamos las siguientes:

Pintura al leo

Resulta muy adecuada para proteger al hierro, se da en dos capas a basede aceite de linaza y minio de plomo. La primera capa debe ser fluida para

que no deje bolsas de aire, que al romperse dejaran otra vez al hierro sinproteccin.Es aconsejable que todos los elementos metlicos procedentes del taller

vayan a la obra con la primera capa o imprimacin, dndose la segundaen la obra.

Pintura de cemento al agua

Se obtiene formando una lechada de cemento puro y aplicndose varias capas, tres a cuatro como mximo.

Pinturas asflticas

Se aplica a los elementos que han de quedar enterrados como postes,tuberas, cmaras de cables, etc. Se emplean pinturas a base de asfalto yalquitrn en caliente. En la actualidad se emplean tambin emulsiones asflticas que pueden diluirse con agua y, que una vez secas, son impermeablese inalterables a los agentes atmosfricos.

Debido a la falta de proteccin adecuada, es frecuente ver manchas dexido en los cielos rasos de los forjados de pisos que producen un efecto

deplorable.


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PROTECCION AL INCENDIO

Como revestimiento para proteger al hierro de la accin del fuego, existen varios procedimientos. Uno de ellos consiste en aplicar una tela metlica rodeando al elemento a proteger y cubrindolo despus con una capa

de hormign.Tambin da buen resultado el recubrir con una malla metlica recubierta de un revoco de yeso, aadiendo algn agregado ligero como amianto yvermiculita.

En Estados Unidos se emplea frecuentemente un aislamiento que consiste en proteger los elementos metlicos con placas de arcilla y ladrillosrefractarios y al revoco de yeso correspondiente.

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II. Formas comerciales del hierro

HIERROS PLANOS

Son los hierros elaborados de seccin rectangular y por sus dimensiones se dividen en:

FlejesSon los hierros planos menores de 4 mm de grueso y 200 mm de ancho.

PletinasCuando tienen de 4 a 10 mm de espesor y 200 mm de ancho.

Plano ancho

Perfil de 6 a 20 mm de espesor y 200 a 600 mm de ancho.Se obtienen de longitudes varias, como mximo 12 metros.

Chapa negraSon los perfiles que tienen ms de 600 mm de ancho. Existen tres ti

pos: fina, mediana y gruesa. Fina, cuando tiene de 04 a 27 mm de espesor, ancho 1'25 metros y 250 a 5 metros de longitud. Mediana y gruesa,cuando estn comprendidas entre 3 a 35 mm de espesor, 1 a 260 metrosde ancho y 5 a 16 metros de longitud.

Chapa galvanizada lisaRecibe esta denominacin, la chapa negra recubierta con una ligera

capa de cinz, tiene de 04 a 27 mm de espesor y sus dimensiones normales1 x 2 metros. Como medidas extraordinarias se suministra de 1'20 X 240metros.

Chapa galvanizada onduladaSon las que tienen una ondulacin en forma parablica y se emplean

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para las cubiertas; sus caractersticas quedan definidas por su longitud deonda, altura de la misma y el ancho til. Se fabrican en las siguientesmedidas: 76 X 24 X 760; 90 X 24 x 810; 105 X 23 X 840; y 130 X 35X 780 mm su longitud ms corriente es 2 metros y su espesor oscila en

tre 06 y 2 mm.Chapa estriada

Es la que tiene una de las caras de la chapa con estras en relieve enforma de rombo, de 2 y 5 mm de ancho; sus espesores, son de 5 a 10 mm.,sus anchos, de 750 a 1.200 mm y su longitud de 3 a 6 metros.

Chapa desplegadaSon las chapas recocidas, las cuales llevan cortes al tresbolillo y, esti

rado en forma de malla romboidal.

Se emplea como armadura en piezas ligeras de hormign, para revestimientos como elementos de sujecin del revoque y tambin para verjas delos vallados.

PERFILES LAMINADOS

Al acero cpn pequeo contenido de carbono que no admite el temple,es lo que vulgarmente se llama perfil laminado.

Se obtiene por laminacin de aceros suaves soldables. En el comerciose les designa por la forma de su seccin, altura y ancho. Sus dimensiones

se expresan en milmetros, fabricndose de 4 a 16 m de longitud.

Hierro en nguloPueden ser de lados iguales y desiguales (fig. 2), los desiguales tienen

sus lados en la relacin 1 : 1, 5 1 : 2 como mximo.

Se fabrican desde 15 a 150 mm los de lados iguales; y desde 25 X 15

hasta 150 X 75 mm para los de lados desiguales.

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Hierro en T un ala

Entre sus dimensiones se cumple lo siguiente: (fig. 3) h = b; r = e;r

r = r = ------; midindose los espesores a 0,5h y 0,25b. Siendo h y b res-

4pectivamente la altura y ancho del perfil.

20 X 20 100 X 100Se fabrican desde---------------a --------------------mm. Tambin existen los

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denominados de ala ancha; es decir, cuando b es mayor que h, y se fa-100 X 55 100 X 75brican desde ----------------- hasta ; cuyas cifras representan

8 8respectivamente la anchura, altura y espesor del perfil.

Hierro en doble T

Son los elementos ms empleados en la construccin, para formacinde suelos, venas, soportes, etc. (fig. 4).

Se fabrican desde 80 a 500 mm de altura; sus caractersticas de formacin son las siguientes: r = e; r = 0,6e; con una inclinacin de lasaletas del 14 %. El espesor como indica la figura se mide en la aleta a unadistancia igual a 0,25b y es igual a t = l,5e.

Hierro en doble T de ala ancha

Su caracterstica principal (fig. 5), es el que la altura es igual a la base(h = b) y las aletas tienen una inclinacin del 9 %, fabricndose de140 X 140 x 8,5 a 220 X 220 X 10,5 m m .

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Figura 5 Figura 6

t

Figura 7

Hierros en U

Este perfil (fig. 6), es otra de las formas comerciales del hierro ms

empleadas en la construccin, sobre todo en la formacin de soportes compuestos. Sus caractersticas quedan definidas por las siguientes condicionesr

entre sus dimensiones: t = r; r = ------2

Se fabrican de 80 a 300 mtn de altura.

Hierros redondos

Son (fig. 7) los empleados en la construccin para el hormign armado,

fabricndose de 3 a 50 mm; se suministran todos los dimetros de 5 a12 mm, y a partir del 12 los pares y los mltiplos de 5; es decir, 12, 14,15, 16, 18, 20, 22, 24, 25, 26, etc. Recordaremos que estos perfiles hande ser de acero dulce o semiduros; ya que deben poseer las cualidades deelasticidad y resistencia y no ser frgiles. Generalmente, hasta 6 mm sesirven en rollos de unos 20 metros de longitud, el resto en madejas de 5 a10 metros.

Hierros o perfiles especiales

Existen los denominados de media caa, pasamanos lisos, pasamanoscon filetes, medios redondos, cuadrados de 5 a 200 mm , hierros Zors,carriles, etc.

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III. Uniones de los elementosmetlicos

GENERALIDADES

Siendo necesario las uniones para obtener los diversos elementos metlicos empleados en la construccin, ya porque estos elementos no tenganla longitud requerida (como los tirantes de una percha, viga, etc.) es

preciso establecer los empalmes o uniones necesarios, realizados de suerteque estas uniones transmitan bien los esfuerzos a los que debern estarsometidos; es decir, que las uniones no pueden ser puntos dbiles, sinoque estarn de tal forma dispuesta, que se puedan garantizar contra losesfuerzos que han de soportar.

CLASES DE UNION

Las uniones o empalmes pueden ser atornilladas, roblonadas y soldadas,segn el procedimiento con que se realicen stas.

MEDIOS AUXILIARES

Reciben esta denominacin los elementos metlicos necesarios para es

tablecer las diferentes uniones como son los roblones, tornillos, cartelas,presillas, y el cordn de soldadura; con los que se obtendrn los diferentesnudos rgidos o articulados de los entramados, segn los casos de sustentacin.

Roblones

Es el elemento metlico formado por una clavija o clavo de hierro, deforma cilindrica, provisto de una cabeza en uno de sus extremos, que

despus de colocado en su sitio ha de formar otra cabeza en el extremo25


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Figura 5 Figura 6

t

Figura 7

Hierros en U

Este perfil (fig. 6), es otra de las formas comerciales del hierro ms

empleadas en la construccin, sobre todo en la formacin de soportes compuestos. Sus caractersticas quedan definidas por las siguientes condicionesr

entre sus dimensiones: t = r; r = ------2

Se fabrican de 80 a 300 mtn de altura.

Hierros redondos

Son (fig. 7) los empleados en la construccin para el hormign armado,

fabricndose de 3 a 50 mm; se suministran todos los dimetros de 5 a12 mm, y a partir del 12 los pares y los mltiplos de 5; es decir, 12, 14,15, 16, 18, 20, 22, 24, 25, 26, etc. Recordaremos que estos perfiles hande ser de acero dulce o semiduros; ya que deben poseer las cualidades deelasticidad y resistencia y no ser frgiles. Generalmente, hasta 6 mm sesirven en rollos de unos 20 metros de longitud, el resto en madejas de 5 a10 metros.

Hierros o perfiles especiales

Existen los denominados de media caa, pasamanos lisos, pasamanoscon filetes, medios redondos, cuadrados de 5 a 200 mm , hierros Zors,carriles, etc.

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III. Uniones de los elementosmetlicos

GENERALIDADES

Siendo necesario las uniones para obtener los diversos elementos metlicos empleados en la construccin, ya porque estos elementos no tenganla longitud requerida (como los tirantes de una percha, viga, etc.) es

preciso establecer los empalmes o uniones necesarios, realizados de suerteque estas uniones transmitan bien los esfuerzos a los que debern estarsometidos; es decir, que las uniones no pueden ser puntos dbiles, sinoque estarn de tal forma dispuesta, que se puedan garantizar contra losesfuerzos que han de soportar.

CLASES DE UNION

Las uniones o empalmes pueden ser atornilladas, roblonadas y soldadas,segn el procedimiento con que se realicen stas.

MEDIOS AUXILIARES

Reciben esta denominacin los elementos metlicos necesarios para es

tablecer las diferentes uniones como son los roblones, tornillos, cartelas,presillas, y el cordn de soldadura; con los que se obtendrn los diferentesnudos rgidos o articulados de los entramados, segn los casos de sustentacin.

Roblones

Es el elemento metlico formado por una clavija o clavo de hierro, deforma cilindrica, provisto de una cabeza en uno de sus extremos, que

despus de colocado en su sitio ha de formar otra cabeza en el extremo25


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Figura 8 Figura 9

opuesto e igual a la otra al ser remachado. La cabeza puede ser plana, avellanada y de gota sebo (fig. 8). El remachado se hace por medio de laestampa doile y la contraestampa o sufridera; en la industria, esta operacin se hace con los roblones en caliente (fig. 9).

Se fabrican de 10 a 28 mm aumentando de 3 en 3 mm a partir de10 mm.

Tornillos

Los empleados en las estructuras metlicas, estn formados por unaclavija cilindrica, provista de una cabeza en un extremo, adems de unfileteado para ser roscado por el otro extremo que tambin va provisto deuna tuerca.

Se fabrican desde 1/4 de dimetro.

Cartelas

Son los elementos de hierro plano que sirven de elemento de unin

para las diferentes barras que integran los nudos de las cerchas de lascubiertas, o de cualquier otro sistema reticulado.Tambin se emplean para formar los apoyos de las vigas en los soportes.

Presillas

Bajo esta denominacin se conocen a los hierros planos rectangulares,que se emplean para formar los soportes compuestos destinados a impedirla flexin lateral o pandeo de los mismos. Pueden sujetarse a los perfiles delsoporte por medio del roblonado o el cordn de soldadura.

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29/177

UNIONES ROBLONADAS

Las que se realizan por medio del empleo de los roblones. Los dimetrosde los remaches se toman 1 mm menor que el dimetro del remache; puesal ser remachadas deben llenar perfectamente la holgura anterior. Esto se

cumple cuando los espesores de los elementos a unir, es menor que 4d pararemaches de dimetro inferior a 17 mm y no excede de 5d para dimetrosmayores. Siendo d el dimetro del robln.

El Prontuario de Altos Hornos, aconseja, en funcin de la chapa msdelgada a unir, lo siguiente:

Espesor de la chapa en mm 4-5 6-7 8-10 11-13 14-18 mayor de 18Dimetro del agujero en mm 14 17 20 23 26 29

Aunque no vamos a entrar en conocer las operaciones previas necesarias

para el empleo de los diferentes perfiles empleados en las estructuras metlicas, de forma resumida diremos lo que sigue: las operaciones preparatorias son el enderezado, para los perfiles cuando sea preciso enderezarlos;se necesita calentarlos y luego se les golpea con el martinete para ejecutardicha operacin.

El taladro, se hace por medio de punzonadora, el taladro as, es instantneo por golpe. Tambin se emplean las mquinas taladradoras paradejar los orificios limpios de rebordes, emplendose para esta operacin lafresadora.

27


30/177

Se denomina gramil la distancia medida desde el borde o eje del perfil, segn su clase, en donde debe hacerse el taladro en los perfiles laminados. Para perfiles mayores de 100 mm hay dos lneas de gramil; generalmente se les designa con la letra w. Los pasos o distancias entre los

diferentes remaches son los que se indican en la fig. 10.t = 2,5 3 da = 2 2,5 db = 1,5 2 d

Estos datos los encontrar el lector en cualquier prontuario de las casasfabricantes de los perfiles, as como para algunos de los casos ms corrientes en la Tabla n. 2.

RESISTENCIA DE LOS ROBLONES TABLA 2

AgujeroFatiga de trabajo adm .

Keaitencia,en toneladas de un robln. Se calcular el

robln al aplaatamiento cuandoel espesor sea;

0 Scccin

F2 Cortad. Aplast, Simplecort .

Doblecorta

Aplast.e=1 c i q .

11 0 , 9 5800 1 .6 0 0 0 ,7 6 0 1 ,5 2 0 1 ,7 6 0 Simple

( 1 )

4,32

Doble( 2 )

8 , 6 41 . 0 0 0 2 . 0 0 0 . 0 , 9 5 0 1 .900 2 , 2 2 0

14 1 . 5 4I

800 1 .6 0 0 1 ,2 3 2 2 , 4 6 4 2,2405 , 5 0 1 1 , -

1 .0 00 2 .0 0 0 1 . 5 4 0 3 , 0 8 0 2 , 8 0 0

17 2 , 2 7800 1 .6 0 0 1 .8 1 6 3 ,6 3 2 2 ,7 2 0

6 , 6 8 1 3 , 4 01 .0 0 0 2 .0 0 0 2 . 2 7 0 4 .5 4 0 3 ,4 0 0

2 0 3 , 1 4800 1 . 6 0 0 2 . 5 1 2 5 . 0 2 4 3 , 2 0 0

7 , 8 5 1R 70

1 .000 2 .0 0 0 3 .1 4 0 6 . 2 8 0 4 , 0 0 010 | i

2 3 4 , 1 5 800 1 . 6 0 0 3 . 7 2 0 7 . 4 4 0 3 . 6 8 0 9 , 0 3 1 8 , 0 11 .0 0 0 2 . 0 0 0 4 . 1 5 0 8 . 3 0 0 4 . 6 0 0

2 6 5 , 3 1800 1 . 6 0 0 4 . 2 4 8 8 . 4 9 6 4 . 1 6 0

1 0 ,2 2 0 ,41 .0 0 0 2 .0 0 0 5 .3 1 0 1 0 .6 2 0 5 . 2 0 0

UNIONES ATORNILLADAS

Se realiza esta unin cuando los elementos a unir adquieren grandesdimensiones para su transporte a obra, o por la dificultad de las uniones

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para ser realizadas mediante el roblonado o la soldadura. Tambin cuandoel espesor de la junta a unir es mayor que 4d, siendo d el dimetro delrobln.

En este sistema de unin, el dimetro del agujero y el del tornillo soniguales. Los ensayos realizados con esta clase de uniones indican que son

inferiores al 80 % de la resistencia cuando la unin se hace roblonada;por eso se toman coeficientes de trabajos para los tornillos menores que losempleados para los roblones.

En la Tabla n. 3 pueden verse las caractersticas de resistencia de lostornillos corrientes.

El paso de los tornillos debe ser 3,5 4d; para que puedan ajustarsebien todos los tornillos con la llave en su montaje.

RESISTENCIA DE LOS TORNILLOS CORRIENTES TABLA 3

Agu.0

Am/^.

TORNILLOSFatiga de trabajo Kg/cm2

Resistencia,en toneladas de un remache.

Se calcularel tornillo aaplas.contralus paredescuLindo al es

pesor de la*chapa sea:

0nomtn.pulg.

0eep.mm .

Secc.esp.en *

Cort. Aplast. Simplecort.

Doblecort.

Aplast.e=1 cm.

14 i" 12,7 1,27 800 1.600 1,016 ?,032 2,030(1)

6,27(2)12,5

17 5/8" 15,9 1,98 800 1.600 1,584 3,168 2.540 7,78 ' 15,6

20 3/4 19,1 2,85 800 1.600 2.280 4.560 3.060 9,33 18,7

23 7/8" 22,2 3.88 800 1.600 3.104 6.208 3.550 10,9 21,8

26 1" 25,4 1 5,07 800 1,600 A.056 8.112 4.060 12,5 25,-

29 1 1/8" 28,6 6,41 800 1.600 5.128 10.256 4.580 14,- 8,-

UNIONES SOLDADAS

Modernamente, casi todas las estructuras metlicas, unen sus diversoselementos por medio de las soldaduras, que respecto de las uniones roblo

nadas y atornilladas tienen evidentes ventajas: mayor garanta de seguridady solidez, economa en mano de obra y material, y menor volumen de laspiezas (fig. 11).

Con este sistema, las antiguas piezas de fundicin que antes quedabanintiles al romperse, ahora aumentan la duracin de su empleo al poderunirse mediante la soldadura.

La soldadura consiste en la unin mediante el calor de dos elementosmetlicos para que formen una sola pieza, con suficiente resistencia y queno presente solucin de continuidad.

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Figura 11

Existen varios procedimientos; cuando se hace mediante otro metalo aleacin ms fcilmente fusible, se denomina soldadura comn o heterognea.

El calor lo proporciona la corriente elctrica o el soplete oxdrico.Se denomina soldadura autgena, la unin de dos elementos mediante

el calor, sin la intervencin de materiales extraos, tambin cuando elmetal de aportacin es de la misma clase que los metales bases; realizndose con el soplete oxdrico o la soldadura elctrica.

El soplete oxdrico est formado por un dardo, en el que se combinan

adecuadamente el oxgeno y el acetileno.Las soldaduras deben hacerse a altas temperaturas, aun tratndose demetales de bajo punto de fusin; pues al disminuir el tiempo de su realizacin se evitan prdidas de calor, ya sea por conductibilidad, convecciny radiacin.

La soldadura autgena puede alcanzar una temperatura de 3.000 y laelctrica de 3.500; con cualquiera de estas fuentes de calor, que se concentran en espacios reducidos, se obtiene rpidamente su mxima produccin de calor.

Como consecuencia del calor producido, se originarn alteraciones en

el hierro en forma de dilatacin primero, y como contraccin despus;dando lugar a deformaciones en las piezas, si estas soldaduras no se hacencon personal especializado o si no se da posteriormente el tratamientotrmico o mecnico, que sea necesario.

Es importante saber que cuando el soplete oxiacetilnico, tiene excesode acetileno, por no estar bien graduado; y en la soldadura elctrica sehaga con una barra de carbn como electrodos, se producirn carburacionesen las piezas, generalmente nocivas en ambos casos.

Las varillas del metal de aportacin para la soldadura oxiacetilnica sonvarillas cilindricas de metal sin revestimiento, su espesor depender delde las piezas a unir.

30


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/C^fYTTl

0 A

P : PIEZA A SOLDAR D * DINAMO

go

T = TRANSFORMADOR

V * V O LT IME TR O

P t A= AM PERIMET RO

Px REOSTATO

E-etcraooo

Figura 12

En la soldadura elctrica, a la varilla del metal de aportacin se le denomina electrodo, y estn formadas con una capa ms o menos gruesa dematerias desoxidantes y aislantes.

Para realizar las soldaduras es preciso tener un circuito elctrico (figura 12). El voltaje empleado es de 20 a 30 Voltios.

PREPARACION DE LAS PIEZAS A UNIR

Para realizar una buena soldadura, se precisa, adems de conocer lanaturaleza exacta de la obra; saber preparar en condiciones adecuadas laspiezas que han de soldarse.

Las superficies de las juntas han de limpiarse de una manera apropiadapor medio de la lima y el buril, de toda oxidacin.

Por otra parte, ser necesario preparar los extremos de las piezas a unirsegn el espesor de stas, los achaflanados necesarios para que penetren

bien por ellas el material de aportacin, y se obtenga una soldadura compacta. Cuando el espesor de las piezas lo requiera se soldar por ambos

lados.60

Figura 13 Figura 14

31


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Soldadura a topeCuando se enfrentan dos piezas sin ninguna preparacin de sus bordes,

y el espesor de las chapas no excede de 4 mm (fig. 13).

Soldadura en V

Se emplea para espesores de chapa comprendidos entre 4 y 8 mm(figura 14).

Soldadura en XEs la empleada cuando los espesores de la chapa varan entre 8 y 12

milmetros (fig. 15). Es ms conveniente que la anterior; pues su disposicin simtrica le hacen ms favorable para el pandeo o alabeo de las

piezas. Tambin por ser necesario menos material de aportacin en estaclase de soldadura.

Soldadura en copaSe emplea cuando los espesores de la chapa son mayores de 12 mm

(figura 16).

POSICION DE LAS PIEZAS A UNIR

Por la disposicin de las piezas a unir entre s, se denominan estasuniones a tope, frontal, lateral, en ngulo, en T.

6 0

Figura 15 Figura 16

Unin a tope

MiJ- Figura 17

Se denomina as cuando los esfuerzos a que estn sometidas las piezas se transmiten a travs de la unin(figura 17).

Unin frontalCuando los esfuerzos que transmiten la unin son normales a los cordo

nes de la soldadura (fig. 18).

32'


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Figura 18 Figura 19

Unin lateralCuando es paralela a los esfuerzos que transmiten las piezas. La unin

se hace con puntos intermitentes de soldadura (fig. 19).

Figura 20

Unin en nguloLa posicin del ngulo puede ser recto o agudo; recomendndose el

empleo de ngulos mayores de 60 (fig. 20, convexo, plano y cncavo).La dimensin a, se denomina grueso del cordn de soldadura; dicha

dimensin interviene en los clculos de las piezas soldadas.

Unin en TSe diferencia de las de ngulo enque aqu el cordn de soldadura sehace por ambos lados (fig. 21).

El cordn de soldadura, puede serconvexo, plano y cncavo.

Tambin puede ser el cordn continuo y por puntos (variante, corres

pondiente y alternado) (fig. 22).Generalmente, cuando los esfuer

zos sean normales a las uniones, los

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TABLA 4

EMPALMES DE

ROBLONADOS

+ ! -+-4 t.; t. r_r~ r-i----------

!r h

t

p = p+

E M P A L M E S D E

S O L D A D URA S

D

* i , .

i m i ;

~ zr

FORRO


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TABLA 5

EMPALMES DE

ROBLONADOS

HTttL -=I H i t H }

m a

1 1--h 7,v+--------- ^TfJT' J

A__i! __Ar

E M P A L M E S D E

SOLDADURAS

LL=X=

eb -------

^ r ~ i i

n n

SECCION A-A


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Correspondiente Al t ern ad a Var iante

Figura 22

cordones de soldadura han de ser de cordn continuo, y por puntos cuandolos esfuerzos sean paralelos.

Es importante para hacer una buena soldadura, conservar de una manera uniforme la disposicin del dardo del soplete y la varilla del metal deaportacin y que se mantengan ambos en un mismo plano, y que respectodel plano de trabajo y en posicin invertida mantengan ngulos de 40 50

para el dardo y 30-40 para la varilla de aporte, con relacin a dichoplano.

La verdadera unin por soldadura, en los diferentes casos, se formacon el metal de aportacin y el que se funde de las piezas, consiguindosede esta forma, una buena unin.

La posicin ms adecuada para soldar es poniendo el material de aportacin por arriba y las piezas a unir por debajo. Cuando se hace al contrario, se llama soldadura de cabeza.

En las Tablas 4 y 5 pueden verse diferentes empalmes por roblonado ypor soldadura.

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IV. Estructura metlica

GENERALIDADES

Es el conjunto de los elementos fundamentales de una construccin,ordenados y orientados adecuadamente, paralela y normalmente a la fachada formando un conjunto monoltico; estos elementos principales sonlos pilares y las vigas.

SOPORTESSon los elementos verticales de las estructuras, los cuales estn some

tidos a las cargas de los colocados sobre l, muros y forjados correspondientes.

! Segn que lleven uno o varios perfiles simples en su formacin, se lesL denomina simples o compuestos (fig. 23).

Los elementos que constituyen los soportes son la basa, fuste o caa y capitel.

La basa est formada por un palastro de asiento que transmite las cargasal terreno que resiste, unindose al fuste mediante palastros y angulares.

La formacin del capitel es anloga a la de la basa pero invirtiendosus elementos.

Cuando se hace roblonada la basa, las cabezas de los roblones irnenrasadas con el palastro de asiento.

El fuste est constituido por el perfil o perfiles laminados, segn laclase de soporte.

Se hacen, generalmente, para dos pisos de altura, pues de exceder deesta dimensin, su montaje en obra resultara costoso.

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+ : 1

p : B * BASE F r F O S T E

C * C A P I TE L

P * P R E S I L L A

Figura 23

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Los empalmes de los soportes sesitan entre el grueso de los forjadosde piso para que queden ocultos (figura 24), pues no sera constructivoel realizarlo de otra forma. Los per

files ms empleados generalmente, sonel P.N.I. y el P.N.U.Tambin se emplean con frecuen

cia los hierros angulares.Cuando son soldados pueden for

marse con palastros y angulares unidos mediante la soldadura, obtenindose secciones ligeras, pero con un

j*ran momento de inercia; favoreciendo por tanto, la resistencia al pandeo

4e estos elementos.Las presillas son los elementos queunen los perfiles de los soportes, queimpiden su pandeo, hacindolos trabajar conjuntamente.

I ACEAS

Recibe este nombre la pieza horizontal de la estructura, generalmente

situada entre pilares, que sirve para fijar la separacin de los pisos de unaconstruccin al tiempo que sirve de apoyo a las viguetas de los suelos.Las jcenas pueden ser perfiles simples, vigas compuestas de alma llena,vigas de cajn, vigas de celosa, de perfiles laminados reforzados, etc. queestudiaremos cada uno separadamente.

Las viguetas para la formacin de los suelos se sitan* generalmente,a una distancia entre s, comprendida entre 0,70 y 1 metro.

DINTELES O CARGADEROS

Corresponde esta denominacin a los elementos metlicos horizontales,con sus extremos apoyados directamente sobre los muros, de poca o granluz destinados a soportar el peso de los muros y forjados superiores.

Ejemplo: Las vigas en los huecos de fachada (ventanas, balcones) y lasvigas de planta baja para los huecos de los comercios, que en ocasionesson de gran luz (distancia entre apoyo).

Para los de gran luz se forman de una manera anloga a lo indicadopara las jcenas. Se pueden hacer por medio de uniones roblonadas o soldadas, cuando se emplean vigas compuestas de alma llena.

1______ 1i 4. ^ 1

1 ' * ! 1// FORJADO

Figura 24

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VIGAS COMPUESTAS DE ALMA LLENA (Roblonadas)

Son las formadas por el acoplamiento de varios perfiles laminados(fig. 25). Estos son, generalmente, un alma, varias platabandas (comomximo) en cada cabeza y 4 angulares; estos pueden ser de lados iguales

o desiguales, y se emplean cuando la unin se hace roblonada.

Figura 25

El grueso de las platabandas y los angulares empleados han de ser igual

o menor que 3 veces el dimetro del robln empleado; el vuelo de lasplatabandas, y 3,5d cuando sean varias. Esta dimensin se contar desdeel eje del dimetro del agujero del robln a la parte ms saliente de lasplatabandas. Desde la extremidad del angular a la parte ms alejada de laplatabanda habr una distancia igual o mayor que 5 mm.

Otro de los elementos importantes que entran en la formacin de estasvigas son los enderezadores, que tienen por misin dar rigidez al alma,al mismo tiempo que impedir el pandeo de la misma, sobre todo en la

parte comprimida de la viga.Se colocan principalmente en los apoyos o cerca de ellos, tambin en

los lugares de la viga sometidos a cargas concentradas aisladas; en laprctica se sitan espaciados regularmente a lo largo de la viga, a unadistancia entre s, comprendida entre s = h + 1,5 h siendo h la altura dela viga.

Van roblonados al alma mediante forros interpuestos, para salvar elespesor de las alas de los angulares, sobresaliendo de 1,5 a 2,5 cm delancho de los angulares empleados como enderezadores.

La altura de la viga vendr dada por necesidades del proyecto; supeditando los clculos a esta condicin establecida, de no existir stas, la

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altura se tomar entre 1/10 y 1/20 de la distancia entre apoyos, tomandocomo trmino medio 1/16 aproximadamente.

El grueso del alma se tomar de acuerdo con lo siguiente:

El grueso de las platabandas se tomar igual o un poco mayor que elelegido para el alma.

Con relacin a los angulares es importante saber que, los de lados desiguales sern ms convenientes que los de lados iguales, pues a igualdadde seccin aquellos dan mayor momento de inercia; se escogern en todos

los casos de forma que pueden emplearse roblones de 20 mm como mnimoEl paso o distancia entre los roblones para el cordn comprimido ser:

pe = 6d -- 8d y para el cordn extendido del alma pe = 8d -* lOd

Como momento de inercia neto, se torna el 85 % del momento deinercia bruto, para tener en cuenta los taladros hechos en ella para angulares, cubrejuntas, etc.

El paso de los roblones en los enderezadores se toma entre 6d y lOd,siendo d el dimetro del robln.

Con este procedimiento se pueden obtener vigas en forma de doble T,etc., la disposicin es parecida a las ejecutadas por medio de unionesroblonadas; pues pueden emplearse platabandas para la formacin desus cabezas. En este sistema se suprimen los angulares que emplebamosen el sistema de unin anterior, para el alma y las platabandas; ya que

en este sistema la unin del alma y la platabanda se lleva a cabo mediantela soldadura.Este sistema permite, partiendo de una altura establecida, y de un

momento flector tambin conocido, el compensar con platabandas soldadas al alma para obtener el momento de inercia necesario.

El nmero de platabandas a emplear, ha de ser como en el caso delas vigas roblonadas, 3 como mximo.

Con este procedimiento tambin es preciso el empleo de los enderezadores para evitar el pandeo del alma, disponiendo como en el caso anterior, pero adoptando aqu la forma que indica la figura 26. La separacinentre enderezadores varia entre h y l,5h; siendo h la altura de la viga.

Hasta 6 m de luzHasta 10 m de luzMayores de 10 m

8 mm10 mm12 mm

VIGAS COMPUESTAS DE ALMA LLENA (Soldadas)

41


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Mim i m u n

Figura 26 Figura 27

Como en las vigas roblonadas las caractersticas de los gruesos para elalma y platabandas pueden tomarse anlogas a lo especificado anteriormente.

Cuando el enderezador sea de la forma de la figura 27 debe evitarseel soldarse con la cabeza o cordn extendido, siendo conveniente el dejar

una cierta holgura, para que la parte extendida trabaje adecuadamente.Los enderezadores, en cualquier sistema, pueden colocarse enfrentadoso contrapeados.

Para prevenir el pandeo del ala en el cordn comprimido, en algunoscasos se sueldan pequeas cartelas al ala y alma de la viga, y cuyas di-

(i ) (2 ) (3) (4)

Figura 28

42


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mensiones entre los lados de dichas cartelas estn en la relacin 1 : 2;y

es decir, x = ------.2

A continuacin, indicamos las diferentes posiciones (fig. 28) que pueden tomar las platabandas en las vigas soldadas.

VIGAS DE CELOSIA

Es la formada por dos cordones, y una ordenacin adecuada de diagonales y montantes que sirven de unin a los citados cordones.

En general, cualquier viga triangulada recibe esta denominacin.

Los cordones superior e inferior se forman corrientemente por dos angulares, y las diagonales por angulares o hierros planos (fig. 29).

Las diagonales trabajando a compresin se formarn con dos perfilessimples y las sometidas a traccin con uno. La zona de los apoyos se refuerza con un palastro y dos angulares unidos entre s.

Existen varios tipos caractersticos como son la viga HOWE (fig. 30),en la que sus diagonales D trabajan a compresin y los montantes M atraccin.

43


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La viga puente (fig. 31) se caracteriza porque los esfuerzos a que estnsometidos, tanto sus diagonales como sus montantes, estn invertidos conrelacin a la anterior.

Es caracterstico en esta clase de viga, el que sus elementos, segn

nos acercamos al centro, los esfuerzos a que se hayan sometido son cadavez mayores.

La viga WARREN (fig. 32) se caracteriza porque sus barras entre loscordones superior e inferior son todos inclinados (diagonales).

Todas estas vigas se emplean para salvar grandes luces e incluso parala formacin de puentes.

Para estos elementos, como altura se suele tomar la distancia entrelos centros de gravedad de los cordones, h = 1/7 1 a 1/10 1; siendo 1 laluz de la viga.

Para la formacin de las mismas, se toman para las barras comprimidasdos perfiles simples y para las estiradas uno; excepto el cordn estiradoque por razones constructivas tambin se hacen con dos de forma simtrica con el cordn comprimido. En estos tipos de viga cabe tambin lasdisposiciones del roblonado o soldadura.

VIGAS ARMADAS DE CAJON

Son las vigas compuestas por dos almas, cuatro angulares y comomximo tres platabandas en cada uno de los cordones. Se emplean en

cargaderos de gran importancia por adaptarse muy bien a dar un apoyo44


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Figura 33 Figura 34

adecuado a los muros. Para pequeas dimensiones, las almas se puedenformar con perfiles simples de U (fig. 33).

VIGAS DE PERFILES LAMINADOS, REFORZADAS

El refuerzo en estas vigas puede hacerse de dos formas: una, reforzando las cabezas del perfil simple con platabandas (soldadas o roblonadas), y la otra, cortando al hilo del alma del perfil simple e intercalandoel palastro necesario del mismo espesor que el del perfil cortado; esteltimo caso se realiza generalmente por medio de la soldadura.

En estas vigas, se intercalarn los enderezadores necesarios cuandolas circunstancias lo requieran, como ya hemos indicado antes.

Hacemos notar que en la disposicin de la figura 34, manteniendoaparentemente su altura, el momento de inercia aumenta considerablemente y, con ello, su resistencia mecnica, siendo esta solucin empleadamuy frecuentemente como cargaderos en los huecos de los establecimientos comerciales en que la altura ha de ser muchas veces limitada por diversas circunstancias.

En las Tablas nms. 6, 7, 8 y 9 presentamos las caractersticas y dimensiones de los perfiles laminados ms frecuentemente utilizados en estructuras de hierro.

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TABLA 6

A L T O S H O R N O S D E V I Z C A Y A

I NORMAL

P e r f i l

I

D i m e n s i o n e s e n m m S e c c i n

A

c m s

P e s o

P

K g / m .

w

m m

A g u j e r o

d i

m m

! S e c c i n

n e t a

A

m m

h b e = r e l r

8 8o 42 3-9 5.9 2,3 60 7.58 5 , 9 5 22 _ __

1 0 I O O 50 4.5 6,8 2,7 75 10,6 8 , 3 2 26 1 2 120 58 5.1 7.7 3.! 90 14,2 1 1 , 2 30

14 I 4 O 66 5-7 8,6 3,4 [09 18,3 1 4 , 4 34 I I 14,616 I60 74 6,3 9,5 3,8 125 22,8 1 7 , 9 38 1 4 17,517 * I 75 80 10,0 r2,o 5,0 130 36,0 2 8 , 4 42 1 4 29.318 180 82 6,9 10,4 4.1 142 27.9 2 1 , 9 44 14 2 2 , 22 0 2 0 0 9 0 7.5 n .3 4,5 159 33.5 2 6 , 3 4 6 17 25,9

22 2 2 0 9 8 8 , 1 1 2 , 2 4.9 175 39,6 3 1 , 1 52 17 31,424 2 4 O 106 8.7 r3.t 5,2 1 9 0 46,1 3 6 , 2 56 17 37.325 * 2 5 O 1 1 0 1 0 , 0 II .7 5,4 2 0 0 49,5 3 8 , 8 58 2 0 4 , i26 2 6 0 11 3 9 , 4 14.1 5.6 2 0 8 53,4 4 1 , 9 58 2 0 4 2 , 228 2 8 0 1 1 9 1 0 , 1 15.2 6,1 2 2 5 61,1 4 8 , 0 6 2 2 0 4 9 , 130 3 0 0 125 i o , 8 1 6 , 2 6,5 2 4 0 69,1 5 4 , 2 6 4 2 0 5 6 , 2

32 3 2 0 13 1 11,5 17,3 6 , 9 257 77.8 6 1 , 1 70 2 0 6 4 , 234 34 O 13 7 1 2 , 2 1 8 , 3 7.3 2 7 4 8 6 , 8 6 8 , 1 74 2 0 72.536 3 6 0 14 3 13.0 19,5 7,8 2 9 0 97,i 7 6 , 2 74 23 79,338 3 8 0 1 4 9 I 3 . 7 20,5 8 , 2 306 1 0 7 8 4 , 0 8 0 23 8 8 , 540 4 O O 1 5 5 1 4 , 4 2 1 , 6 8 , 6 3 2 3 1 1 8 9 2 , 6 8 4 2 3 9 8 , 5

42 i /2 425 163 15,3 23,0 9,2 343 1 3 2 1 0 4 8 6 2 6 1 0 845 4 5 0 1 7 0 1 6 , 2 24>3 9,7 363 1 4 7 1 1 5 9 2 2 6 1 2 247 V, 475 1 7 8 1 7 , 1 2 5 , 6 1 0 , 3 384 1 6 3 128 9 6 2 6 13 750 500 185 l 8 , 0 2 7 , 0 10,8 4 0 4 1 8 0 141 I O O 2 6 152

Especial.46


49/177

TABLA 6 (Continuacin)


h W

L - W S-U-4i nI NORMAL ->[df r

> e1

i

Referido al eje XX Referido al eje Y~-YRx Perfil

I* Rx X K Rxn ly Ry h Ry Icm* cm cm cm* cm cm* cm1 cm om* cm3

77,8 19,5 3,20 _ __ 6,29 3,oo 0,91 6,50 817 1 34,2 4,or 12,2 4,88 1,07 7,01 10328 54,7 4,81 --- 21,5 7.41 1,23 7,38 12

573 81,9 5M 411 58,7 35.2 10,7 1,40 24,0 7,27 7,65 14935 117 6,40 635 79,4 54.7 14,8 1,55 34.8 9.40 7,91 16

I541 176 6,54 1099 129 158 39,5 2,09 127,2 31.8 4,45 17 *1450 161 7.20 1040 116 8l,3 19,8 1,71 52,8 12,9 8,13 182140 214 8,00 1460 146 r i7 26,0 1,87 74.8 16, 8,23 20

3060 278 8,80 2180 198 162 33,1 2,02 105 21,4 8,40 224250 354 9,59 3120 260 221 4i,7 2,20 150 28,3 8,49 244679 374 9,72 3400 272 245 44,5 2,22 165 30,0 8,40 25 *5740 442 o,4 4040 3 288 51,0 2,32 190 33.7 8,67 267590 542 11,i 5480 391 364 61,2 2,45 245 41 . i 8,86 28

9800653

n ,97200 480

45172,2 2,56

31 5 50,49,04 30

12510 782 12,7 9390 587 555 84,7 2,67 38 4 58,6 9,23 3215700 923 13,5 11980 70 5 674 98,4 2,80 473 69,1 9,38 3419610 1090 14,2 14450 803 818 114 2,90 567 79.3 9,56 3624010 1260 15.0 18010 948 975 131 3,02 67 i 90,0 9,62 3829210 1460 15,7 22220 IIIO 1160 149 3,13 806 104 9,78 40

36970 1740 16,7 2 74 IO 1290 1440 176 3,30 988 121 9,86 42 V,45850 2040 17,7 34620 1540 1730 203 3,43 1190 140 10,04 4556480 2380 18,6 4327O 1820 2090 235 3,60 1470 165 10,12 47 V268740 2750 19,6 5324O2130 2480 268 3,72 1770 192 10,25 50

47


50/177

TABLA 7


51/177



1

Y

rH - v / -1

- w t 1

H I E R R O S E N 1L

T ] 4 fljrh -* r t

Distanciasal eje Y-Y Referido al eje XX Referido al eje YY

Rx

RyW

cm 1

cm

1,

cm*

Rxcm3

x

cmKcm*

R*ncm3

Iycm*

Rycm3

iy

cmc

1.45 3.05 106 26,5 3,10 77,4 19,4 19,4 6,36 1,33 4,16 8

i.55 3.45 206 41,2 3.91 158 31,6 29,3 8,49 1,47 4,84 10

i , 6o 3.90 364 60,7 *,62 27 1 45,2 43.2 I I ,I 1,59 5,48 12

i.75 4.25 60 5 86,4 5.45 466 66,6 62,7 14,8 1,75:

- ''>4 14

1,84 4,66 925 116 6,21 694 86,7 85,3 18,3 1,89 6,32 16

1,92 5 ,o8 1350 150 6,95 1050 117 114 22,4 2,02 6,71 18

2,01 5.49 1910 191 7.70 1450 145 148 27,0 2,14 20

2,14 5.86 2690 245 8,48 2090 190 197 33,6 2,30 7,=: 22

2,14 5-86 3770 302 9,40 2950 236 23 8 40,6 2,36 7.43 25/s

2,88 7,12 5180 414 9,8o 4020 321 440 6 1,7 2,86 6,70 25/10

2,14 6,86 7310 487 10,95 5840 389 349 51.0 2,39 9,54 30

49


52/177

TABLA 8

50


53/177



ANGULARES DE LADOS

IGUALES

Referido al eje

X - X = Y - Y 5 - - 8 r r Perfil

z z w V Ix=Iy Rx = Ry ix~ iyh ' lo Rn n L

cm cm cm cm cm* cm* cm cm* cm cm* cm' om

0,48 r,o21,06

0,67 0,15 0,15 0,43 0,24 0,54 0,06 o, 08 0,27

1

15*15*3

0,51 o,99 o,73 0,19 0,19 0,42 0,29 0,53 0,08 o, ro 0,28 15*15*4

o, 600,64

1,40

1,36 M 10,85

0,90 o,390,480,28

o,35 o,590,580,62

0.77 0-74o,73 0,150,190,170,21 0,370,36

20*20*320*20*4

-73 1.77i,77

1.03 o,79 o,45 0.75 1,27 o,95 0,31 0,30 0,47 25*25*30,76 1-74 1,08 1,01 0,58 o,74 i , 6 r o,93 0,40 0.37 0,47 25*25*4

0,85

0,922,152,08

2,121,20

1,30

1,41

2, l 60,65

1,04

0,90

0,88

2,24

3-411,141,11

o,570,91

0,48

0,70

0,570,57

3A*30330*30*5

1,00 2,502.47

1.41 2,96 1,18 1,05 4,68 T'33 1,24 o ,88 0,68 35*35*41,08 2,42 .53 4>H 1.71 1,04 6,50 1,30 1,77 r>55 0,68 35*35*6

1,12 2 ,8 8 1.58 4,48 1,56 1,21 7.09 1.52 r,86 !.I7 0,77 40*40*41,20 2,80 2,83 1,70 6,33 2,26 1,19 9,98 i ,49 2,67 r>57 0,77 40*40*01,28 2,72 1,81 7.89 2,90 1,16 12,40 1,46 3.38 1,81 0,76 4040S

1,28 3,22 1,81 7,83 2,43 T


54/177



1

' i

75

9,411,90

14,30

7,389,34

11,2340 20

8,00

10.1012.10

75

75

75

810

12

10 5i i ,5H - i16,7

9,0311,07

13,11

4020

2323

9,911.8

13.9

_

7676

766,6

9,37-6

10,33-34,6

9,613,2

7,5010,40 40

2020

8,2

n ,3

SOH

80

8

10

1210 5

12,3

15,1

17,9

9,6611,8514,05

45

20

2323

10.712.8

!5,I

0090

909

11

13

11 5,5i 5,518.721.8

12,1714,6817,11

50232326

13.416,218.4

52


55/177



ANGULARES DE LADOS

IGUALES

Referido al eje

X--X = Y -Y 5 - - s r- rjPerfil

z z w ' V Ix= Iy Rx= Ry x= ly k In Rn in L 'cm cm cm cm cm* cm 3 cm cm* cm cm* cm 1 cm

1,56 3,94 2,21 17,3 4,4 0 1,66 27,4 2,08 7,24 3,27 1,07 5 5 - 5 5 - 01,64 3,86 3,89 2,32 22,1 5,72 1,64 34,8 2,06 9,35 4,03 1,07 5 5 - 5 5 - 8

1,72 3,78 2,43 26,3 6,97 1,62 4 M 2 ,0 2 1 1 ,2 7 4,64 1,06 5 5 - 5 5 - 1 0

1,69 4.3 1 2,39 22,8 5,29 1,82 36,1 2,29 9,4 3,95 1,17 6 0 * 6 0 * 6

1.77 4,23 4,24 2,50 29,1 6,88 1,80 46,1 2,26 12,1 4,85 1,16 6 0 * 6 0 * 81)85 4,15 2,62 34,9 8,41 1,78 55,i 2 ,2 3 1 4,6 5,58 1,15 6 0 - 6 0 - O1,85 4>65 2,62 33,4 7,18 1,96 53,o 2,47 13,8 5,25 1,26 6 5 - 6 5 - 7

1.93 4,57 4,60 2,73 4!,3 9,04 i,94 65,4 2,44 17,2 6,31 1,25 65*65*2,00 4,50 2,8 3 48,8 10 ,80 i ,9 i 76,8 2 ,4 2 2 0 ,7 7,30 1,25 69*65- 11

i,97 5,03 2,79 42,4 8,4 2,12 67,1 2,67 17,6 6,29 1,37 7 0 l 7 0 * 7

2,05 4,95 4,95 2,90 52,6 10,6 2,10 83,1 2,64 22,0 7-57 1,36 70*70*92,13 4,87 3,0! 6 1,8 12 ,7 2,08 97,6 2,61 26,0 8,65 1,35 70*70*11

2,13 5,37 3,01 58,9 11,0 2,26 93,3 2,85 24,4 8,11 1,46 75*75*82,21 5,29 5,30 3, 12 71,4 13,5 2,25 11 3 2,83 29,8 9,54 1,45 75*75*102,29 5,21 3,24 8 2,4 15 ,8 2,22 130 2,79 34,7 10,70 1,44 75*75*12

2,15 5,455 , 3 7

3,04 53,5 9,8 2,36 82,5 2,93 24,6 8,09 1,60 76*76*6 ,62,20 5,4 3 ,n 75,6 14,0 2,39 n i 2,90 40-3 12,95 1,75 76*76*9 ,3

2,26 5,74 3,20 72,3 12,6 2,42 US 3,06 29,6 9,2 1,55 8 0 * 8 0 * 8

2,34 5 ,6 6 5 ,6 6 3,31 87,5 15.5 2,41 139 3>3 35,9 10,8 1,54 80*80*102,41 5,59 3>4r 102 18,2 2,39 161 3,00 43,o 12,6 1,53 80*80*12

2,54 6,46 3,59 11 6 18,0 2,74 184 3,45 47,8 13,3 1,76 90*90*92,62 6,38 6,36 3,70 13 8 21,6 ! 2,72 21 8 3,4i 57-1 15,4 1,75 90*90*112,70 6,30 3 ,8 1 15 8 2 5 ,1 2,69 250 3,39 65,9 17,3 1,74 00.00 .13

53


56/177



t N

V

5 2 , 0 4 102- 102- 1

3 . 1 3 7.077>x

4 . 4 2 272 3 8 , 4 3,00 4 2 4 3, 75 120 27,1 2,00 1 0 2 - 1 0 2 - 1 6

3 , 3 6 8,64 4 , 7 5 3 4 1 3 9 , 5 3,66 541 4,62 140 29,4 2 , 3 5 120-120*11

3 4 4 8,56 8,49 4,86 3 9 4 46,0 3,64 625 4,59 162 3 3 , 4 2 , 3 4 120*120*13

3.51 8,49 4,96 446 52,5 3,63 705 4,56 186 3 7 , 5 2 , 3 4 120*120*15

3-48 9,22 4,92 351 38,0 3,88 557 4,90 144 29,2 2 , 4 9 127*127*9,5

3.63 9,05 5, i 3 457 5 0 , 4 3,86 725 4,85 189 36,8 2 , 4 8 127*127*12,7

3,65 9.07 8,98 5,16 479 52,9 3 , 8 5 7 3 4-84 196 3 7 . 9 2 , 4 8 127*127*13,2

3,66 9.04 5 , i 8 506 5 5 , 8 3,84 802 4-83 210 40.5 2 , 4 8 127*127*14,23,73 8 , 9 7 5,27 578 64,4 3 , 8o 914 4,78 241 45,7 2 , 4 6 1 2 7 * 1 2 7 . 1 6 , 7 6

3.92 10,08 5 , 5 4 638 63,3 4,27 IOIO 5,38 262 47.3 2 , 7 4 140*140*134,00 10,00 9 , 9 0 5,66 723 7 2 ,3 4 ,2 5 1150 5,36 298 5 2 . 7 2 , 7 3 140*140*154,08 9 , 9 2 5 , 7 7 805 81,2 4 , 2 3 1280 5,33 3 3 4 5 7 - 9 2 , 7 2 140*140*17

4,21 10,8 5 , 9 5 8 4 5 78,2 4 , 5 8 1 3 4 0 5,77 3 4 7 5 8 , 3 2 , 9 4 150*150*14

4,29 10,7 10,6 6,07 949 88,7 4 ,56 1510 5-74 391 64.4 2 , 9 3 150*150*16

4>36 10,6 6,17 1052 99,3 4,54 1670 5,70 438 71,0

i

2 , 9 3 150*150*18

55


58/177

TABLA 9


S I M P L E S T

h = b

Perfil

_ L

Dimensiones en mmSeccin

A

cm 1

Peso

P

Kg/m.

Gramil

W

mm

Agujero

di

mm

Seccinneta

An

cm*b h e r ri r 2

20*20*3 20 20 3 3 1.5 I 1,12 0,88

25*25*3,5 25 25 3.5 3.5 2 I 1,64 1,29

3 0 * 3 0 * 4 30 30 4 4 2 I 2,26 1,77

35 *35 *4,5 35 35 4.5 4,5 2 I 2 , 9 7 2,33

40*40*5 40 40 5 5 2 ,5 I 3,77 2,96 24 6.5 3,13

4 5 * 4 5 - 5 ,5 45 45 5.5 5,5 3 1.5 4.67 3,67 26 6,5 3 , 9 6

5 0 * 5 0 * 0 50 50 6 6 3 1.5 5,66 4,44 30 6,5 4.89

60*60*7 60 60 7 7 3.5 2 7,94 6,23 34 8,5 6,76

70*70*8 70 70 8 8 4 2 10,6 8,32 ^0 11 8,85

0*00*10 90 90 10 10 5 2, 5 7. 1 13,42 50 14 J4 4

100*100*10 100 100 10 10 5 2.5 19,2 15,20 60 M 16,4

100-100*11 100 100 11 11 5,5 3 20,9 16,41 60 r 4 17,8

100*100*13 100 100 !3 12 6 3 24,3 19,20 60 20,6

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y

S I M P L E S T >X - X

2 y 2

Posicin del cen Referido al ej e

tro de gravedad X X Y Y PerfilZ Ix. Rx ix h Ry h - L

cm cm cm cm3 cm cm* cm1 cm

0,58 1,42 0,38 0,27 0,58 0,20 0,20 0,42 20-20-3

0,73 1.7 7 0,87 0,49 0,73 0,43 0,34 0,51 25-25-3,5

0,85 2,15 1,72 0,80 0,87 0,87 0,58 0,62 30-30-4

0 , 9 9 2,51 3.10 1,23 1,04 1.57 0,90 0,73 35-35-4,51,12 2,88 5,28 1,84 1,^8 2,58 1,29 0,83 40.40-5

1,26 3 . 2 4 8,13 2,51 1,32 4,01 1 , 7 8 0,93 45-45-5,5

1,39 3,61 12,1 3 . 3 6 1,46 6,06 2,42 1,03 50-50-0

1,66 4 . 3 4 23,8 5 . 4 8 1 .73 12,2 4 . 0 7 1,24 00-60-7

1,94 5,06 44.5 8 , 7 9 2,05 22,1 6 , 3 2 1,44 70-70-

2,48 6,52 119 18,2 2,64 5 8 , 5 13,0 1,85 90-00-10

2,87 7>T3 174 24.4 3,00 88,2 17,6 2,14 100 -100-10

2 , 7 4 7,26 179 24,6 2,92 88.4 1 7 . 7 2,05 100 -100-11

2,88 7.12 221 31,0 3,01 108,6 2 1 , 7 2,10 100-100-13

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V. Cubiertas

DEFINICIONES

Se denomina cubierta a la superficie entramada que cierra una edifi

cacin por su parte superior, destinada a proteger su interior de los agentes climatolgicos dando una adecuada evacuacin, a la vez que aseguradel agua de lluvia, proporcionando almismo tiempo un aislamiento trmico y acstico al conjunto as obtenido.

Las cubiertas, pueden ser simples,es decir, cuando estn formadas porelementos sustentantes de una solaclase, como son los pares de iguallongitud, apoyados convenientementey siguiendo la lnea de mxima pendiente de la cubierta.

Se denominan compuestas, cuan

do los elementos planos de las cubiertas no son resistentes de por spara su sustentacin, siendo por tantopreciso el empleo de las cerchas,cuyo papel desempeado en las mismas es anlogo al de las vigas maestras en los suelos compuestos.


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CUBIERTA A LA MOLINERA

Es un caso tpico de cubierta simple, en que sus elementos resistentesvan apoyados sobre muros piones o hastiales (fig. 35); en forma hori

zontal, cerrndose de este modo este tipo de cubierta.Para perfiles simples, se pueden cubrir luces de hasta 6 m de longitudcon perfiles de doble T o U. La separacin para las viguetas suele serde 1 m cuando se hace con forjado de tablero y bovedillas de rasillas,y de 2 a 3 m cuando se emplean chapas de fibrocemento acanalado. Paraluces mayores de 6 m se recomienda el utilizar correas triangulares.

La forma de la cubierta exige en general que el cordn superior searecto; pero no as el inferior que puede ser quebrado o curvo (parablico).

Otra de las cuestiones que hay que tener en cuenta, es la disposicin delas correas que pueden presentar su eje de mxima inercia, horizontal

o paralelo al faldn de la cubierta. La primera posicin es la ms favorable;en cambio la segunda es ms ventajosa constructivamente, por lo que suempleo en esta forma, es la ms corrientemente empleada.

TIPOS DE CERCHAS METALICAS

Se conoce bajo este nombre, a la viga armada o triangulada, destinadaa soportar las cargas de las correas de una cubierta, transmitiendo a su vezstas, las cargas que reciben a los apoyos.

Estos elementos metlicos pueden realizarse por medio de unionesroblonadas o soldadas.

A) Armadura Polonceau de tirante recto, es apropiada para salvarluces hasta de 14 m (fig. 36).

C OR R EA L I S T O N E S

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< 24.00 M.

Figura 37

B) Armadura Polonceau de tirante peraltado (fig. 37); cuando llevalas barras (de puntos) se denomina Polonceau compuesta; emplendosepara luces de hasta 24 m.

Figura 38

C) Armadura inglesa, empleada para salvar luces de 24 30 m; secaracteriza porque sus diagonales (fig. 38) D trabajan a traccin y susmontantes M lo hacen a compresin.

D) Armadura Norteamericana, empleada para luces de hasta 30 m;(fig. 39) sus diagonales trabajan a compresin y sus pndolas a traccin.

E) Armadura belga, para luces anlogas a las anteriores, se carac-

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Figura 39

Figura 40

teriza por tener las tornapuntas (fig. 40) perpendiculares a los pares, y eltirante peraltado. Es uno de los sistemas ms empleados.

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Figura 41


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F) Armadura en diente de sierra (fig. 41) los ingleses la denominanShed, son las ms adecuadas para los talleres en los que se desee disponerde luz cenital; lo cual se consigue con el acristalamiento del faldn de lacubierta de ms pendiente.

G) Armadura en diente de sierra reforzada (fig. 42), es la apropiadapara salvar luces hasta de 15 m. En esta clase de armadura, los apoyoscoinciden en las limahoyas de las cubiertas.

H) Armaduras para marquesinas (fig. 43) se emplean generalmenteestos elementos para proteger las entradas de los edificios. Tambin en losmuelles de las estaciones del FF. CC., naves industriales, etc. Generalmentese construyen de hasta 5 m de voladizo.

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CONSTITUCION DE LAS CERCHAS METALICAS

Generalmente se forman con hierros angulares, aunque puedan emplearse otros perfiles laminados. Las barras sometidas a esfuerzos de compresin, se formarn con dos angulares, y las sometidas a traccin, con

uno; excepto el tirante que por razones constructivas y de simetra sedispondr con dos angulares, e invertidos con relacin a los pares.

Cuando la distancia entre los nudos de una barra comprimida seagrande, se dispondr en el centro de la misma, una presilla cosida porroblones, con lo cual se independiza sta, considerndola entonces comosi estuviera formada por otras dos barras, en cuyo caso la longitud depandeo a considerar ser la que exista entre dos presillas consecutivas.

La separacin entre cerchas se recomienda est comprendida entre 3 y4 m; aunque algunas veces se sobrepasan estos lmites.

FORMACION DE LOS NUDOS EN LAS CERCHAS. (Roblonados)

Se entiende por nudo, el punto de concurrencia de dos o ms barrasde una cercha o de cualquier estructura metlica triangulada.

Como primera condicin para la formacin de los mismos es que losejes de las barras que concurren en un nudo coincidan en un solo punto,

para que los efectos dinmicos en las barras queden entre s equilibrados.En cuanto a la segunda condicin es la que dichos ejes queden con

tenidos en un mismo plano.Y la tercera es que se recomienda no poner menos de dos roblones

en cada barra que concurra en un nudo (fig. 44).A continuacin estudiamos (fig. 44) la constitucin de los nudos

A, B, C, D, E, y F, en una cercha Polonceau de tirante recto, aunque elprocedimiento a seguir con cualquier otro tipo ser anlogo.

En cuanto a las cartelas, como norma general, se procurar sean lo mspequeas posibles y estarn de acuerdo con el roblonado en cada caso.Sern de forma poligonal y se evitarn los picos salientes de las cartelasfuera de las barras, para evitar accidentes a los operarios.

El espesor de las cartelas se toma corrientemente del orden de los espesores de las barras que concurren en los apoyos, y en estos 1 mm mayor.

No deben emplearse angulares menores de 40 mm de lado y se dispondrn como mnimo 2 roblones en cada barra que concurra en un nudo comoya indicbamos antes.

Tambin se suele adoptar como espesor ms conveniente para las cartelas e = 0,8d siendo d el dimetro que se repita ms en el clculo de lacercha. Se basa esta condicin en la teora del clculo del roblonado con

doble cubrejuntas.

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dt

JLD E T A L L E - F

D E T A L L E - C

Figura 44

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FORMACION DE LOS NUDOS EN LAS CERCHAS. (Soldados)

Las cerchas, al igual que otros elementos metlicos, modernamentellevan sus uniones soldadas, aprovechando el impulso logrado por la soldadura que evidencia una serie de ventajas sobre las clsicas realizadas porroblonado.

Para mejor comprensin estudiaremos la unin por soldadura, en eltipo de cercha anterior, pero igualmente, como dijimos antes, se puedeaplicar para cualquier otro tipo de cercha.

Los pares se hacen generalmente soldando 2 angulares obtenindoseuna seccin cuadrada o rectangular, en que su momento de inercia aumentaconsiderablemente con esta disposicin, que por este procedimiento se

puede obtener.El tirante se forma siguiendo el criterio anterior, aqu uno de los lados

ser igual al ancho del par para obtener un plano de simetra en la armadura.

Los dems se sueldan por contacto con los anteriores (fig. 45).

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Figura 45


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E

SCUADRA

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CORREA

\

jHASTA

4.00M.

J

RIOSTRA


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En algn caso convendr que las barras sometidas a traccin se suelden lateralmente al par y al tirante; porque as se obtendr un mayorcordn de soldadura.

Tanto en este sistema como en el anterior, cuando las cerchas seangrandes, convendrn llevarlas a la obra por mitades separadas; pero con

venientemente preparadas las uniones para roblonarlas, atornillarlas o soldarlas, segn lo que sea ms factible en obra. Generalmente esta unin sehace atornillada.

CORREAS

Transmiten a los nudos de las cerchas (o cerca de ellas) el peso del entramado plano de la cubierta y sus sobrecargas (fig. 46).

Trabajan a flexin, segn los planos longitudinales y principales de

las piezas, y la suma de los momentos segn los citados ejes es el resultante que acta sobre ellas como en el prximo captulo veremos.Se emplean generalmente, perfiles laminados de doble T y U que van

sujetados a los pares de las cerchas mediante escuadras de palastro o angular, interponiendo adems, un forro para salvar el grueso del ala de lacorrea.

En ocasiones las correas se emplean de madera, sujetas mediante escuadras tambin a los pares. La separacin entre correa est comprendidaentre 1,50 y 2 m.

PARECILLOS O CABIOS

Las viguetas inclinadas que abarcan desde el caballete hasta el alero,y soportan el alistonado o enlatado de la cubierta, es lo que se conocebajo esta denominacin. En los clculos se tendr en cuenta su peso propio.

En el prximo captulo se estudia el clculo de estos elementos delas cubiertas.

LISTONES

Es la parte del entramado plano de la cubierta que sirve de apoyo almaterial de cubricin de las mismas, ste puede ser teja (plana o curva),

planchas onduladas de fibrocemento y pizarra, como materiales ms corrientemente empleados. El clculo de estos elementos se estudia en el

prximo captulo.

ALEROS

Estos elementos tienen por objeto la proteccin de las fachadas de los68


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Figura Al

edificios, formndose por la prolongacin de la vertiente de la cubiertasin solucin de continuidad.

Existen tres clases de ellos: sencillos, corridos y levantados (fig. 47),estas denominaciones corresponden al oficio que realizan cada uno deellos en las cubiertas.

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A) a l e r o s e n c i l l o . Esta disposicin de alero, no corresponde con ladefinicin dada para los mismos; ya que consiste esencialmente en unacornisa para tapar los frentes de los parecillos, como indicamos en lafigura 47.

Pudiendo ser de fbrica o de madera, y ornamentado en casos, en

forma de cornisa.

B) a l e r o c o r r i d o . A nuestro entender, este tipo de alero es el que msse adapta a la definicin dada para el mismo, pues es prolongacin de lavertiente de la cubierta. Tomando la denominacin de cerrado o abierto,segn que sus partes exteriores (frente y parte inferior) vayan o no guarnecidas con madera o chapa metlica, para lograr un ms agradable efectoesttico.

C) a l e r o l e v a n t a d o o e n c i l l a d o , este tipo de alero, se emplea gene

ralmente en los edificios, para reducir prxima a la fachada las inclinaciones de los faldones de la cubierta, y con ello la menor velocidad deldiscurrir de las aguas de lluvia.

Esta disposicin consigue un buen efecto esttico en los edificios.Se recubren con fbrica o madera

en sus partes exteriores, como indicbamos antes.

HUECOS EN LAS CUBIERTAS

Surgen de la necesidad, al tenerque establecer en las mismas, huecos

para las chimeneas, claraboyas, salida a cubierta, etc. (fig. 48).

Para establecer estos huecos esnecesario hacer, lo que se denominae m b r o c h a l a d o s , generalmente se haceembrochalando las correas con perfiles anlogos a las de stas, y sujetasmediante escuadras roblonadas al

brochal y correa, o por medio de lasoldadura.

En cuanto al caso de las claraboyas ya vimos en las cubiertas en diente de sierra, dnde se establecan stos. Es interesante hacer resaltar queestas claraboyas pueden estar situadasen el mismo plano de la cubierta o

formando un elemento, que, aun es

p L A N T A

Figura 48

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tando unido a la estructura de la cercha, sobresale un poco de sta.Se sitan sobre dos nudos prximos al caballete.Con estos elementos se pierde la continuidad de los faldones de la

cubierta ser pues necesario tener en cuenta que estas uniones de la cubierta del tejado y el de las claraboyas deben tratarse con cuidado, estable

ciendo faldones, y arrimos de cinc o plomo en dichas uniones; para impedirlas filtraciones del agua de lluvia.

LUCES EN LAS CUBIERTAS

Proviene de la recibida por las claraboyas segn indicbamos antes,y slo nos queda decir que dichas claraboyas se forman con hierros en Trecibiendo el cristal para las mismas sobre una cama de masilla y, formandopor el exterior un achaflanado de dicha masilla para mayor proteccin

(fig. 49).

L A M B R E R A M A S I L L A

En las paredes laterales de las claraboyas se ponen uno o varios huecospara la ventilacin de los recintos cubiertos por este tipo de estructura

metlica.Se protegen con alambreras metlicas adecuadas para preservar losacristalamientos de las mismas.

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VI. Clculo de los diversos elementos

GENERALIDADES

Para proceder acertadamente al clculo de los diferentes elementosde las estructuras metlicas, es preciso conocer de antemano la clase deesfuerzos a que estn sometidos y la intensidad de stos.

La magnitud de las piezas depende principalmente de la luz, sobrecargay peso propio de los mismos elementos, que debern tenerse en cuenta.

PIEZAS SOMETIDAS A TRACCION

Cuando sobre una pieza actan dos fuerzas iguales y de sentido con

trario aplicadas en sus extremos que tratan de separar los puntos de aplicacin y, por tanto, separar las partculas que forman la pieza, se dice questa est sometida a esfuerzos de traccin. La fuerza que se opone a estaseparacin es la reaccin de la pieza, por la cohesin de sus molculasque impiden su alargamiento.

Una pieza que est sometida a estos esfuerzos de traccin (fig. 50),precisar una seccin que viene dada por la frmula general.

P

Figura 50

PF =

cr

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en que F es la seccin necesaria, P, el esfuerzo a que est sometida la piezay


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la fatiga a esfuerzo cortante; tomndose el dimetro del robln 1 mmmenor que el dimetro del agujero que admita el perfil.

Estos empalmes se hacen de dos clases, con simple o doble cubre-junta-s.

C U B R E J U N T A S

EMPALME CON SIMPLE CUBREJUNTAS (fig. 51)

Los datos para el clculo en este sistema de unin, son los siguientes:

o-*p fatiga a aplastamiento.


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Ahora vamos a ver las condiciones que deben de cumplirse para calcularlos por aplastamiento o acortadura, segn los casos.

Pnap= -------

a. d.


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60 X 60 X 8 milmetros. Est sometido a un esfuerzo P, de traccin de9.500 Kgms.

Determinar el nmero de roblones necesarios para esta unin sabiendoque la cartela a que est unido es de 8 mm de espesor. Fatiga a aplastamiento 1.600 Kgms; fatiga a esfuerzo cortante 800 Kgms/cm2 (fig. 52).

8 a 8 X 8El dimetro terico es, d = --------- = ----------- 20mm.; el taladro para

3,14 3,14

el angular, se recomienda sea de 17 mm; luego los roblones debemos calcularlos a cortadura.

P 9.500 95nr = ------------ = --------------------------- = ----------------= 6 roblones

3,14 d2 3,14 X 1,7a 2,27 X 8-------------- X 800

4 4

en cuanto al paso de los remaches, ya sehan dadoinstrucciones en elestudio de uniones roblonadas.

Figura 53

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EMPALME CON DOBLE CUBREJUNTA

En este caso, cada robln presentar una seccin a aplastamiento, dedimensiones, una el dimetro del agujero y otra la altura a del palastro;y dos secciones a esfuerzo cortante de dimetro, el del agujero.

Haciendo las mismas consideraciones que para el roblonado con cubrejuntas sencillas, teniendo en cuenta, que a cortadura, en este caso haydos secciones; se deduce por tanto que:

nap 3,14 d

i r 4

3.14 d 4 asi np = nr ; a = ----------- ; d = --------

4 3,14

3.14 d 4 asi nap> nr ; a > ----------- ; d --------

4 3,14

3.14 d 4 asi nap < nr ; a = ----------- ; d = --------

4 3,14

Ejemplo de aplicacin

Un tirante de una cercha metlica

El Hierro en la Construcción - Monografias CEAC de la construcción revisado

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