e structur as metalic as info 02

7/21/2019 e Structur as Metalic as Info 02

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ESTRUCTURAS METÁLICAS - VENTAJAS E INCONVENIENTES

*Comprobaciones en estructuras metálicas

Bien es sabido que la edificación residencial está dominada por el hormigón armado

mientras que el acero se utiliza básicamente en el sector industrial y cada vez más a menudo en

edificios de uso público.

El acero es moderno, contemporáneo y es un material que ofrece infinitas posibilidades. Se

ha utilizado durante siglos porque tiene diferentes aplicaciones y sus excelentes características

constructivas y funcionales hacen que arquitectos, ingenieros e inversores recurran a él con

entusiasmo. Es apto para edificios industriales y de representación, y se utiliza mucho en

proyectos en los que el diseño debe sufrir constantes modificaciones.

Las ventajas y desventajas de la utilización del acero pueden darnos algunas claves para

explicar la adopción de soluciones diferentes a las actuales con hormigón.

Ventajas del acero estructural

A continuación vamos a indicar, de manera general, algunas de las principales características

que suponen la construcción de edificaciones con estructuras metálicas en acero:

Es un material de gran resistencia. Esto significa que los elementos que formarán la

estructura en cualquier construcción podrán ser de una sección transversal mucho menor que en

el caso del hormigón, ocupando, por lo tanto, menos espacio.

Avisan con grandes deformaciones antes de producirse un fallo debido a que el material es

dúctil.

Uniformidad, ya que las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo.

Homogeneidad del material.

Posibilidad de reforma de manera más sencilla para adaptarse a nuevos usos del edificio, lo

cual es más habitual en el caso de equipamientos, edificios de oficinas... que en el caso de

viviendas.

Rapidez de montaje, con los consiguientes ahorros en costes fijos de obra.

La estructura metálica puede ser preparada en taller, lo que se traduce en que los elementos

llegan a obra prácticamente elaborados, necesitando un mínimo de operaciones para quedar

terminados.

El acero estructural puede laminarse de forma económica en una gran variedad de formas y

tamaños. Además se puede adaptar a necesidades concretas variando las propiedades mecánicas

mediante tratamientos térmicos, termoquímicos…

Reutilización del acero tras desmontar la estructura, lo que supone un ahorro de inversiónconsiderable.



Las vigas reticuladas permiten cubrir grandes luces, con los correspondientes beneficios.

Las estructuras de acero son, por lo general, más ligeras que las realizadas con otros

materiales; esto supone menor coste de cimentación.

La adaptabilidad del acero es de especial relevancia en casos de rehabilitación ya sea para

reforzar estructuras existentes o para una completa reconstrucción manteniendo las fachadas. Elacero se entrega prefabricado en obra; no necesita ser apuntalado y tampoco sufre retracción o

fluencia por lo que puede asumir carga de inmediato.

El desarrollo de nuevos sistemas de protección contra la corrosión, garantizan con un

mantenimiento mínimo, una vida casi ilimitada para las estructuras realizadas con acero.

Cuando termina la vida útil del edificio, la estructura metálica de acero puede ser

desmontada y posteriormente utilizada en nuevos usos o ser re-aprovechada con un fácil reciclaje.

La estructura metálica en acero supone un peso reducido, segura en caso de seísmo,

rendimiento y montaje se controlan visualmente de forma fácil.

¿Dónde construir con estructura metálica?

Edificios con probabilidad de crecimiento y cambios de función o de cargas.

Edificios en terrenos deficientes donde son previsibles asientos diferenciales apreciables; en

estos casos se prefieren los entramados con nudos articulados.

Construcciones donde existen grandes espacios libres, por ejemplo: locales públicos, salones.

Por otro lado, vamos a indicar algunas DESVENTAJAS que presentan este tipo de estructuras.

Desventajas del acero estructural

Corrosión. Este tipo de materiales pueden presentar problemas de corrosión dependiendo

del lugar y los agentes corrosivos externos.

Problemática en caso de incendios. Debido a esto, es conveniente, y en algún caso

obligatorio, recubrir este tipo de estructuras con pintura ignífuga o intumescente para evitar el

colapso de la misma.

Pandeo, ya que se utilizan elementos esbeltos sometidos a compresión (soportes metálicos).

No obstante, las estructuras se calculan evitando estos fenómenos.

Coste económico de la estructura y su posterior mantenimiento: pinturas contra la corrosión,

paneles de protección frente al fuego...Mano de obra especializada.



¿Donde NO se debe construir con estructura metálica?

Edificaciones con grandes acciones dinámicas.

Edificios ubicados en zonas de atmósfera agresiva, como marinas, o centros industriales,

donde no resulta favorable su construcción.

Edificios donde existe gran preponderancia de la carga del fuego, por ejemplo almacenes,

laboratorios, etc.



Para empezar a hablar de estructuras metálicas definiremos de forma sencilla y general qué

es una estructura.

Una estructura es un conjunto de partes unidas entre sí que forman un cuerpo, una forma o

un todo, destinadas a soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.Las estructuras metálicas son las que la mayor parte de los elementos o partes que la forman

son de metal (más del 80%), normalmente acero.

Como las estructuras están formadas por un conjunto de partes, estas partes deben cumplir

unas condiciones.

Condiciones que debe cumplir cualquier estructura:

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.

Estructura Metálica Principal: La estructura metálica principal se compone de todos aquellos

elementos que estabilizan y transfieren las cargas a los cimientos (que normalmente son de

hormigón reforzado). La estructura metálica principal es la que asegura que no se vuelque, que

sea resistente y que no se deforme. Normalmente está formada de los siguientes elementos:

VIGAS METALICAS:Las vigas metálicas son los elementos horizontales, son barras horizontales que trabajan a

flexión. Dependiendo de las acciones a las que se les someta sus fibras inferiores están sometidas

a tracción y las superiores a compresión. Existen varios tipos de vigas metálicas y cada una de ellas

tiene un propósito ya que según su forma soportan mejor unos esfuerzos u otros como pueden ser:

o 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: Los dinteles son las vigas que se pueden ver sobre una abertura, por

ejemplo, las que están sobre las puertas o ventanas.

o Vigas de Tímpano: Son las que soportan las paredes o también parte del techo de

los edificios.

o Largueros: También conocidas como travesaños o carreras son las que soportan

cargas concentradas en puntos aislados a lo largo de la longitud de un edificio.

PILARES METALICOS: Los pilares metálicos son los elementos verticales, todos los pilares

reciben esfuerzos de tipo axil, es decir, a compresión. También se les llama montantes.



Elementos estructuras metálicas

Estructura Secundaria: Esta estructura corresponde fundamentalmente a la fachada y a la

cubierta, lo que llamamos también subestructura y se coloca sobre la estructura metálica principal,

y ésta puede ser metálica o de hormigón.

Transmisión de las cargas

Las fuerzas o cargas que soportan las estructuras se van repartiendo por los diferentes

elementos de la estructura, pero las cargas siempre van a ir a parar al mismo sitio, a los cimientoso zapatas. Veamos cómo se distribuye la fuerza del peso sobre las viguetas de un piso superior

hasta llegar a los cimientos en la siguiente figura:

El peso sobre las viguetas superiores va a parar a las vigas horizontales y desde de ellas se

transmiten a los pilares bajando por ellos hasta llegar al final al terreno o cimientos.



Tipos de estructuras metálicas

Partiendo de la base que las estructuras metálicas son artificiales ya que las ha inventado el

ser humano podremos entonces destacar qué tipos de estructuras hay:

Estructuras Abovedadas: Estas estructuras son todas aquellas en las que se empleanbóvedas, cúpulas y arcos para repartir y equilibrar el peso de la estructura, como por ejemplo

puede verse en las catedrales o iglesias.

Estructuras Entramadas: Estas son las más comunes ya que son las que utilizan la mayoría de

los edificios que podemos ver en cualquier ciudad. Emplean una gran cantidad de vigas, pilares,

columnas y cimientos, es decir, una gran cantidad de elementos horizontales y verticales para

repartir y equilibrar el peso de la estructura. Estas estructuras son más ligeras porque emplean

menos elementos que las abovedadas por ejemplo y así pueden conseguirse edificios de gran

altura.

Estructuras Trianguladas: Las trianguladas se caracterizan como su propio nombre indica por

disponer sus elementos de forma triangular, suelen ser muy ligeras y económicas. Suelen utilizarse

para la construcción de puentes y naves industriales. En estos casos hay dos formas que son las

más utilizadas, la cercha y la celosía.

Estructuras Colgantes: Las estructuras colgantes o colgadas son aquellas que utilizan cables o

barras (tirantes) que van unidos a soportes muy resistentes (cimientos y pilares). Los tirantes

estabilizan la estructura, como puede verse por ejemplo en los puentes colgantes.

Estructuras Laminares: Todas aquellas formadas por láminas resistentes que estánconectadas entre sí y que sin alguna de ellas la estructura se volvería inestable, como pueden ser

las carrocerías y fuselajes de coches y aviones.

Estructuras Geodésicas: Son estructuras poco comunes que están formadas por hexágonos o

pentágonos y suelen ser muy resistentes y ligeras. Son estructuras que normalmente tienen forma

de esfera o cilindro.

Tipos de uniones



Para que todos los elementos de la estructura metálica se comporten perfectamente según

se ha diseñado es necesario que estén ensamblados o unidos de alguna manera. Para escoger el

tipo de unión hay que tener en cuenta cómo se comporta la conexión que se va hacer y cómo se

va a montar esa conexión. Existen conexiones rígidas, semirrígidas y flexibles. Algunas de esas

conexiones a veces necesitan que sean desmontables, que giren, que se deslicen, etc.

Dependiendo de ello tendremos dos tipos de uniones fundamentales:

Por Soldadura: La soldadura es la más común en estructuras metálicas de acero y no es más

que la unión de dos piezas metálicas mediante el calor. Aplicándoles calor conseguiremos que se

fusionen las superficies de las dos piezas, a veces necesitando un material extra para soldar las dos

piezas.

Por Tornillo: Los tornillos son conexiones rápidas que normalmente se aplican a estructuras

de acero ligeras, como por ejemplo para fijar chapas o vigas ligeras.



EJEMPLOS DE ESTRUCTURAS METÁLICAS

Para terminar mencionaremos algunos edificios de renombre que han sido diseñados y

construidos con base de estructura metálica:



La Torre Eiffel: La Torre Eiffel de París es una estructura metálica triangulada.

El Empire State: El edificio Empire State Building es un rascacielos de Nueva York que tiene



estructura metálica entramada.

El Puente Golden Gate: El famoso puente Golden Gate de San Francisco es una estructura

metálica colgante.

El Museo Guggenheim: El famoso museo Guggenheim de Bilbao es una mezcla de estructura

metálica abovedada y geodésica ya que combina elementos cilíndricos y abovedados.



http://blog.prefire.es/2014/03/la-estructura-del-edificio-el-determinante-del-diseno-de-

una-instalacion-de-rociadores-automaticos-de-agua/

La inversión que debe desembolsar un empresario a la hora de ejecutar un establecimientoindustrial es significativa. Estudios financieros y de producción inciden directamente en los

recursos en que actualmente disponen los empresarios a la hora de crear, ampliar o renovar su

negocio. Por ello, es primordial poder disponer de una estimación o estudio económico de la

construcción, rehabilitación o reforma del establecimiento donde se quiere ejercer una actividad

empresarial y económica.

Hoy en día la economía está en boca de todos, y la crisis ha promovido el ingenio de

empresarios, constructores, profesionales de diferentes sectores, para conseguir buenas

optimizaciones y, por lo tanto, grandes inversiones y beneficios para el cliente.

La optimización de un proyecto viene engendrado por un estudio riguroso de todo un

proyecto en su conjunto: obra civil, estructura, instalaciones. Sin embargo, los proyectos se ven

optimizados independientemente por sectores y por profesionales que, al no interrelacionar en

cada fase constructiva, pueden llegar a encarecer el proyecto que tan bien se pensaba que había

sido estudiado.

Elementos de una estructura metálica

Las estructuras metálicas están ganando terreno en el mercado de la construcción de

establecimientos industriales, por sus grandes ventajas en tiempo de montaje, costes, y posibilitanreformas de la misma. Sin embargo, también ofrecen algunos inconvenientes que obligan a tener

ciertas precauciones al emplearlas, como es la gran cantidad de dispositivos adicionales que son

necesarios para conseguir rigidez en la estructura: diagonales, nudos rígidos, pantallas, etc.

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http://www.prefire.es/proteccion-contra-incendios/proteccion-pasiva-1.php

Sistemas de Protección Pasiva contra el Fuego - Protección para estructuras metálicas

En base al tipo de edificio y al riesgo intrínseco del mismo, la estructura portante debe tener

la capacidad de ser estable un determinado tiempo ante el fuego. En el caso que la estructura

existente carezca de los valores de estabilidad requeridos, debe ser tratada para conseguir dichos

valores. Para ello existen soluciones diversas, y su elección dependerá fundamentalmente de la

tipología de estructura y el valor en minutos a conseguir.

Entre los sistemas más usados para dicha protección nos encontramos con:

proyección de mortero

pinturas intumescentes

paneles de lana de roca

recubrimiento con placas de fibrosilicatos

Todos ellos son válidos siempre que hayan sido ensayados para las condiciones requeridas y

su elección dependerá del coste y el tipo de acabado estético que se quiere presentar.





http://www.construmatica.com/construpedia/Protecci%C3%B3n_Contra_Fuego_en_Estruct

uras_Met%C3%A1licas

Protección Contra Fuego en Estructuras Metálicas

Dentro de los sistemas de protección de las Estructuras Metálicas existen distintas formas de

protección de las superficies indicadas para atenuar el efecto del calor sobre el material.

Cuando los materiales metálicos se encuentran cerca de focos de calor, rápidamente

incrementan su temperatura provocando una alteración de su comportamiento mecánico.

Ante el calor se produce un incremento de su deformabilidad, una reducción del módulo de

elasticidad y una disminución de su resistencia (apreciable con temperaturas de másde 500ºC).

Formas de Protección Superficial Contra el Fuego

Pinturas Intumescentes

Estas pinturas se aplican como capa intermedia entre la primera de imprimación y la de

acabado. Es una solución que no modifica las dimensiones ni la geometría de los elementos

protegidos, no obstante, presenta el problema de no ser muy eficaz ya que las estructuras

sometidas al fuego por más de 50 minutos, pierden su estabilidad. Por esta razón su uso es muy

limitado.

Morteros Ignífugos

Estos morteros son proyectables compuestos por ligantes hidráulicos, áridos ligeros del tipo

de vermiculita o lana mineral, y aditivos especiales. Permiten una estabilidad al fuego llegando

hasta cuatro horas de exposición al calor de las llamas.

El espesor del revestimiento se realiza según el tiempo de estabilidad al fuego que se

considere; la superficie de acabado puede hacerse alisada o rugosa.

Placas Rígidas de Revestimiento

Esta protección se basa en paneles de silicato cálcico; son livianos y fácil de manejar,

permiten crear alojamientos estancos en su interior donde queda el perfil.

El espesor y la cantidad de capas de los paneles determinan el tiempo de estabilidad al calor

de las llamas.

El tiempo máximo comprobado se encuentra alrededor de las 3 horas de exposición al fuego.

http://www.construmatica.com/construpedia/Protecci%C3%B3n_Contra_Fuego_en_Estructuras_Met%C3%A1licas






http://www.plasfoc.com/productos-y-soluciones/proteccion-pasiva-contra-

incendios/proteccion-de-estructuras-metalicas-de-madera-o-de-hormigon.html

Sistema de protección de la estructura metálica

La temperatura crítica del acero se considera de 500ºC, en un incendio rápidamente sealcanza esa temperatura y temperaturas superiores, la estructura a esas temperaturas no aguanta

la carga para la que ha sido diseñado, provocando así un grave peligro para toda la estabilidad de

la estructura portante.

Los sistemas para proteger la estructura frente al fuego son:

Proyecciones de mortero con perlita o vermiculita, mortero de cemento y morteros de

fibra mineral. R240

Aplicaciones de pintura intumescente R 120

Protecciones mediante paneles semi rígidos de lana mineral. R240 Protecciones mediante placa de fibrosilicatos o placa de yeso. R240

Clasificación resistencia al fuego hasta R 240

Normativa de referencia:

CTE DB SI. Punto 3. RSCIEI.

R.D. 2267/2004. ANEXO II. Punto 4

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ESTRUCTURAS APORTICADAS

Importancia del acero en estructuras aporticadas en el campo industrial.



ESTRUCTURAS ESPACIALES

Importancia del acero en estructuras espaciales en el campo industrial.



ACERO EN LA CONSTRUCCIÓN

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