Estructuras de Acero Para Edificios
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ESTRUCTURAS DE ACERO PARA EDIFICIOS
Construcción
Conjunto de procedimientos llevados a cabo para levantar diversos tipos de estructuras.
Las principales tendencias actuales en la construcción se alejan del trabajo manual a pie
de obra y se orientan hacia el montaje en el lugar de la obra de componentes mayores y
más integrados, fabricados en origen. Otra característica de la construcción moderna
relacionada con las mencionadas tendencias es la mayor coordinación de las
dimensiones, lo que significa que las edificaciones se diseñan, y los componentes se
fabrican en una variedad de módulos estándar, lo que reduce mucho las operaciones de
corte y ajuste a pie de obra. Otra tendencia es la construcción o rediseño de grandes
complejos y estructuras como los centros comerciales, ciudades dormitorio, campus
universitarios y ciudades enteras o sectores de las mismas.
Cargas de un edificio
Las cargas que soporta un edificio se clasifican en muertas y vivas. Las cargas muertas
incluyen el peso del mismo edificio y de los elementos mayores del equipamiento fijo.
Siempre ejercen una fuerza descendente de manera constante y acumulativa desde la
parte más alta del edificio hasta su base. Las cargas vivas comprenden la fuerza del
viento, las originadas por movimientos sísmicos, las vibraciones producidas por la
maquinaria, mobiliario, materiales y mercancías almacenadas y por máquinas y
ocupantes, así como las fuerzas motivadas por cambios de temperatura. Estas cargas son
temporales y pueden provocar vibraciones, sobrecarga y fatiga de los materiales. En
general, los edificios deben estar diseñados para soportar toda posible carga viva o
muerta y evitar su hundimiento o derrumbe, además de prevenir cualquier distorsión
permanente, exceso de movilidad o roturas.
Principales elementos de un edificio
Los principales elementos de un edificio son los siguientes: 1) los cimientos, que
soportan y dan estabilidad al edificio; 2) la estructura, que resiste las cargas y las
trasmite a los cimientos; 3) los muros exteriores que pueden o no ser parte de la
estructura principal de soporte; 4) las separaciones interiores, que también pueden o no
pertenecer a la estructura básica; 5) los sistemas de control ambiental, como
iluminación, sistemas de reducción acústica, calefacción, ventilación y aire
acondicionado; 6) los sistemas de transporte vertical, como ascensores o elevadores,
escaleras mecánicas y escaleras convencionales; 7) los sistemas de comunicación como
pueden ser intercomunicadores, megafonía y televisión por circuito cerrado, o los más
usados sistemas de televisión por cable, y 8) los sistemas de suministro de electricidad,
agua y eliminación de residuos.
Aceros de Uso Estructural
La construcción de un edificio, como ya se ha mencionado, amerita una gran cantidad
de elementos estructurales, los cuales deben ser diseñados y constituidos de manera
segura y cuidadosa.
Es por este motivo, que el material más utilizado en este tipo de elementos es el acero
de uso estructural.
Los aceros a emplear en la construcción de estructuras resistentes deben ser
garantizados por el productor en los valores mínimos de las propiedades mecánicas, en
los valores máximos de su composición química y en sus propiedades tecnológicas.
Los aceros a emplear en estructuras remachadas y atornilladas serán de la nominación
F-20; F-22; F-24; F-26; F-30; F-36 y cumplirán con las disposiciones contenidas en las
normas IRAM - IAS U 500-42 e IRAM - IAS U 500-503.
A los efectos de la realización de los cálculos serán empleados los valores de las
constantes mecánicas que se asientan en la siguiente tabla.
Tabla 1. Constantes mecánicas
Tipo de Acero
Tensión al límite de
fluencia F (N/mm2)
Resistencia a la
tracción mínima r
(N/mm2)
Alargamiento de
rotura mínimo (L0 =
5,65 ) r (%)
F-20
F-22
F-24
F-26
F-30
F-36
200
220
240
260
300
360
330
370
420
470
500
520
28
28
25
24
22
22
Los valores mínimos de tensión en el límite de fluencia para espesores
superiores a 30 mm deben ser disminuidos en 20 Mpa (200 kgf/cm2).
Módulo de elasticidad longitudinal E = 210 000 N/mm2 ( 2 100 000 kgf/cm2).
Módulo de elasticidad transversal G = 81 000 N/mm2 ( 810 000 kgf/cm2).
Coeficiente de Poisson en período plástico = 0,5
Coeficiente de dilatación térmica = 12 . 10-6 cm/cmºc
Peso específico γ = 78,5 kN/m³γ
Consideraciones a tomar en el acero
a) A los efectos del cálculo de estructuras, el acero debe ser adaptado al modelo elástico
lineal o al modelo-elastoplástico (o rígido plástico).
b) El acero será considerado homogéneo, isótropo y de igual comportamiento a tracción
y compresión, salvo efectos de inestabilidad
c) Las constantes a emplear en cada modelo son:
- Para el cálculo elástico: Módulos de elasticidad E y G y tensión de fluencia σ fl
- Para el cálculo plástico: Tensión de fluencia σ fl y alargamiento de rotura ε
- En los elementos resistentes solicitados a estados multiaxiales de tensión, el estado
límite elástico y el estado límite último deben ser analizados con la tensión equivalente
eq obtenida por la teoría de Von Mises o de las tensiones tangenciales octaédricas.
Acciones a considerar sobre la estructura
Las acciones que se desarrollan sobre una estructura o elemento resistente se clasifican
en:
1) Acciones permanentes.
2) Acciones debidas a la ocupación y al uso.
3) Acciones resultantes del viento.
4) Acciones sísmicas.
5) Acciones resultantes de la nieve y del hielo.
6) Acciones térmicas.
7) Acciones originadas por máquinas, equipos o vehículos, incluyendo, cuando sean
significativas, las acciones dinámicas, de choque, impacto, arranque o frenado,
serpenteo, etc.
8) Acciones debidas al montaje, reparación o traslado.
Bibliografía:
www.construir.com/Edifica/document/301p1b.htm Enciclopedia Encarta 2004