GENERALIDADES

Las Estructuras Metálicas constituyen un sistema constructivo muy difundido en varios países, cuyo empleo suele crecer en función de la industrialización alcanzada en la región o país donde se utiliza.

Las estructuras metálicas poseen una gran capacidad resistente por el empleo de acero.

Al ser sus piezas prefabricadas, y con medios de unión de gran flexibilidad, se acortan los plazos de obra significativamente.

HISTORIA DE ESTRUCTURAS METALICAS

El uso de hierro en la construcción se remonta a los tiempos de la Antigua Grecia; se han encontrado algunos templos donde ya se utilizaban vigas de hierro forjado.

Pero, en verdad, comienza a usarse el hierro como elemento estructural en el siglo XVIII; en 1706 se fabrican en Inglaterra las columnas de fundición de hierro para la construcción de la Cámara de los Comunes en Londres

Exposición de París de 1889, el ingeniero Ch. Duter presenta su diseño la Galerie des Machine, un edificio que descubre las ventajas plásticas del metal con una estructura ligera y mínima que permite alcanzar grandes luces con una transparencia nunca lograda antes.

Galerie des Machine

Otra obra ejecutada con hierro, protagonista que renueva y modifica formalmente la arquitectura antes de despuntar el siglo XX es la famosa Torre Eiffel (París, Francia).

El metal en la construcción precede al hormigón; estas construcciones poseían autonomía propia complementándose con materiales pétreos, cerámicos, cales, etc. Con la aparición del concreto, nace esta asociación con el metal dando lugar al hormigón armado.

ingeniero francés Gustave Eiffel Inicialmente presento este proyecto en Barcelona pero desistieron al ver que era una construcción costosa y rara que no encajaría con la ciudad.

VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS

Construcciones a realizar en tiempos reducidos de ejecución.

Construcciones en zonas muy congestionadas como centros urbanos o industriales en los que se prevean accesos y acopios dificultosos.

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 prefiere los entramados con nudos articulados.

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

VENTAJAS AMBIENTALES

Material reciclable y respetuoso con el medio ambiente

no contaminan el entorno durante todo su ciclo de vida útil o al final de este

menor tasa de polución ambiental como resultado del transporte y durante la construcción

DESVENTAJAS DEL ACERO

Corrosión: Debe recubrirse siempre con esmaltes anticorrosivos , exceptuando a los aceros especiales como el inoxidable.

Calor , fuego: En incendios, el calor se propaga rápidamente por las estructuras haciendo disminuir su resistencia hasta alcanzar temperaturas donde el acero se comporta plásticamente.

Pandeo elástico: debido a su alta relación resistencia/peso , el empleo de perfiles esbeltos sujetos a compresión, los hace susceptibles al pandeo elástico, por lo que en ocasiones no son económicos las columnas de acero.

Fatiga : la resistencia del acero puede disminuir cuando se somete aun gran número de inversiones de carga o a cambios frecuentes de magnitud de esfuerzos(Alternancia y Variabilidad de tensiones).

EN DONDE NO CONSTRUIR ESTRUCTURAS METÁLICAS

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.

COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL

Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las estructuras de hormigón, es decir, que deben estar diseñadas para resistir acciones verticales y horizontales.

En el caso de estructuras de nudos rígidos, situación no muy frecuente, las soluciones generales a fin de resistir las cargas horizontales, serán las mismas que para Estructuras de Hormigón Armado.

Las barras de las estructuras metálicas trabajan a diferentes esfuerzos de compresión y flexión.

CADA ESTRUCTURA METÁLICA ESTÁ FORMADA POR:

Estructura metálica principal

La estructura metálica principal está formada por marcos portantes y elementos estabilizadores que garantizan la estabilidad de las instalaciones y que transfieren las cargas a cimientos de hormigón reforzado. Está protegida con un revestimiento básico y el revestimiento final se aplica en el proceso de producción o durante el montaje.

Estructura metálica secundaria

La estructura metálica secundaria es la subestructura de los cerramientos (fachada y cubierta) y se coloca sobre la principal bien sea metálica o de hormigón.

PERFILES ESTRUCTURALES

PERFILES HUECOS

PERFILES CONFORMADOS

Perfil normal (IPN)

Se denomina sección I con alas inclinadas , perfil I normal o doble T normal IPN al producto cuya sección tiene forma de I , denominada doble T.

PERFIL NORMAL (IPN)

Perfil (IPE)

PERFIL (HE)

PERFIL (HE)

EXISTEN TRES SERIES DE PERFILES (HE)

Perfiles (HE)

Perfil u normal (UPN)

PERFIL U NORMAL (UPN)

ANGULAR DE LADOS IGUALES (L)

ANGULAR DE LADOS IGUALES (L)

REDONDO Rd O Ø

Se denomina redondo al producto suministrado en forma recta cuya seccion recta transversal constante circular.

REDONDO Rd O Ø

REDONDO Rd O Ø

RECTANGULAR

RECTANGULAR

PROTECCIÓN SUPERFICIAL DE LAS

ESTRUCTURAS METÁLICAS

Todos los aceros deben ser protegidos de la corrosión, a excepción del acero inoxidable y de los aceros patinables (en los ambientes adecuados).

El ataque de los fenómenos atmosféricos y ciertos agentes contaminantes producen corrosión en el acero en forma de herrumbre u orín (óxido de hierro hidratado).

FACTORES QUE INCIDEN EN LA

CORROSIÓN

 Los grados y tiempos de deterioro por efecto de la corrosión varían según diferentes factores:

Según el ambiente : industrial o rural, marino, húmedo o seco, etc.

Según exposición de la estructura : con cubierta, sin cubierta, total o parcialmente a la intemperie, etc. según diseño de la estructura.

 PROTECCIÓN

CONTRA FUEGO EN ESTRUCTURAS

METÁLICASDentro 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 más de 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.

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