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