La construcción de estructuras metálicas

Estructuras metálicas:

      La construcción de estructuras metálicas es uno de los procesos más importantes y de mayor uso en la construcción moderna, permiten luces mayores, especialmente interesante para locales comerciales, industrias, donde se requieran edificios sin pilares intermedios, así como para edificios de grandes alturas, sin pilares excesivamente gruesos, evitando ocupar espacios importantes.

Justificación: En el presente trabajo se estudiará de manera general los componentes que conforman una estructura metálica.

Definición de Estructuras metálicas: Son conjuntos de elementos colocados de tal forma que permanecen sin deformarse ni desplomarse soportando las fuerzas o pesos para los que han sido proyectadas. son utilizadas habitualmente en el sector industrial debido a que aportan excelentes características para la construcción.

Ventajas de las estructuras metálicas: Las estructuras metálicas ligeras representan numerosas ventajas, tales como la resistencia y practicidad pues, al haber piezas prefabricadas que pueden ser ensambladas posteriormente, minimizan los tiempos de construcción y, por lo tanto, el tiempo de entrega.  Desventajas de las estructuras metálicas: Corrosión. Este tipo de materiales pueden presentar problemas de corrosión dependiendo del lugar y los agentes corrosivos externos. Pandeo, ya que se utilizan elementos esbeltos sometidos a compresión (soportes metálicos). Coste económico de la estructura y su posterior mantenimiento: pinturas contra la corrosión, paneles de protección frente al fuego.

Material base (acero):     El acero es el material más dúctil entre aquellos de uso estructural. La durabilidad, si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran unos tiempos indefinidos. Composición química: El acero es una aleación (combinación o mezcla) de hierro (Fe) y carbono (C) siempre que el porcentaje de carbono sea inferior al 2%. Este porcentaje de carbono suele variar entre el 0,05% y el 2% como máximo. Medios de uniones de estructuras metálicas: Los remaches han sido el elemento de unión más empleado, pero sustituido hace tiempo por la unión mediante soldadura. Los tornillos son empleados generalmente en uniones provisionales y de montaje, o en lugares donde no se dispone de la energía eléctrica necesaria para la ejecución de las soldaduras. Tipos de uniones: La tipificación se estas son muy importantes para la fácil ejecución y diseño en el cálculo de estructuras. Para ellos debemos de estar claro cuáles son los tipos de uniones que existen. Uniones rígidas: Trasmiten en su totalidad los esfuerzos de axil, momentos y cortantes en el extremo de la viga, en sí el pilar no deberían presentar ningún giro relativo y mantener los 90° de posición con respecto a la viga. Uniones articuladas: No trasmiten momentos, por lo que la viga debe proyectar un giro relativo con respecto a la columna sin afectarla, la rigidez es tan mínima que en teoría la rigidez es nula en el extremo, la flecha de la viga es muy similar a la calculada bajo la suposición de uniones articuladas ideales. Uniones semi rígidas: que es un comportamiento real de la conexión, la simulación según las normativas es el más real según su rigidez, ambos elementos tanto viga como columna presentan giros relativos respecto uno del otro. Las propiedades estructurales de una unión son: La resistencia frente a las fuerzas y momentos internos producidos en los extremos de las barras conectadas. La rigidez a la rotación, es decir, el momento requerido para producir un giro unidad en la unión. Una unión viga-soporte estará formada por un panel de alma de soporte y una conexión (placa, tornillos, soldadura…).   Componentes que conforman a las uniones en estructuras metalicas: Los roblones que se utilizaban normalmente en la construcción de estructuras metálicas son los de cabeza semiesférica. Los agujeros para el roblonado deben ser de 1 mm mayor que el diámetro nominal del remache. Atornillado: La forma de trabajar de los tornillos es análoga a la de los roblones, de ahí que el cálculo de las costuras atornilladas, así como su morfología, sean las mismas y se puedan estudiar de manera conjunta. Tornillos de alta resistencia: se introducen con una pequeña holgura en las piezas a unir, para luego tensarlos mediante apretadura de la tuerca o cabeza, para así producir una presión importante entre las superficies en contacto. Condiciones que deben cumplir las E.S:  Que sea Rígida: Que la estructura no se deforme al aplicar las fuerzas sobre ella.        Que sea Estable: Que no vuelque.                         Que sea Resistente: Que, al aplicarle las fuerzas, todos los elementos que la forman sean capaces de soportar la fuerza a la que se verán sometidos sin romperse o deformarse. Partes de estructuras metálicas: Vigas metálicas: Una viga es un elemento estructural que está sujeto a cargas transversales. Vigas Boys: Los Perfiles Alveolares o Aligerados, conocidos como Vigas Boyd, obtenidos por mecanización de perfiles estándar, se adecúan en forma óptima para trabajar a flexión. Por lo general, los alvéolos son circulares o hexagonales. Vigas armadas: Es también posible fabricar una barra en forma de L a través de la unión de platabandas por soldaduras.    Viguetas: Son las vigas que se colocan muy cerca unas de otras para soportar el techo o el piso de un edificio, por ejemplo; cuando vemos un edificio que está sin terminar, suelen ser las vigas que vemos. o Dinteles. Pilares metálicos: Los pilares metálicos son los elementos verticales, todos los pilares reciben esfuerzos de tipo axil, es decir, a compresión. También se les llama montantes.  Tipos de armaduras. Armaduras planas: Están contenidas en un solo plano y todas las cargas. Las armaduras planas se utilizan a menudo por parejas para sostener puentes. Armadura Howe: Las diagonales se unen en sus extremos donde coincide un montante con el cordón superior o inferior. Armadura Warren: El rasgo característico de este tipo de armadura es que forman una serie de triángulos isósceles (o equiláteros), de manera que todas las diagonales tienen la misma longitud. Armadura Fink:  Para techos de pendientes mayores (más de 15º) las armaduras Fink es muy usada, las Howe y Pratt también pueden usarse. Armaduras Pratt: consistentes en barras suplementarias que van desde las diagonales hasta el cordón superior, dichas barras son usadas para reducir la longitud efectiva de pandeo.       Tipos de estructuras metálicas: Estructuras Abovedadas: se emplean bóvedas, cúpulas y arcos para repartir y equilibrar el peso de la estructura. Estructuras entramadas: Emplean una gran cantidad de vigas, pilares, columnas y cimientos. Estas estructuras son más ligeras. Estructuras Colgantes: son aquellas que utilizan cables o barras (tirantes) que van unidos a soportes muy resistentes (cimientos y pilares).     Funciones de las estructuras: Sportar Cargas: Es la principal función de toda estructura ya que las fuerzas o cargas siempre están presentes en la naturaleza: la gravedad, el viento, el oleaje, etc.         Mantener las cargas: Es fundamental que las estructuras no se deformen, ya que, si esto ocurriese, los cuerpos podrían romperse. Proteger las partes delicadas: Una estructura debe proteger las partes delicadas de los objetos que las poseen. Ser ligeras

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