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VERIFICACIÓN DE PERFILES ALVEOLARES USADOS COMO VIGUETAS EN ENTREPISOS DE
METALDECK
Autor Laura Isabel Díez Herrón
Universidad de Antioquia Facultad de Ingeniería, Escuela Ambiental
Medellín, Colombia 2021
Verificación de perfiles alveolares usados como viguetas en entrepisos de Metaldeck
Laura Isabel Díez Herrón
Informe de práctica empresarial presentado como requisito parcial para optar al título de:
Ingeniera Civil
Asesores:
Juan Carlos Obando Fuertes – Ingeniero Civil Juan Carlos Martínez Roldán – Ingeniero Civil
Línea de Investigación: Estructuras de acero
Universidad de Antioquia Facultad de Ingeniería, Escuela Ambiental
Medellín, Colombia 2021.
3
TABLA DE CONTENIDO
1 INTRODUCCIÓN ......................................................................................................................... 6
2 OBJETIVOS .................................................................................................................................. 7
2.1 OBJETIVO GENERAL ......................................................................................................... 7
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ................................................................................................. 7
3 MARCO CONCEPTUAL ............................................................................................................ 7
4 METODOLOGÍA ......................................................................................................................... 9
5 RESULTADOS Y ANÁLISIS .................................................................................................... 10
6 CONCLUSIONES ....................................................................................................................... 19
7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ...................................................................................... 20
8 ANEXOS ...................................................................................................................................... 22
8.1 GUÍA DE ELABORACIÓN DE CARTILLAS DE ACERO FIGURADO ......................... 22
8.2 GUÍA DE PRE DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO EN CYPE ............................. 31
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ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1. MODELO DE BODEGA. ELABORACIÓN PROPIA ..................................................... 11
FIGURA 2. MODELO DE CASA. ELABORACIÓN PROPIA. .......................................................... 11
FIGURA 3. MODELO DE KIOSCO. ELABORACIÓN PROPIA. ..................................................... 12
FIGURA 4. MODELO DE CASA. ELABORACIÓN PROPIA. .......................................................... 12
FIGURA 5. MODELO DE KIOSCO. ELABORACIÓN PROPIA. ..................................................... 13
FIGURA 6. MODELO DE CASA. ELABORACIÓN PROPIA. .......................................................... 13
FIGURA 6. MODELO DE MEZZANINE. ELABORACIÓN PROPIA. ............................................. 14
FIGURA 7. MODELO DE EDIFICIO DE VIVIENDAS. ELABORACIÓN PROPIA. ...................... 14
FIGURA 8. MODELO DE BODEGA. ELABORACIÓN PROPIA. .................................................... 15
FIGURA 9. DIAGRAMA DE CORTANTE DE UNA VIGA SIMPLEMENTE APOYADA CON
CARGA UNIFORMEMENTE DISTRIBUIDA. ELABORACIÓN PROPIA. .................................... 16
FIGURA 10. ALVÉOLOS CUBIERTOS EN LOS EXTREMOS DE LA VIGUETA.
(ARCELORMITTAL, SIN FECHA). .................................................................................................... 16
FIGURA 11. EJEMPLO DE VIGA ALVEOLAR CON LOS AGUJEROS EXTREMOS CUBIERTOS
(ARCELORMITTAL, SIN FECHA). .................................................................................................... 17
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ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1. CATÁLOGO DE VIGUETAS ALVEOLARES PARA USO DE ALMACENAMIENTO
PESADO Y SEPARACIÓN ENTRE VIGUETA DE 2.20 M. ............................................................. 19
TABLA 2. COMPARACIÓN ENTRE PERFILES DE SECCIÓN W ESTÁNDAR Y PERFIL
ALVEOLAR PARA UN PROYECTO ESPECÍFICO. ELABORACIÓN PROPIA. ........................... 19
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RESUMEN Con el propósito de dar a conocer las actividades en las que se vio involucrada la practicante
durante su semestre de industria en la empresa Cyrgo S.A.S., se elaboraron dos guías de manejo
de los software empleados para el pre diseño de estructuras metálicas y la elaboración de
cartillas de acero figurado. Por otra parte, se chequeó el funcionamiento de los perfiles
alveolares usados como viguetas de entrepiso en losas de Metaldeck. Este tipo de vigas se
fabrican a partir perfiles W estándar que son sometidos a un proceso de oxicorte mediante el
cual se realiza un doble corte en el alma, las dos T 's así creadas, se sueldan nuevamente tras
desplazarlas entre sí una semi onda, lo que se traduce en un aumento del canto de la viga. En
este caso, se estudiaron los perfiles alveolares asimétricos, que son fabricados soldando T 's
provenientes de distintas vigas W. Se encontró que el producto estructural obtenido es muy
eficiente ya que logra una relación inercia/peso mejorada con respecto al perfil del cual se parte,
además, se pueden alcanzar luces libres de hasta 16 m.
1 INTRODUCCIÓN
Las estructuras metálicas tienen origen a inicios del siglo XIX. El Edificio de la Bolsa de
Comercio en París, representa un avance en el uso del hierro en la construcción, como respuesta
a los riesgos de incendios de las estructuras de madera. Sin embargo, hay que tener presente
que el hierro colado para la construcción tiene una baja resistencia a la tracción, no es laminable
y no es soldable. Estas limitaciones técnicas lo diferencian considerablemente del acero que
conocemos hoy.
La empresa Cyrgo S.A.S. se dedica principalmente a la comercialización de elementos de acero
estructural. El área de ingeniería hace un aporte importante a las actividades de la empresa, ya
que desde allí se busca brindar asesoría a aquellos clientes que pretenden ejecutar algún
proyecto, pero no tienen idea de qué elementos deben usar para que su edificación sea segura,
funcional y económica. En este orden, la empresa presta el servicio de pre diseño de estructuras
usando el software Cype, con el cual se realiza un modelo de acuerdo a las peticiones del cliente
y posteriormente se realiza un despiece de los elementos necesarios para su construcción, con
el fin de entregarle una cotización con el costo aproximado de su proyecto. Otro servicio que
presta la empresa es la venta de acero figurado, para lo cual se requiere la elaboración de
7
cartillas de figurado, con el fin de enviar a DIACO, la empresa encargada de realizar el proceso
de figuración, el detalle de las dimensiones y forma de los elementos a producir.
De esta forma, de acuerdo a las actividades en las que se vea involucrada la practicante durante
el semestre de industria, se pretende sistematizar a manera de guía o manual paso a paso, cada
uno de los procesos que se llevan a cabo dentro de la empresa, con el fin de generar un proceso
de aprendizaje en futuros practicantes o cualquier persona que esté interesada en conocer la
manera como se desarrollan dichas actividades. Además, se busca chequear el funcionamiento
de los perfiles alveolares, con el fin de poder incorporarlos al portafolio de productos de la
empresa.
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Generar un proceso de aprendizaje a partir de la sistematización de las labores y
procesos en los que se vea involucrada la estudiante durante su semestre de industria en
la empresa Cyrgo S.A.S.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
v Realizar una guía del proceso de pre diseño de una estructura metálica,
utilizando el software Cype.
v Sistematizar el proceso de elaboración de las cartillas de acero figurado,
utilizando el software Lista de Hierros Gerdau.
v Verificar el funcionamiento de los perfiles alveolares usados como viguetas para
losas de entrepiso en Metaldeck.
3 MARCO CONCEPTUAL
El acero es tal vez el material estructural más versátil, si se considera su buena relación
peso/resistencia, facilidad de fabricación y otras propiedades. La alta resistencia del acero por
unidad de peso implica que las estructuras serán relativamente livianas, lo cual es de gran
8
importancia en puentes de grandes luces, en edificios altos y en estructuras con condiciones
deficientes en la cimentación. Es importante resaltar la uniformidad de las piezas de acero, pues
no cambian apreciablemente con el tiempo, como es el caso de las estructuras de concreto
reforzado. Con respecto a la elasticidad, el comportamiento del acero se acerca más a la
hipótesis de diseño que la mayoría de los materiales, debido a que sigue la ley de Hooke hasta
esfuerzos bastante altos. Por otra parte, si se realiza un mantenimiento adecuado a las
estructuras de acero, estas durarán indefinidamente.
El acero como material estructural también tiene algunas desventajas, como la corrosión debido
a la exposición al aire y al agua, el alto costo de la protección contra el fuego y la susceptibilidad
al pandeo, que incrementa cuanto más esbelto y largo sea el miembro a compresión.
El acero estructural puede laminarse en forma económica en una gran variedad de formas y
tamaños sin cambios apreciables en sus propiedades físicas. Generalmente los miembros
estructurales más convenientes son aquellos con grandes momentos de inercia en relación con
sus áreas. Los perfiles I,T y C, que son de uso tan común se sitúan en esta clase. (McCormac &
Csernak, 2012)
El empuje de los países emergentes y su impacto sobre el mercado global de la industria del
acero estructural en la última década, ha conducido a que los sectores productivos, entre ellos
la construcción, redefinan estrategias de optimización de costos, valores agregados de las
compañías y de asociación en la cadena de valor internacional. En este sentido, surge la
necesidad para el gremio de la construcción de identificar la dinámica del mercado de acero y
la relación de éste con la economía, con el fin de generar estrategias que permitan direccionar
las empresas hacia horizontes prósperos. (Restrepo & Taborda, 2017)
Todo proyecto de ingeniería, desde el momento en que una persona decide construir una
edificación, hasta su finalización y ocupación, es una tarea multifacética que involucra a
muchos profesionales. Debe existir un equipo financiero que se encarga de evaluar los criterios
económicos del proyecto. Los arquitectos e ingenieros se encargan de preparar propuestas de
diseño que cubran las necesidades del propietario y los requerimientos de la normativa.
Finalmente, se encuentran las personas responsables de la fase de construcción, que a menudo
ayudan a mejorar el diseño teniendo en cuenta los requerimientos reales del sitio para una
construcción eficiente.
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Los objetivos básicos del equipo de diseño se pueden resumir con las palabras seguridad,
funcionalidad y economía. La edificación debe ser segura para sus ocupantes y todos los demás
que puedan entrar en contacto con ella. No debe fallar a nivel local ni general, ni exhibir
características que pongan a prueba la confianza de los seres humanos. Para ayudar a lograr ese
nivel de seguridad, existen códigos de construcción y especificaciones de diseño que describen
los criterios mínimos que debe cumplir cualquier estructura. La estructura también debe
garantizar que se cumplan de la mejor manera los criterios funcionales, aunque la seguridad e
integridad estructural son de suma importancia, una edificación que no cumpla con el propósito
previsto, no habrá cumplido las metas del propietario. Por último, pero no menos importante,
el diseño, la construcción y el uso a largo plazo del edificio deben ser económicos. El grado de
éxito financiero de cualquier estructura dependerá de una amplia gama de factores. Algunos se
establecen antes del diseño, mientras que otros se determinan después de que el edificio esté en
funcionamiento. Sin embargo, el diseño final deberá producir los gastos combinados a corto y
largo plazo más bajos. (Geschwindner, Liu & Carter, 2017).
El uso de las vigas alveolares en Europa ha ido creciendo tanto en el ámbito de la construcción
metálica como en la exploración de nuevas soluciones estructurales. Las vigas alveolares
posibilitan una expresión arquitectónica nueva, ya que aligeran las estructuras y aumentan las
luces, lo que permite garantizar la libre distribución de los espacios. Esa flexibilidad va ligada
a la funcionalidad, al permitir el paso de equipamientos técnicos como conductos y tuberías a
través de los alvéolos. (ArcelorMittal, Sin fecha).
4 METODOLOGÍA
La metodología que se empleó para la elaboración de los manuales de actividades realizadas en
la empresa Cyrgo S.A.S. fue:
En primer lugar, realizar una revisión documental, con el fin de estudiar los conceptos teóricos
necesarios para la ejecución de dichas actividades. Posteriormente, la practicante recibió una
capacitación en el uso de los programas utilizados para modelación de estructuras metálicas y
elaboración de cartillas de acero figurado. Luego, durante todo el semestre se fueron elaborando
las guías, tomando como referencia los proyectos de los clientes asesorados por la empresa.
10
Por otra parte, para el chequeo de las vigas alveolares se partió de algunos cálculos que habían
sido realizados anteriormente en la empresa. En primer lugar se hizo una verificación de dicha
información, con el fin de identificar cualquier error, posteriormente, se hizo una revisión
documental con el propósito de determinar cuáles verificaciones era necesario realizar y bajo
qué criterios; Finalmente se escogieron aquellos perfiles que cumplieran con todas las
verificaciones y fueran los más eficientes, es decir, los que tuvieran la mejor relación
inercia/peso para luces desde 3 m hasta 16 m, para separaciones entre viguetas de 1.80 m, 2 m
y 2.20 m, y para los distintos usos de estructura que contempla la norma sismo resistente
colombiana “NSR-10”. Con esta información recopilada, se realizó un resumen tipo catálogo
con el fin de poder incluir este tipo de perfiles en el portafolio de productos de la empresa Cyrgo
S.A.S.
5 RESULTADOS Y ANÁLISIS
Dando cumplimiento a los objetivos de este proyecto, se redactaron dos manuales de uso, uno
del software Cype, que es el utilizado para el pre diseño de estructuras metálicas y otro del
software Lista de Hierros, que es un programa propio de DIACO, y es usado para la elaboración
de cartillas de acero figurado. Se espera que estos manuales puedan ser compartidos con los
futuros practicantes de la empresa, con el fin de facilitar su proceso de adaptación a las labores
que se desarrollan allí. (Ver anexos)
Al brindar asesoría a cualquier cliente sobre algún proyecto que desea ejecutar, se le consulta
inicialmente qué ideas tiene, con el fin de validar si son viables a partir del modelo elaborado
con la ayuda del software Cype y tomando siempre como referencia la NSR-10. Si el cliente no
tiene nada pensado, se le hacen sugerencias buscando siempre la mejor relación costo/calidad.
A continuación, se presentan algunos pre diseños de estructuras que fueron realizados durante
el semestre de industria.
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Figura 1. Modelo de Bodega. Elaboración propia
Figura 2. Modelo de casa. Elaboración propia.
12
Figura 3. Modelo de Kiosco. Elaboración propia.
Figura 4. Modelo de casa. Elaboración propia.
13
Figura 5. Modelo de Kiosco. Elaboración propia.
Figura 6. Modelo de casa. Elaboración propia.
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Figura 6. Modelo de Mezzanine. Elaboración propia.
Figura 7. Modelo de Edificio de viviendas. Elaboración propia.
15
Figura 8. Modelo de Bodega. Elaboración propia.
Por otra parte, con respecto al funcionamiento de los perfiles alveolares como viguetas de
entrepiso, se encontró:
❖ Durante el proceso constructivo, es necesario poner apuntalamiento a la vigueta cada
L/3, debido a que el concreto húmedo solo aporta carga muerta y no resistencia,
generando deflexiones no deseadas en el elemento.
❖ En algunos casos, la capacidad a cortante de la vigueta cerca a los apoyos es insuficiente
y no cumple con la demanda. El diagrama de cortante de una viga simplemente apoyada
con carga uniformemente distribuida, es máximo cerca a los apoyos y disminuye a
medida que se acerca al centro, alcanzando allí su valor mínimo (Figura 9). Por ello, en
estos casos se hace necesario cubrir algunos alvéolos en cada extremo de la vigueta
(Figura 10), con el fin de incrementar la capacidad nominal a cortante y lograr que esté
por encima de la demanda.
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Figura 9. Diagrama de cortante de una viga simplemente apoyada con carga uniformemente
distribuida. Elaboración propia.
Figura 10. Alvéolos cubiertos en los extremos de la vigueta. (ArcelorMittal, Sin fecha).
Para determinar cuántos alvéolos es necesario cubrir, se evalúa la capacidad a cortante
en el centro del primer alvéolo, en caso de no cumplir, se pasa a evaluar la capacidad en
el centro del segundo alvéolo, si en este caso sí cumple, se concluye que es necesario
cubrir un alvéolo en cada extremo, de lo contrario, se procede a evaluar la capacidad en
el centro del tercer alvéolo y si cumple, quiere decir que es necesario cubrir dos alvéolos
a cada extremo de la vigueta y así sucesivamente.
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Figura 11. Ejemplo de viga alveolar con los agujeros extremos cubiertos (ArcelorMittal, Sin
fecha).
❖ Al evaluar el pandeo lateral torsional, se encontró que no es necesario arriostrar
lateralmente el patín superior, ya que este se va a encontrar completamente soportado
por la losa, a través de los conectores de cortante. Sin embargo, el patín inferior sí se
podría ver sometido a pandeo lateral torsional, si se diera el caso de reversión de
momentos, es decir, que el patín superior empezara a trabajar a tracción y el patín
inferior a compresión, como en el caso de un sótano debido a la presión lateral. Por lo
anterior, se sugiere arriostrar lateralmente el patín inferior a L/2.
❖ De acuerdo a la verificación de vibraciones, se escogieron sólo las vigas con una
frecuencia natural de vibración mayor a 3 Hz, con el fin de evitar resonancia y sensación
de inseguridad en los ocupantes de las estructuras.
❖ Los chequeos se realizaron para separaciones entre viguetas de 1.8 m, 2 m y 2.20 m, en
los tres casos se consideraron luces desde 3 m hasta 16 m y los nueve distintos usos que
contempla la norma NSR-10. De esta forma, se obtuvo como resultado final un catálogo
donde se indica cuál perfil alveolar es el más adecuado, dependiendo del uso de la
estructura, luz requerida y separación entre viguetas. A continuación, se presenta uno
de los catálogos.
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Uso de estructura Almacenamiento Pesado
Carga viva [ton/m2] 0.9
Separación entre viguetas [m] 2.2
Viga IPE homóloga
Perfil WA Gerdau
Perfil liviano
(Arriba)
Perfil base (Abajo)
Peso Desperdicio H Luz
Frecuencia natural de vibración
Verificación de vibración
Alveolos a cubrir por
apoyo [kg/m] [kg/m] [mm] [m] [Hz]
200 9 x 11 WF 6x9 WF 8x13 15.83 1.14 224.30
3 a 4 15 Cumple
1
200 9 x 12 WF 6x9 WF 8x15 17.41 1.19 225.80 16 Cumple 1
220 13 x 14 WF 8x13 WF 10x17 21.45 1.71 318.23 21 Cumple 1
240 13 x 15 WF 8x13 WF 10x19 22.98 1.75 319.73 22 Cumple 1
220 13 x 14 WF 8x13 WF 10x17 21.45 1.71 318.23
5 a 6
8 Cumple 1
240 13 x 15 WF 8x13 WF 10x19 22.98 1.75 319.73 8 Cumple 1
300 16 x 19 WF 10x17 WF 12x22 27.57 2.87 395.00 10 Cumple 1
300 18 x 17 WF 12x14 WF 14x22 25.74 2.43 459.15 12 Cumple 1
300 16 x 19 WF 10x17 WF 12x22 27.57 2.87 395.00
7
7 Cumple 1
330 15 x 22 WF 10x19 WF 12x26 32.39 2.34 392.80 8 Cumple 1
300 18 x 17 WF 12x14 WF 14x22 25.74 2.43 459.15 8 Cumple 3
360 21 x 23 WF 14x22 WF 16x26 34.40 2.91 522.47 10 Cumple 2
360 21 x 23 WF 14x22 WF 16x26 34.40 2.91 522.47
8
7 Cumple 3
400 21 x 32 WF 14x30 WF 16x36 47.06 3.49 525.82 8 Cumple 1
450 21 x 36 WF 14x30 WF 16x45 53.91 3.81 529.32 9 Cumple 1
400 23 x 29 WF 16x26 WF 18x35 43.33 4.18 596.47 9 Cumple 2
400 21 x 32 WF 14x30 WF 16x36 47.06 3.49 525.82 9
6 Cumple 2
450 21 x 36 WF 14x30 WF 16x45 53.91 3.81 529.32 7 Cumple 1
400 23 x 29 WF 16x26 WF 18x35 43.33 4.18 596.47 7 Cumple 3
400 21 x 32 WF 14x30 WF 16x36 47.06 3.49 525.82
10
5 Cumple 3
400 23 x 29 WF 16x26 WF 18x35 43.33 4.18 596.47 5 Cumple 1
450 25 x 36 WF 18x35 WF 18x40 53.66 4.70 623.55 6 Cumple 2
500 27 x 40 WF 18x35 WF 21x50 60.17 5.70 681.45 7 Cumple 1
500 24 x 41 WF 16x36 WF 18x50 61.03 4.97 599.03 11
5 Cumple 2
500 27 x 40 WF 18x35 WF 21x50 60.17 5.70 681.45 6 Cumple 2
550 27 x 47 WF 18x40 WF 21x57 69.42 6.21 690.05 6 Cumple 1
550 27 x 47 WF 18x40 WF 21x57 69.42 6.21 690.05 12
5 Cumple 2
600 29 x 57 WF 18x50 WF 24x68 84.21 6.61 725.06 6 Cumple 1
600 31 x 64 WF 21x50 WF 24x84 95.51 8.04 798.08 7 Cumple 1
600 29 x 57 WF 18x50 WF 24x68 84.21 6.61 725.06 13
5 Cumple 1
600 31 x 64 WF 21x50 WF 24x84 95.51 8.04 798.08 6 Cumple 1
600 31 x 80 WF 21x50 WF 24x117 119.62 8.82 800.08 7 Cumple 1
600 29 x 57 WF 18x50 WF 24x68 84.21 6.61 725.06 14
4 Cumple 1
600 31 x 64 WF 21x50 WF 24x84 95.51 8.04 798.08 5 Cumple 1
600 31 x 80 WF 21x50 WF 24x117 119.62 8.82 800.08 6 Cumple 1
600 31 x 64 WF 21x50 WF 24x84 95.51 8.04 798.08 15 5 Cumple 1
19
600 31 x 80 WF 21x50 WF 24x117 119.62 8.82 800.08 5 Cumple 1
750 32 x 87 WF 21x50 WF 24x131 129.86 9.34 803.08 5 Cumple 1
600 31 x 80 WF 21x50 WF 24x117 119.62 8.82 800.08 16
5 Cumple 1
750 32 x 87 WF 21x50 WF 24x131 129.86 9.34 803.08 5 Cumple 1
- 32 x 95 WF 21x50 WF 24x146 140.66 9.75 806.08 5 Cumple 1
Tabla 1. Catálogo de viguetas alveolares para Uso de Almacenamiento Pesado y
Separación entre vigueta de 2.20 m. ❖ Suponiendo que se tiene planeado construir una estructura de uso comercial con una
carga viva de 600 kg/m2 luz máxima requerida de 8 m, separación entre viguetas de 2
m, y haciendo uso del catálogo obtenido, se encuentra que el perfil alveolar WA 21X23
cumple con el requerimiento. Este perfil pesa 37.3 kg/m, incluyendo el material que se
desperdicia debido al proceso de corte. Ahora, haciendo la comparación con los perfiles
de sección W estándar que se usarían en este caso, se encontró que el ahorro en peso es
del 30% respecto a la viga WF16X36 y del 35% respecto a la viga IPE 360, lo cual
permite notar la eficiencia del sistema de viguetas alveolares.
Uso de estructura Comercio Mayorista
Carga viva [kg/m²] 600
Luz [m] 8
Separación entre viguetas [m] 2
Viga W Inercia [cm4] Peso [kg/m] Desperdicio
[kg/m]
WA 21x23 20130 34.4 2.9
WF 16x36 18600 53 - -30%
IPE 360 16300 57.1 - -35%
Tabla 2. Comparación entre perfiles de sección W estándar y perfil alveolar para un
proyecto específico. Elaboración propia.
6 CONCLUSIONES ❖ Los manuales de uso del software empleados para pre-diseño de estructuras y
elaboración de cartillas de acero figurado en la empresa Cyrgo son una herramienta muy
20
útil para los futuros practicantes ya que puede facilitar su proceso de aprendizaje y
adaptación a las labores de manera autónoma.
❖ El sistema de viguetas alveolares para entrepisos en Metaldeck, resulta eficiente ya que
se logra aumentar la inercia de un perfil W estándar sin incrementar su peso, logrando
de esta manera suplir la demanda de grandes luces como las que son comunes en
estructuras de uso comercial o parqueaderos, para las cuales se requerirían
normalmente, perfiles W mucho más grandes y pesados, lo cual se ve reflejado en el
costo final de la estructura.
❖ Las viguetas alveolares permiten el paso de tuberías y conductos lo cual posibilita
obtener una altura libre de entrepiso mayor y facilita la instalación de los mismos.
❖ Es importante tener en cuenta que el proceso de fabricación de los perfiles alveolares
representa un costo adicional, sin embargo, no logra exceder el costo de las vigas W
estándar que deberían ser usadas para suplir la misma demanda.
❖ Las viguetas alveolares son muy livianas lo cual es favorable para la estructura, ya que
se logra disminuir considerablemente la carga muerta.
7 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ❖ McCormac, J. & Csernak. (2012). Diseño de estructuras de acero. México: Alfaomega
Grupo Editor. ❖ Restrepo, C. & Taborda, J. (2017). El mercado colombiano del acero estructural en el
contexto de la globalización. Revista Ciencias Estratégicas, vol. 25, pp.339-359.
❖ Geschwindner, L., Liu, J. & Carter, C. (2017). Unified Design of Steel Structures, 3rd Ed.. United States: CreateSpace.
❖ ArcelorMittal (Sin fecha). Vigas Alveolares. ArcelorMittal Europe - Long Products Sections and Merchant Bars.
21
Visto bueno del asesor interno y asesor externo
Como asesor conozco la propuesta y avalo el contenido de la misma. Juan Carlos Obando Fuertes Nombre del asesor externo Firma del asesor interno C.C. Juan Carlos Martínez Roldán Nombre del asesor externo Firma del asesor externo C.C.1017229387
22
8 ANEXOS
8.1 GUÍA DE ELABORACIÓN DE CARTILLAS DE ACERO FIGURADO La cartilla de acero figurado es un documento en el que se registran las dimensiones, forma,
diámetro de barra y cantidad de los elementos que se desean enviar a fabricación a la planta de
DIACO, que es la empresa encargada de prestar el servicio de figuración de acero. Para su
elaboración se deben seguir los siguientes pasos.
1. Ejecutar el software Lista de Hierros, haciendo clic sobre el ícono.
Imagen 1. Ícono del software Lista de Hierros Gerdau.
2. Al ejecutar el software se abre una ventana. Allí se da clic en el botón “Ingresar”.
Imagen 2. Ventana de ingreso al software.
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3. Al ingresar, se deben diligenciar los campos que se encuentran en blanco de la siguiente
manera.
Imagen 3. Campos de identificación de la cartilla.
❖ En el campo “Cliente” se debe seleccionar la sede de Cyrgo para la cual se
requiere el pedido de acero figurado. Generalmente, se trabaja con “CYRGO
MEDELLÍN”. Si por algún motivo se requiere otro cliente, se puede seleccionar
de la lista o crearlo en caso de no estar ahí.
Imagen 4. Listado de clientes.
❖ En el campo “Obra” se debe ingresar el nombre de la empresa o cliente que le
solicita a Cyrgo la cotización de acero figurado. Si es una obra nueva, al ingresar
el nombre aparece una ventana que dice: “Esta obra no existe, ¿desea crearla?”,
allí se da clic en “Sí” y luego se abre la siguiente ventana
24
Imagen 5. Creación de obra nueva.
Se verifica el nombre de la obra y se da clic en siguiente. En caso de tratarse de
una obra para la cual se han elaborado anteriormente cartillas de acero figurado,
no es necesario crearla, basta con desplegar la pestaña “Obra” y seleccionarla.
Imagen 6. Listado de obras.
❖ En el campo “Sector” se introduce la palabra “Único”.
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❖ Los campos “Cartilla”, “Elemento”, “Identificación” y “Plano”, se diligencian
según sea el caso de cada obra. Una misma obra puede necesitar varias cartillas,
en este caso se podrían nombrar como “FIGURADO 1”, “FIGURADO 2” o
como se prefiera. Además, en una misma cartilla pueden haber varios elementos
que se pueden diferenciar por el nombre, por ejemplo, “Columna 1”, “Viga 3”,
según la especificación que se reciba por parte del cliente. En caso de requerir
los campos “Identificación” y “Plano” se diligencian, de lo contrario se llenan
con un punto “.” cada uno.
Imagen 7. Campos de identificación de la cartilla diligenciados.
4. Después de llenar los campos de identificación de la cartilla, se procede con la digitación
de los elementos. En primer lugar, se llena la casilla “Marca del usuario”, en la cual se
introduce un código que incluye el diámetro de la barra, la longitud total y la forma del
elemento.
Imagen 8. Ubicación del campo “Marca del Usuario”.
Para esto se debe tener presente lo siguiente:
❖ El primer número corresponde al diámetro de la barra.
❖ El segundo número corresponde a la longitud total del elemento en centímetros.
❖ Por último, se introduce una letra que hace referencia a la forma del elemento.
En caso de no conocer cuál letra corresponde a la figura que se desea introducir,
se pone “X” y esto abre una ventana con todas las figuras disponibles.
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Imagen 9. Figuras disponibles en el software.
Si se da el caso de que la figura no se encuentra en esta lista, se debe verificar
con DIACO si es posible figurar ese elemento. De ser así, se selecciona “figura
especial”, se introduce únicamente la longitud total del elemento y se entrega
una imagen con la especificación de la forma y cada una de las dimensiones.
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Imagen 10. Figura especial.
Por ejemplo, si se desea digitar un estribo en barra de ⅜ con lados de 20 cm y ganchos
de 11 cm:
❖ El primer número de la marca del usuario sería 3, que corresponde al diámetro
de la barra.
❖ El segundo número sería 102, que corresponde a la longitud total del elemento
en centímetros.
❖ La letra sería “E”, que corresponde a un estribo.
Imagen 11. Marca del usuario para un estribo de 20 cm x 20 cm con gancho de
11 cm.
5. Se procede a modificar las dimensiones del elemento según lo requerido. Para esto, en
la parte derecha aparece una imagen de la figura que se seleccionó, esta tiene letras que
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identifican cada dimensión modificable y en la parte inferior se encuentran los campos
donde se introducen estos valores.
Imagen 12. Modificación de las dimensiones del elemento.
Se debe tener cuidado con las advertencias que muestra el software al momento de
digitar las dimensiones del elemento.
❖ Advertencias NSR-10: Se deben listar y dar a conocer al cliente a manera de
recomendación, con el fin de ponerlo alerta, en caso de que las dimensiones del
elemento que mandó a figurar no cumplan con las especificaciones de la norma.
Imagen 13. Advertencia NSR-10.
.
❖ Advertencias de fabricación: Se debe informar oportunamente al cliente, que no
es posible figurar el elemento con las dimensiones que lo requiere e indicarle
cuales son las dimensiones mínimas de fabricación. Estas últimas se pueden
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verificar en el documento “ESTÁNDAR CONDICIONES MÍNIMAS C&D
MEDELLÍN”.
Imagen 14. Advertencia de fabricación.
6. Luego, en el campo “Cantidad unitaria” se introduce la cantidad que se requiere del
elemento digitado.
Imagen 15. Ubicación del campo “Cantidad Unitaria”.
7. Se repite el proceso desde el paso 4 para cada uno de los elementos que se desee incluir
en la cartilla.
8. Cuando se han digitado la totalidad de los elementos, se da clic en el botón “Grabar”,
que se encuentra ubicado en la parte superior derecha.
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Imagen 16. Opciones del software.
9. Posteriormente, para generar la cartilla en PDF, se da clic en el botón “Informes”. En el
campo “Lista de” se selecciona la cartilla, en “Elemento”, se escogen los elementos
digitados que se desea ver y se escoge “Listado de verificación”.
Imagen 17. Ventana de informes.
Por último se da clic en el botón “Imprimir” y se genera un documento PDF con la
cartilla de figurado.
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Imagen 18. Cartilla de acero figurado.
10. Se verifica que los datos introducidos sean los correctos y se le envía al cliente para
que la verifique y apruebe.
11. Si se obtiene la aprobación del cliente, se da clic en el botón “Enviar”, ubicado en la
parte inferior derecha, esta acción genera un archivo que debe ser guardado para
posteriormente ser enviado a la planta de DIACO y utilizado para programar la máquina
encargada de figurar el acero.
Imagen 19. Opciones del software.
8.2 GUÍA DE PRE DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO EN CYPE
1. Ejecutar el software Cype, haciendo clic sobre el ícono.
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Imagen 20. Ícono del software Cype.
2. Al ejecutar el programa, se abre una ventana con las diferentes herramientas. En este
caso, se va a trabajar en el diseño de una estructura metálica, entonces, se escoge la
opción “Nuevo Metal 3D”.
Imagen 21. Herramientas del software Cype.
3. El programa abre por defecto el último proyecto en el que se estuvo trabajando. Si se
desea abrir otro proyecto existente, se hace clic en la opción “Archivo” y luego “Gestión
de archivos”, que se encuentra ubicada en la parte superior izquierda y allí se escoge el
archivo que se desee editar.
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Imagen 22. Gestión de proyectos existentes en Cype.
Si por el contrario, se desea crear un nuevo proyecto, se hace clic en la opción “Archivo”
y luego “Nuevo”. Luego, se selecciona la ubicación donde se desea guardar el archivo,
se le asigna un nombre y se da clic en “Aceptar”.
Imagen 23. Creación de un nuevo proyecto en Cype.
4. Al iniciar, el programa abre una ventana, donde se escoge la opción “Obra vacía”.
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Imagen 24. Creación de obra vacía en Cype.
5. El siguiente paso es introducir las propiedades y características de los materiales que
serán usados en la construcción de la estructura que va a ser modelada, las normas y las
hipótesis de carga.
❖ En primer lugar, se escoge la norma bajo la cual se regirá el modelo y en caso
de desear incluir el sismo dinámico, se selecciona esta opción y se escoge el
territorio donde estará ubicado el proyecto.
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Imagen 25. Normas.
❖ En “Estados límite”, se dejan los valores que tiene el programa por defecto.
Imagen 26. Estados límite.
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❖ Luego, en hipótesis adicionales, se introducen los tipos de carga que se van a
tener en cuenta en el modelo de la estructura, ya sea carga muerta, sobrecarga
de uso, viento, sismo, nieve, empujes del terreno o accidental. El peso propio de
la estructura ya es considerado por el programa, por lo cual no es necesario
introducirlo.
Imagen 27. Hipótesis adicionales.
❖ Continuando, en la pestaña “Acero”, se elige el tipo de acero laminado y
conformado con el que se va a trabajar. En este caso, es A572 50 ksi.
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Imagen 28. Acero.
❖ Los demás ítems (madera, aluminio extruido, hormigón y cimentación),
generalmente no son objeto de estudio en los pre diseños que se elaboran en
Cyrgo, por lo cual, se dejan los valores que tiene el programa por defecto. Se da
clic en “Siguiente” las veces que sea necesario y por último “Terminar”.
6. Al finalizar el paso anterior, el programa abre una ventana vacía, únicamente con los
ejes coordenados. Allí se puede comenzar a dibujar cada uno de los elementos que
conforman la estructura, haciendo uso de las herramientas que se encuentran en la parte
superior.
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Imagen 29. Ventana de diseño en Cype.
7. Después de tener dibujada la estructura, se pueden asignar elementos haciendo clic en
la opción “Barras” y luego “Describir perfil”.
Imagen 30. Asignar perfil a las barras en Cype.
Posteriormente se selecciona la barra que se desea modificar y luego se da clic derecho.
Se abre una ventana donde se puede escoger el tipo de perfil y las dimensiones. Es
importante verificar que los perfiles escogidos estén disponibles en el inventario de
Cyrgo.
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Imagen 31. Ventana para describir perfil en Cype.
8. Luego, se debe definir la vinculación exterior de las columnas, haciendo clic en la
opción “Nudo” y luego “Vinculación exterior”. Se seleccionan los nudos y luego se da
clic derecho. Normalmente se supone que las columnas trabajan en condición de
empotramiento.
Imagen 32. Vinculación exterior en Cype.
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Imagen 33. Tipos de vinculación exterior en Cype.
9. El siguiente paso es asignar a los elementos horizontales una flecha límite, con el fin de
controlar las deformaciones. Para esto se hace clic en la opción “Barra” y luego “Flecha
límite”.
Imagen 34. Flecha límite en Cype.
10. Ahora, se procede a introducir las cargas, para esto se deben definir primero los paños
donde van a ser aplicadas, haciendo clic en “Carga” y luego “Introducir paños”.
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Imagen 35. Introducir paños en Cype.
Luego, se seleccionan los puntos que conforman el paño, se da clic derecho, se
selecciona la dirección de reparto de las cargas y se da nuevamente clic derecho. De
esta forma se abre la siguiente ventana para introducir las cargas sobre el paño definido.
Imagen 36. Cargas en paño en Cype.
Para añadir las hipótesis de carga se hace clic en el ícono que se encuentra en la parte
superior izquierda en forma de hoja con el signo (+) en color azul y se introduce el valor
de cada una de ellas en unidades de [ton/m2].
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Imagen 37. Hipótesis de carga en Cype.
11. El siguiente paso es correr el modelo, para esto se hace clic en “Cálculo” y luego
“Calcular”.
Imagen 38. Calcular el modelo en Cype.
Antes de iniciar el cálculo, el programa abre una ventana donde se selecciona la opción
“No dimensionar perfiles” y se da clic en “Aceptar”. Este proceso puede tomar varios
minutos, dependiendo de la magnitud del proyecto.
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12. Ahora, se debe verificar que los perfiles asignados a cada elemento trabajen
correctamente, para esto, se hace clic en “Cálculo” y luego “Comprobar las barras”.
Imagen 39. Comprobar las barras en Cype.
Al seleccionar esta opción, los elementos se van a poner en dos colores diferentes. El
color verde indica que la barra cumple con los requerimientos de resistencia y flecha, y
el color rojo indica que por lo menos uno de los dos requerimientos no se está
cumpliendo.
Imagen 40. Comprobación de elementos en Cype.
Al ubicar el cursor sobre un elemento, el programa abre una pestaña donde muestra en
qué porcentaje de aprovechamiento de resistencia y flecha se encuentra el elemento.
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Imagen 41. Aprovechamiento de resistencia y flecha en cada elemento.
13. Se procede a cambiar los perfiles de los elementos que queden el color rojo y se repite
el proceso de cálculo hasta que todos queden funcionando correctamente, es decir, en
color verde. Es muy importante revisar siempre en qué porcentaje de aprovechamiento
se encuentran todos los elementos para evitar diseñar una estructura sobredimensionada,
ya que esto se verá reflejado en los costos del proyecto.
14. Por último se deben revisar los desplazamientos laterales de la estructura.
❖ En primer lugar, se hace clic en la opción “Cálculo” y luego “Sismo dinámico”,
con el fin de identificar los modos en los que se desplaza más del 30% de la
masa en cada dirección.
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Imagen 42. Sismo dinámico en Cype.
❖ Luego, para revisar cada elemento vertical se hace clic en “Cálculo” y luego
“Desplazamientos”. De esta manera, se abre la siguiente ventana, donde se
selecciona el sismo que se desea revisar, ya sea “Sismo X” o “Sismo Y” y el
modo que se obtuvo en el paso anterior.
Imagen 43. Revisión de desplazamientos en Cype.
Ahora, se revisa cada uno de los elementos en las dos direcciones, verificando
que siempre el desplazamiento relativo entre los extremos sea menor al 1% de
la longitud del elemento.
15. Para generar el despiece de la estructura se hace clic en “Obra” y luego “Listados sobre
una selección de elementos”, se selecciona la estructura y luego se da clic derecho.
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Imagen 44. Listados sobre una selección de elementos en Cype
En la siguiente ventana que se abre, se selecciona de la pestaña “Geometría” únicamente
los ítems “Resumen de medición” y “Medición de superficies”, de esta forma se obtiene
el despiece, si se llega a necesitar otro de los listados, se puede seleccionar.
Imagen 45. Listados sobre una selección de elementos en Cype.
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Imagen 46. Despiece de estructura en Cype.