ESCUELA MILITAR DE INGENIERA "Mcal. Antonio Jos de Sucre"!LI"IAPerfl CINTRODUCCIONLos perfles de acero formados en fro son elementoscuyo espesor vara entre !" mm y #!" mm$empleados en la %ndustr%a &lanca$ %ndustr%aautomotr%'$ e(u%pos contenedores$ drena)es y$tam&%*n$ en el sector de la construcc%+n para lafa&r%cac%+n de estructuras met,l%cas$ como correas decu&%ertas y como v%-uetas para s%stemas deentrep%so! .l uso y desarrollo de estos perfles est,nre-ulados por el Re-lamento Colom&%ano deConstrucc%+n/%smorres%stenteN/R012captulo3!"4$acorde con las d%spos%c%ones del Inst%tuto 5mer%canodel 5cero y el 6%erro 25I/I 0 5mer%can Iron and /teelInst%tute4!7ater%a pr%ma .l mater%al de tra&a)o para esteproceso son los rollos de acero lam%nados en cal%ente$los cuales lle-an con %mpure'as en la superfc%e2+8%dos4! Prev%o al proceso de formac%+n o de-alvan%'ac%+n se real%'a un proceso de decapadosuperfc%al para el%m%nar esta cond%c%+n desfavora&le$en el cual a las l,m%nas se les apl%ca una soluc%+n de,c%do clor9dr%co a pres%+n$ para fnalmente seren)ua-adas con a-ua!Los perfles met,l%cos son a(uellos productoslam%nados$ fa&r%cados usualmente para su empleo enestructurasdeed%fcac%+n$ odeo&rac%v%l! Perflesa&%ertos en forma de :C: fa&r%cados a part%r de rollode acero ne-ro o Tern%um;%ntro$ ut%l%'ados paraestructuras secundar%as$ marcos de a&erturas$columnasdesoporte$ travesa5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5construct%vos! Tam&%*n conoc%dos como Costanera$ Perln$Canaleta$ Poln!Normalmente los perfles de acero se puedenclas%fcar se-Bn el t%po de proceso de producc%+n (ue le daor%-en$ se-Bn se detalla a cont%nuac%+nC14 Perfles Lam%nadosCLos perfles lam%nados se producen a part%r de la lam%nac%+nen cal%ente de palan(u%llas o toc9os 9asta darle laconformac%+n deseada! .ntre sus caracterst%cas destaca suun%form%dad estructural pues no presentan soldaduras ocosturas y t%enen un &a)o n%vel de acumulac%+n de tens%onesres%dualeslocal%'adas! /ed%st%n-uen$ &,s%camenteendos-randes fam%l%asCPerfles de alas paralelasCLos perfles de ala paralela se producen en secc%ones t%po Iy 6$ tam&%*n denom%nadas do&le T y los perfles 6 de al! /ecaracter%'an por tener alas perpend%culares al alma$ de carasparalelas$ rect%lneas y de espesor constante (ue de)an,n-ulosredondeadosenlosencuentros%nter%oresentreelala y el alma!/on muy ut%l%'ados en la fa&r%cac%+n de estructuras$ ya (uesu -eometra paralela y rect%lnea fac%l%ta las un%ones$cone8%ones y enca)es!Perfles de alas %ncl%nadas o Normales amer%canosLos perfles normales amer%canos odealas %ncl%nadas seproducen &,s%camente en secc%ones t%po I$ U y L y secaracter%'an por tener los e8ter%ores de las alas2 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5perpend%culares al alma$ m%entras las caras %nter%ores de lasalas presentan una %ncl%nac%+n de 9asta un 1"D respecto delacarae8ter%or$ por lo(uelosespesoresdelasalassondecrec%entes! Las un%ones entre las caras e8ter%ores e%nter%ores de las alas$ as como las un%ones entre las alas y elalma$ son redondeadas!E4 Perfles conformados en froCLos perfles conformados en fro o do&lados se o&t%enen porlaconformac%+ndeplanc9asplanasenformadec9apasoFe)es s%n cam&%ar su temperatura! .l proceso se puede 9acermed%ante ple-ado$ en cuyo caso su lon-%tud est, l%m%tada porel lar-o de la ple-adora$ 2usualmente de entre G! y#!mm4 y los espesores mayores se s%tBan alrededor de los1Emm$ tam&%*n depend%endo de la potenc%a de la ple-adora!/epueden9acer med%anteprocesocont%nuoenunalneaperfladora o roll former$ en cuyo caso$ el lar-o defa&r%cac%+n es cont%nuo y la lon-%tud es te+r%camente%ndefn%da$ aun(ue l%m%tada normalmente a med%dascomerc%alesoal%m%tac%onesdel transporte! Losespesoresm,8%mos en las lneas perfladoras$ d%fc%lmente superan los#mm! /u caracterst%ca -eom*tr%ca pr%nc%pal es (ue loscantos y v*rt%ces (ue presentan son redondeados! /eproducenusualmenteensecc%onest%poU$ C2ocanalat%esado4$ L y al-unas var%antes se-Bn cada productor3 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI52Ome-a$ /%-ma$ etc!4! 5 d%ferenc%a de los tu&os$ esta fam%l%adeperflesconformadossueledenom%narsetam&%*ncomoperfles a&%ertos!P.R3IL .N 3RIO CJ # Mo$ento de inercia4 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5% # Mo$ento resistentei # Radio de &iro'er(le con)or$ado en )r*o+ )a,ricado con aceros la$inados encaliente+ se&-n nor$a UNE.EN /00123aceros 4ara construcci5n6.5 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI56 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5P.R3IL .N C5LI.NT. C7 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI58 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI59 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI510 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI511 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI512 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5C5R5CT.R>/TIC5/ D.L PRODUCTO7'er(l en)or$a8C9 :ue4uedee$4learse4araconstruccionesli;ianas+ )or$ando $arcos 4ara al$acenes+ casetas+ co,ertien )ac=adas de edi(cios 4re)a,ricados+ na;es industriales+ etc.7 El $aterial con aca,ado ne&ro+ no 4osee recu,ri$ientoanticorrosi;o. 'ara su )?cil li$4ie 4osterior a4licaci5n de 4inturaanticorrosi;a+ en su4roceso de )a,ricaci5n reci,e una li&era a4licaci5n de e$ulsi5n :uelo4rote&ede)or$ate$4oral. 'or loanterior el $aterial 4udiera4resentarciertas 5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5calidad.14 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI515 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI516 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI517 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5 ES'ECIAICACI!NES DE DISEB!Para calcular la resistencia de la seccin (Mn de la seccin) el AISI contempla en la seccin C3.1.1 dos mtodos para obtener el momento de diseo de secciones sujetas a le!in" el procedimiento I# principalmente se basa en el inicio de luencia# mismo $ue es determinado por las %reas de la seccin (eecti&as o no). 'l procedimiento II se denomina capacidad inel%stica de reser&a# la cual en este caso en particular se basa en la relacin (( ) t) de los 18 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5periles laminados en rio* en cuanto al +diseo econmico por le!in,# el objeti&o es ele-ir el peril m%s adecuado# a tra&s de las tablas pre&iamente reali.adas por abricantes# con elin de seleccionar el m%s econmico.'n este inorme slo se aplicara el procedimiento de +inicio de luencia, para periles +C, car-ados en el eje uerte# como se muestra en la i-ura 3.3.1.1.'l momento de luencia# ser% considerado como la resistencia de le!in $ue pro&oca el inicio de luencia en la ibra e!terna del peril.'l esuer.o en el acero f para elementos a le!ion se obtiene de la si-uiente manera" Si el procedimiento I de la seccin C3.1.1 del AISI 1//0# es usado# entonces" 1a luencia inicial del elemento es en compresin#2 34. 1a luencia inicial del elemento est% en tensin# el esuer.o a compresin del elemento # deber% ser calculado en base a la seccin eecti&os bajo M4. Si el procedimiento II de la seccin C3.1.1 del AISI 1//0 es usado#es el esuer.o en el elemento considerado bajo Mn determinado en base a la seccin eecti&a.19 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5PROPI.D5D./ =.O7HTRIC5/ .3.CTIA5/ 5 3L.IION D. LO/ .L.7.NTO/ D. L5 /.CCION P56PI'7A7'S 7' 1AS 'S89I:AS ('1'M':;6S CI5C91A5'S)Se obtienen las coordenadas del centroide con respeto a la ibra e!trema superior# para las es$uinas superior e inerior# en la cual se aplican las si-uientes especiicaciones (consideramos ) 's$uina superior"ys = (r - dI)+(t / 2) 's$uina inerior"yi = H - ys7onde2 an-ulo interior( en radianes) de los radios en los etremos del elemento circular2 5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5momento nominal para as@ poder calcular el momento de diseo# mediante dos mtodos" momentos de diseo por el mtodo AS7 (Ma!) 4 por el mtodo 1537 (Mu!). As@ como tambin la resistencia al pandeo lateral.M!MENT! DE DISEB!'l momento nominal se obtiene multiplicando el 34 por el mdulo de seccion con respecto a+I,

'!isten dos mtodos para obtener el momento de diseo para una &i-a con respecto al eje uerte"el mtodo AS7 4 el mtodo 1537.3.?.1.A. MJ;676 AS7 (Ma!)7onde. 2 momento le!ionante permisible 2 actor de se-uridad para le!in 2 resistencia nominal a le!in menor determinada a partir de ciertas consideraciones3.?.1.A. MJ;676 1537 (Mu!) K mtodo 1537 " 7onde" 2 actor de resistencia por le!in 2 resistencia nominal a le!in menor determinada a partir de ciertas consideracionesTIPO/ D. UNION./ D.L P.R3IL C25 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5Ro&lonadoUn remache consiste en una espiga de dimetro , provista de una cabeza de asiento, que est destinada aintroducirse a travs de las piezas a enlazar, previamente perforadas, de forma que una vez introducido sele forme una segunda cabeza que efecte el cierre de la unin. Cuando se ha formado esta segunda cabezael remache se ha transformado en un robln. La segunda cabeza, o cabeza de cierre, se forma medianteestampacin en caliente del extremo libre de la espiga. Esta estampacin puede hacerse a mano omecnicamente, utilizando prensas hidrulicas o herramientas de aire comprimido.Los roblones que se utilizaban normalmente en la construccin de estructuras metlicas son los de cabezasemiesfrica. Los agujeros para el roblonado deben ser de 1 mm mayor que el dimetro nominal delremache. Esto es una regla general para el dimensionado de los agujeros.Los agujeros en las piezas debern hacerse siempre mediante taladrado y no por punzonado, debido a laacritud que esta operacin introduce y que puede dar lugar a roturas. nicamente es admisible elpunzonado en chapas fnas, de hasta 10 mm de espesor. El taladro inicial debe Realizarse de dimetro algo menor que el defnido, para hacer luego una presentacin o montaje inicialde las piezas y terminar el agujero hasta que se alcance su dimetro defnitivo por escariado. El teneragujeros ms grandes de lo estrictamente necesario representa un gran peligro, ya que la espiga delremache no lo llenar por completo y no sern reales las hiptesis de clculo.La longitud de la espiga deber elegirse de forma que al ser colocado, en el proceso de formacin de lacabeza, se rellene completamente el agujero al producirse la recalcadura o forja de la espiga y adems seobtenga la cabeza de las dimensiones adecuadas.Ejecucin: En el proceso de roblonado, en primer lugar se calientan los remaches en un hornillo de hastaque se alcanza una temperatura correspondiente al rojo cereza claro. Antes de introducir el remache en elagujero se le libera de la cascarilla que se haya podido formar sobre su superfcie. Durante el roblonadopropiamente dicho, se mantiene la cabeza de asiento sujeta mediante la sufridera, mientras que el doile oestampa, accionado casi siempre por aire comprimido, recalca primero la espiga para que as rellene todoel agujero, y despus forja la cabeza de cierre. Todo el proceso ha de realizarse muy rpidamente, ya queal terminar la operacin, la temperatura debe conservarse en la correspondiente al rojo sombra.Forma de trabajo: Los roblones constituyen medios de unin puntuales que estn solicitados porcortadura o esfuerzo cortante y por aplastamiento, o sea, por la compresin de la espiga contra lasparedes de los agujeros.5torn%lladoPara formar uniones desmontables, as como para lograr una mayor velocidad de ejecucin de las uniones,se utilizan los tornillos.26 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5Se distinguen tres clases de tornillos: Los ordinarios o tornillos negros; los calibrados o ajustados y los dealta resistencia, que tienen su estudio separado, ya que producen una unin diferente a los dos primeros.La forma de trabajar de los tornillos es anloga a la de los roblones, de ah que el clculo de las costurasatornilladas, as como su morfologa, sean las mismas y se puedan estudiar de manera conjunta.Tornillos calibrados; se exige para los dimetros del agujero y de la espiga un ajuste H 11/ h 11. Paraestructuras, y para tornillos de dimetros entre 20 y 30 mm, se admite una holgura de 0,3 mm entreespiga y agujero.Tornillos ordinarios; los tornillos que no cumplen las condiciones indicadas anteriormente para lostornillos calibrados se designan como tornillos negros u ordinarios.Arandelas; es obligatorio su uso, para evitar que la rosca o su terminal penetren en el agujero y seproduzcan tensiones adicionales a las calculadas por aplastamiento.Cuando la construccin est solicitada por esfuerzos dinmicos, se emplearn arandelas de seguridad.Agujeros; estos tendrn un dimetro de agujero 1 mm mayor que el nominal del tornillo, o sea, que el desu espiga, redondeando el valor en milmetros.Torn%llos de alta res%stenc%aEn estas uniones, de concepcin diferente a las atornilladas con tornillos normales ordinarios, negros ocalibrados, las costuras se realizan mediante tornillos denominados de alta resistencia o AR, apretadosfuertemente con el fn de engendrar una gran reaccin de Rozamiento entre las superfcies en contacto y aprovechar esta reaccin de rozamiento para latransmisin de los esfuerzos de los perfles unidos.Una caracterstica importante de los tornillos de alta resistencia es que se introducen con una pequeaholgura en las piezas a unir, para luego tensarlos mediante apretadura de la tuerca o cabeza, para asproducir una presin importante entre las superfcies en contacto, que es lo que da lugar a la granreaccin de rozamiento de que hablaba en el prrafo anterior. El esfuerzo, orientado perpendicularmenteal vstago o espiga del tornillo, se transmite entre los elementos por el rozamiento esttico de lassuperfcies, mientras que el vstago del tornillo queda solicitado por traccin axil y por torsin, comoconsecuencia del momento de apretadura que se aplica.Si se incrementa el esfuerzo que solicita a la unin es muy probable que se pueda llegar a sobrepasar laresistencia de rozamiento. Si esto sucede, el movimiento que se inicia hace que los vstagos de lostornillos entren en contacto con los bordes de los agujeros y entonces la transmisin del esfuerzo se lleva acabo, adems de por rozamiento, por cortadura, aunque este esfuerzo sea, en general, de tan pocamagnitud que, no se llega a producir la rotura por cortante debido a la gran resistencia del material del27 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5tornillo. Caso de que la carga siga aumentando y se llegue a sobrepasar el valor del lmite elstico de loselementos unidos, puede desaparecer parcialmente el pretensado de los tornillos como consecuencia de laestriccin, aunque este fenmeno se puede considerar igualmente despreciable.Los tornillos AR diferen de los tornillos ordinarios solo en que el redondeo de acuerdo entre vstago yarandela ser como mnimo de r = 1 mm para 14 mm; r = 1,5 mm para 16 a 20; r = 2 mm para 22.Adems, la tolerancia ser basta para la cabeza y vstago y media para la - rosca.Este medio de unin se emplear siempre con arandelas bajo la cabeza y bajo la tuerca y sern deespesores acordes a los tornillos empleados/oldaduraSoldar es unir dos piezas de igual o distinta naturaleza mediante una perfecta unin entre ellas, casisiempre con la aportacin de calor, con o sin aplicacin de presin, y con o sin empleo de material deaportacin, pudiendo tener este la misma o distinta composicin que los metales a unir.El procedimiento de soldadura ms antiguo entre los conocidos es el de soldadura por forja, que consisteen calentar las piezas a unir hasta su punto de fusin, para luego unirlas entre s por presin. Actualmente la soldadura se realiza de diversas maneras; aprovechando el calor generado por lacombustin de un gas, generalmente acetileno, en una atmsfera de oxgeno; por el generado por el pasode una corriente elctrica aprovechando el efecto Joule o el producido por el calor desarrollado en un arcoelctrico. En la actualidad estos son los procedimientos empleados industrialmente, aunque incluyendiversas variantes que en nada afectan su naturaleza esencial. Mediante el empleo de estos tres sistemasbsicos se pueden soldar toda clase de metales y aleaciones, con muy pocas excepciones.De estos sistemas nace una gran diversidad de procedimientos. Los de mayor inters industrial son losderivados del sistema de soldeo por arco, aunque tambin tienen gran importancia los de soldeo porresistencia, procedimiento que tambin comentaremos.En cuanto a la soldadura elctrica por arco, que es el sistema de mayor importancia industrial entre todoslos que existen, puede decirse que comenz al descubrirse el arco elctrico, por Sir Humphrey Davy, en laprimera parte del siglo XIX. En 1801 Sir Humphrey Davy vio que al acercar Los terminales de un circuito elctrico de una tensin relativamente bajan, saltaba entre ellos un arco deuna luz cegadora y que adems produca una gran cantidad de calor. El tamao e intensidad de dicho arcodependa del tiempo y naturaleza de los terminales empleados.El arco elctrico permaneci como una curiosidad cientfca hasta que en 1881 se descubri la lmpara dearco voltaico, y cinco aos despus, en 1886, se instal el primer horno por arco con fnes metalrgicos enMilton Stafordshire (EE.UU.) para poder obtener aluminio a partir de la almina que.28 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5Realmente la unin de metales por el procedimiento del arco elctrico data del ao 1881, en que uninventor norteamericano, que se llamaba De Meritens, empleaba el calor general en un arco de carbnpara unir unas piezas. A partir de entonces aparecen los procedimientos de Zerener, Bernardos ySlavianof.De todos stos puede decirse que el precursor del mtodo empleado en la actualidad es el de Slavianof, enel que se emplea un electrodo metlico por primera vez, en lugar de los electrodos de carbn.Poco a poco, el procedimiento de unin por soldadura fue avanzando y en 1902 un taller de Locomotorasde Pensilvania (EE.UU.) aplic el procedimiento de electrodo de carbn en gran escala a sus talleres dereparacin. En 1906 la frma "Lloyd & Lloyd", de Birmingham (Inglaterra), estableci un taller desoldadura con todos los adelantos conocidos entonces y en 1910, en Suecia, Oscar Kjellber, invent elelectrodo revestido. Antes de esto, los electrodos empleados eran de acero extrasuave, conocido como"acero sueco" que produca soldaduras frgiles y dbi- les. El arco sobrecalentaba y quemaba el metal desoldadura y este se haca frgil al reaccionar con el oxgeno, el nitrgeno y el hidrgeno del aire. Lamanera de evitar esto era producir "algo" que recubriera al electrodo de tal forma que el aire no pudieraponerse en contacto con el metal aportado en la soldadura. Este recubrimiento, adems de impedir elacceso del aire al arco "protegindolo", sirve para ayudar a saltar el arco entre la pieza y el electrodo.Con la primera guerra mundial la soldadura tuvo un gran auge, y ya en el ao 1920 se fabric el primerbarco completamente soldado. La tcnica del soldeo continu su rpida evolucin y ya en la segunda granguerra se puede decir que la casi totalidad construccin metlica se resuelve mediante uniones soldadas,sin empleo de remaches, con un considerable ahorro de material, y, por consiguiente, de dinero.Existe otro tipo de soldadura, la soldadura por fusin. Son aqullas en que la unin se efecta mediante lafusin de un determinado metal que se aporta para constituir el enlace o unin entre las piezas. Eseenlace se denomina cordn de soldadura, o simplemente, soldadura. En la fgura adjunta se muestran,esquemticamente, unos cordones de soldadura realizados, el primero a tope entre dos chapas con susbordes preparados, y el segundo, entre chapas para formar una unin en ngulo. 29 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5En cualquier uninsoldada aparecen, al hacer unexamen radiogrfco, dospartes totalmente defnidasy otra que hace de unin entreellas. Las dos primeras lasconstituyen la zonadel metal fundido y la delmetal de base, y la intermediaes la llamada zona detransicin.La zona del metal fundido est constituida por el metal aportado y el propio metal de base que se hasolidifcado partiendo del estado lquido y ha sufrido una serie de transformaciones, tanto de ordenqumico y fsico como estructural.La zona de transicin se compone por una mezcla del metal de base y metal de aportacin en la cual sehan desarrollado tambin procesos trmicos que han conducido a transformaciones estructurales queextienden esta zona incluso dentro del llamado metal de base. Las transformaciones que en esta zona seoperan son de gran importancia para la consecucin de un buen resultado en la soldadura, y son las queen gran parte determinan la aparicin de fsuras y de otro tipo de defectos.La zona del metal de base sufre solo variaciones de temperatura entre las cuales la mayora de los metaleso aleaciones no presentan cambios fsico-qumicos o estructurales.Comportam%ento de las un%onesComo ya se mencion al inicio, las uniones tienen, dentro de los proyectos de las construcciones metlicas,especial importancia y difcultad. Cualquier unin es una zona particularmente peligrosa y la mayora delos accidentes son debidos a uniones mal proyectadas o mal ejecutadas.Es muy sintetizar todos los modelos de unin que pueden presentarse. Los criterios de proyecto yejecucin evolucionan constantemente y dependen, adems, del proceso de fabricacin, transporte ymontaje.Dada su importancia conceptual y econmica, ya que aproximadamente representan el 40% del importede la estructura, han de concebirse del modo ms sencillo posible, eliminando elementos innecesarios yprocurando unifcar y tipifcar al mximo los diferentes modelos.Puede resultar extrao a primera vista indicar que detalles constructivos con mayor cantidad de aceropueden resultar ms econmicos que otros, con menos, pero con mayores exigencias de mano de obra. Una30 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5basa de un pilar formada por una sola placa gruesa sin cartelas puede ser ms econmica que la de otrabasa fna acartelada

El anlisis de las uniones, posiblemente, sea la parte ms difcil de la construccin metlica. En ellas hayuna concentracin de esfuerzos muy importantes y la evaluacin de las tensiones y deformaciones que sepresentan solamente pueden obtenerse mediante el anlisis experimental, o utilizando mtodosnumricos en el campo elastoplstico. De los resultados obtenidos se desprenden procedimientossimplifcados que son los que normalmente se utilizan en la prctica. El estudio de una determinada unin comprende su diseo, el anlisis de los esfuerzos que ha de resistiry, en funcin de stos, el clculo de los elementos y medios de unin que la componen, tales como cartelas,casquillos, cordones de soldadura o tornillos.Clas%fcac%+n de un%ones met,l%casEn funcin de su capacidad de resistencia tenemos:- Uniones de resistencia total, en las que su capacidad de carga es igual o superior a la del elemento msdbil de la unin. - Uniones de resistencia parcial, aquellas que su capacidad de carga es inferior a la del elemento msdbil de la unin pero, lgicamente, superior a los esfuerzos de clculo.Las uniones resistentes a esfuerzo de fexin podemos clasifcarlas como: - Rgidas, las que mantienen los ngulos que forman entre s las piezas enlazadas. El giro del nudo esigual al de las barras a l unidas.31 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5 - Semirrgidas, son las uniones fexibles en las que se produce un giro relativo entre las barras enlazadasen el nudo, pero existiendo una transmisin de momentos. Para modelizar este tipo de enlace se unen lasbarras a los nudos mediante muelles que coartan el giro. - Simples, son enlaces que se comportan como uniones articuladas, en los que la barra se une al nudo sincoartar sus giros. Todas las uniones tienen que tener uncomportamiento sufcientemente dctil, capaz dedesarrollar su capacidad resistente en el rangoplstico sin que se presente un fallo prematuromotivado por una deformacin excesiva.En la fgura siguiente se muestran tres diferentes uniones de una barra traccionada, formada por dosperfles UPN, enlazada a dos cartelas. - Unin a): La unin soldada estotalmente resistente. Lacurva carga- desplazamientoalcanza prcticamente la deformacinmxima coincidiendo con laplastifcacin de la seccin. -Unin b): La unin atornilladadesarrolla tambin la totalidad de la capacidad de carga de la barra, pero su comportamiento, al cortarse la barra por la seccin debilitada por los taladros, es frgil.En este caso no es posible aprovechar la capacidad plstica de los elementos enlazados, ni realizar unclculo plstico con la redistribucin de esfuerzos que conlleva. - Unin c): La otra unin atornillada esparcialmente resistente y por lo tanto un punto dbil en la estructura. El fallo de la unin no permitedesarrollar, siquiera, la capacidad de carga de la barra cuya tensin no alcanza el lmite elstico, ya queantes se presenta el fallo de la unin.Un%ones v%-a L soporte32 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5Son las uniones que se producen entre un elemento estructural, trabajando a fexin y cortadura, quetransmite sus cargas a otro, sometido principalmente a compresin. El Cdigo Tcnico de la Edifcacinclasifca las uniones en funcin de su rigidez y de su resistencia, as tendremos:En funcin de su rigidez: - Nominalmente articuladas; son aquellas en las que no se desarrollanmomentos signifcativos que puedan afectar a los miembros de la estructura. Tienen que ser capaces detransmitir las fuerzas y de soportar los giros de clculo. - Rgidas; aquellas cuya deformacin no tieneinfuencia signifcativa sobre la distribucin de esfuerzos en la estructura, ni sobre su deformacin global.Tienen que ser capaces de transmitir las fuerzas y momentos de clculo. - Semirrgidas; las que no sonrgidas ni nominalmente articuladas.En ausencia de anlisis precisos se pueden considerar como: - Articuladas; las uniones por soldadura delalma de una viga metlica en doble T sin unin de las alas al pilar. Ntese que aunque el Cdigo Tcnicoindica nicamente la unin mediante soldadura, el medio puede ser otro (uniones atornilladas). - Rgidas;Las uniones soldadas de vigas en doble T a soportes en las que se materialice la continuidad de las alasa travs del soporte mediante rigidizadores de dimensiones anlogas a las de las alas.Otra clasifcacin, como he indicado, es en funcin de su resistencia: - Nominalmente articuladas; aquellascapaces de transmitir los esfuerzos obtenidos en el anlisis global de la estructura y su resistencia declculo a fexin no es mayor de la cuarta parte del momento resistente plstico de clculo de la pieza demenor resistencia unida y siempre que exista una capacidad de giro sufciente. - Totalmente resistentes ode resistencia completa; su resistencia es igual o superior que la de los elementos que conecta. -Parcialmente resistentes; su resistencia es inferior que la de los elementos unidos, pero siempre debe sercapaz de transmitir las fuerzas y momentos obtenidos en el anlisis de la estructura. Un%ones v%-a L soporte soldadas art%culadasEs conveniente realizar la unin por medio de angulares, debido a la difcultad de conseguir la necesariaexactitud dimensional. Nunca deben soldarse las alas y, adems, la longitud de los cordones debe ser larequerida estrictamente por el clculo. Si la unin se realiza soldando directamente el alma de la viga a la columna mediante cordones en ngulola disposicin ser la de la fgura inferior, recomendndose como valor de la longitud del cordn desoldadura, lv, el comprendido entre la mitad y dos tercios de la altura til del alma. Una longitud de33 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5soldadura superior a este valor hace que esta unin no sea considerable como articulada, ya que se creaun momento de empotramiento que, al no ser despreciable, puede originar el agrietamiento de lasoldadura. Un%ones v%-a L soporte atorn%lladas art%culadasEs, posiblemente, la unin ms aconsejable si la uninse tiene que realizar en obra. La unin al pilar y el juego queproporcionan los tornillos permiten considerar este enlace comouna articulacin. La unin se ejecuta enlazando elalma de la viga con dos angulares con el ala o alma del pilar. En los tres ejemplos anteriores se transmite unmomento fector tan pequeo que la unin responde, a efectos prcticos, como una articulacin. Ademslos ensayos y la experiencia adquirida han confrmado que estas uniones permiten las rotacionesnecesarias que exigen los clculos tericos para ser consideradas de todo punto como articuladas. Un%ones v%-a L soporte so&re cas(u%llosOtro tipo de uniones son las que emplean un casquillo de apoyo sobre el que descansa la viga.Cuando en el enlace viga-columna se dispone un angular de asiento, este se deforma quedando solicitadobajo tensiones de fexin provocadas por la carga de la viga. Con ngulos de reducido espesor la partesuperior de la unin tiende a fallar por fexin.34 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5En este tipo de uniones ese fallo de la unin puede ser fcilmente resuelto, disponiendo otro u otrosangulares en la parte superior, para prevenir el vuelco de la viga. Otra posible solucin a este tipo deunin es la colocacin de casquillos rigidizados para el apoyo.Si la viga se conecta al alma del soporte, el apoyo debe situarse lo ms prximo posible al eje del pilar,para evitar tensiones en su alma debidas a la excentricidad de la carga.

Un%ones r-%das v%-a L soporte soldadasLas vigas se unen a los soportes mediante cordones soldados a tope, realizndose en taller la preparacinde los bordes de las alas de la viga, para no tener que realizar en obra cordones de soldadura de techo.Adems se disponen casquillos angulares para la fjacin provisional de la viga. En el pilar, paratransmitir adecuadamente las fuerzas de compresin y de traccin transmitidas por las cabezas de la vigase disponen rigidizadores. Si por razones de montaje, la viga no ajusta perfectamente sobre la cara de lacolumna, la unin de las cabezas se efecta suplementando chapas de igual seccin que las alas de la viga,35 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5soldadas tambin a tope al ala del soporte. El esfuerzo cortante es resistido por el casquillo de apoyo o elangular que une el alma del perfl al pilar. Un%ones r-%das v%-a L soporteatorn%lladasEmplearemos este tipo de uniones, como ya hemosdicho anteriormente, para realizar lasuniones en obra. En la fgura a) el nudo llega a obra yaejecutado, y en esta se realiza el empalme de la viga utilizando cubrejuntas atornillados. La fgura b)dispone una placa de testa en el extremo de la viga, para unirse al pilar mediante tornillos de altaresistencia. En la fgura c) se ejecutan en taller los cubrejuntas de alas de la viga y casquillo de placa.Esta disposicin puede presentar problemas de desgarro laminar, y tambin es posible que, comoconsecuencia de un mal transporte del pilar, las chapas voladas sufran torceduras. En la fgura d) sesustituye el cubrejuntas inferior por un casquillo de apoyo y un taco ajustado. En la fgura e) las posiblesdifcultades .surgidas de un mal transporte desaparecen al incorporarse al nudo cubrejuntas atornillados,formados por medios perfles de seccin en doble T.36 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5 Un%ones res%stentes a tracc%+nLas uniones de piezas solicitadas a traccin se pueden realizar segn los esquemas de la fgura siguiente. Figura 12. Empalmes en uniones a traccin La fgura a) representa un empalme porsoldadura a tope, la b) uno concubrejuntas soldados y el c) mediantecubrejuntas atornillados. En el caso de loscubrejuntas sus superfcies se distribuyende manera proporcional a las reas de loselementos que componen los perfles debase.En estos tipos de enlaces a traccin es preferible el uso de los empalmes soldados, debido a que lasuniones atornilladas pueden fallar frgilmente a lo largo de la seccin neta.Un%ones res%stentes a compres%+nPara realizar los empalmes de piezas comprimidas se usanhabitualmente nudos similares a los de la fgura inferior.37 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5Para las uniones sometidas a estos esfuerzos, el Cdigo Tcnico indica que se admitir la transmisin porcontacto en elementos comprimidos nicamente si las superfcies en cuestin se han preparado pararesultar sufcientemente planas y se evita toda posibilidad de desplazamiento en cualquier situacin dedimensionado. En este caso, el empalme asegurar la continuidad de rigidez. Si los elementos no se hanpreparado para transmitir los esfuerzos por contacto, se dimensionarn los elementos de empalme paraque sean capaces de transmitir las fuerzas y momentos existentes en la seccin de la unin. Se mantendrla alineacin de los extremos enfrentados mediante platabandas u otros medios.En las estructuras de edifcacin soldadas los enlaces en obra entre pilares se realizarn por encima delnivel de las alas superiores de las vigas."entaEasF Producto funcional, fcil de instalar. Flexibilidad y versatilidad de diseo. Estructura de soporte ms liviana. Compatibles con cualquier material o sistema constructivo. Secciones constructivas con alta resistencia y bajo peso. En la presentacin galvanizada, se obtiene mayor proteccin contra la corrosin, gracias a su recubrimiento de zinc. las estructuras metlicas, al toar grandes deformaciones, antes de producirse el fallo defnitivo `avisan` El material es homogneo y la posibilidad de fallos es mucho ms reducida que en construcciones construidas con otros materiales. El material resistente por igual en todas las solicitaciones Ocupan poco espacio. Los soportes molestan muy poco, para efectos de la distribucin interior, por lo q se obtiene buena rentabilidad a toda la superfcie construida. Los cantos de las vigas son reducidos y los anchos an son menores. En general las estructuras metlicas pesan poco y tiene elevada resistencia Las estructuras metlicas no sufren fenmenos reolgicos que, salvo deformaciones trmicas, deban detenerse en cuenta conservan indefnidamente sus excelentes propiedades Estas estructuras admiten reformas, por lo q las necesidades y los usos pueden variar, adaptndose con facilidad a las nuevas circunstancias. Su esfuerzo, en general, es sencillo. Las estructuras metlicas se construyen de forma rpida, ya que al ser elemento prefabricado, asimismo tiene resistencia completa desde el instante de su colocacin en la obra Al demolerlas conserva todava el valor residual del material ya que este es recuperableDES"ENTAJAS Son necesarios dispositivos adicionales para conseguir la rigidez La elevada resistencia del material origina a problemas de esbeltez Es necesario proteger las estructuras metlicas de la corrosin y del fuego38 ./CU.L5 7ILIT5R D. IN=.NI.R>5 :7cal! 5nton%o ?os* de /ucre:@OLIAI5 El coste, en principio, es ms elevado que el de las estructuras de hormign armado El resultados de las uniones soldadas es dudoso, especialmente en piezas trabajando a traccinILI!GRAAIAhttp://oa.upm.es/3786/1/Picazo-E15.pdfCdi-o ;cnico de la 'diicacin. Madrid. 'dita Colet@n 6icial del 'stado# Ministerio de la Hi&ienda. A