Asistencia en diseño y elaboración de estructuras metálicas empleadas en la construcción de edificios

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(1)ASISTENCIA EN DISEÑO Y ELABORACIÓN DE ESTRUCTURAS METÁLICAS EMPLEADAS EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS. YORELLY MARCELA DIAZ ROJAS. UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL VILLAVICENCIO - META 2014.

(2) ASISTENCIA EN DISEÑO Y ELABORACIÓN DE ESTRUCTURAS METÁLICAS EMPLEADAS EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS. YORELLY MARCELA DIAZ ROJAS. INFORME DE PASANTIAS PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR EL TITULO INGENIERO CIVIL. Asesor: JOSE GABRIEL CALVO CASTRO Docente Departamento de Ingeniería. UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL VILLAVICENCIO - META 2014.

(3) NOTA DE ACEPTACIÓN. ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________. _____________________________________ JOSE GABRIEL CALVO CASTRO DIRECTOR. _____________________________________ JURADO. _____________________________________ JURADO. VILLAVICENCIO, 18 Junio 2014.

(4) DEDICATORIA. Dedico este trabajo primero a Dios, que con su inmenso amor me ha llenado de fuerza y valor para alcanzar todos mis objetivos; en especial por darme el talento suficiente para superar los momentos difíciles de mi vida.. A toda mi familia especialmente a mi madre Omaira Rojas González por ser la persona que me motiva a cumplir mis objetivos y no dejarme vencer por la adversidad.. A mi padre William Efrén Díaz Ramos por darme apoyo y enseñanza con palabras precisas orientadas hacia la responsabilidad y el respeto.. Por último dedico este trabajo a todas aquellas personas que hicieron posible su elaboración, con sus frases de aliento y su espíritu de colaboración, principalmente a todos aquellos que creyeron en mí..

(5) AGRADECIMIENTOS. Nunca me cansare de darle gracias a Dios por hacer su voluntad en mí y darme la posibilidad de ser una profesional emprendedora e investigadora.. A mis padres, Omaira Rojas González y William Efrén Díaz Ramos por estar a mi lado siempre, por darme la formación ética, moral y por apoyarme en la realización de los proyectos propuestos.. A la Universidad Cooperativa de Colombia por darme la oportunidad de recibir educación y preparación académica de excelente calidad con gran sentido humano, ético y moral.. A la facultad de Ingeniería Civil, con todos sus docentes quienes me formaron como ingeniera.. A la empresa LADICOL Ingeniería de estructuras SAS por abrirme las puertas y darme la oportunidad de realizar la práctica profesional. En especial al Ingeniero Oscar Fabián Barreto Chitiva, quien orientó mi formación académica para tener una experiencia real en uno de los campos de la ingeniería..

(6) CONTENIDO. Pág.. INTRODUCCION OBJETIVOS JUSTIFICACION MARCO TEORICO. 27. CAPITULO I 1. ESTRUCTURAS. 27. 2. 1.1 PARA QUE SIRVEN LAS ESTRUCTURAS. 27. 1.1.1 Soportar pesos. 27. 1.1.2 Resistir fuerzas externas. 27. 1.1.3 Dar forma. 27. 1.1.4 Servir de protección. 27. 1.1.5 Otros problemas que pueden resolver las estructuras. 27. 1.2 CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR CUALQUIER. 28. ESTRUCTURA 1.2.1 Que sea rígida. 28. 1.2.2 Que sea estable. 28. 1.2.3 Que sea resistente. 28. CAPITULO II 3. ESTRUCTURAS METALICAS. 28. 4. 2.1 ESTRUCTURA METALICA PRINCIPAL. 29. 2.1.1 Vigas metálicas. 29. 2.1.2 Viguetas. 29.  Vigas de tímpano. 29.  Largueros. 30.

(7) 2.1.3 Pilares metálicos. 30. 2.2 ESTRUCTURA METALICA SECUNDARIA. 30. 2.3 CLASES DE ESTRUCTURAS. 31. 2.3.1 Aporticada. 31. 2.3.2 Cascara. 31. 2.3.3 Colgante. 31. 2.4 TIPOS DE ESTRUCTURAS METALICAS. 32. 2.4.1 Estructuras abovedadas. 32. 2.4.2 Estructuras entramadas. 32. 2.4.3 Estructuras triangulares. 32. 2.4.4 Estructuras colgantes. 32. 2.4.5 Estructuras laminares. 32. 2.4.6 Estructuras geodésicas. 32. 2.5 VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS METALICAS. 33. 2.5.1 Ventajas estructurales. 33. 2.5.2 Ventajas constructivas. 33. 2.5.3 Ventajas arquitectónicas en el diseño. 33. 2.5.4 Ventajas ambientales. 34. 2.5.5 Ventajas en la vida del equipo. 34. 2.5.6 Ventajas en el costo. 34. 2.6 DESVENTAJAS DE LA ESTRUCTURA METALICA. 34. 2.7 DONDE CONSTRUIR CON ESTRUCTURA METALICA. 35. 2.8 DONDE NO SE DEBE CONSTRUIR CON ESTRUCTURA. 35. METALICA 2.9 COMO SE UNEN LAS ESTRUCTURAS METALICAS. 35. Y TIPOS DE UNIONES 2.9.1 Por soldadura. 35. 2.9.2 Por tornillo. 36. 2.10 FABRICACION Y MONTAJE DE UNA ESTRUCTURA. 36. METALICA.

(8) 2.10.1 Fabricación. 36. 2.10.2 Montaje. 41. CAPITULO III 3. ACERO. 47. 3.1 PROPIEDADES GENERICAS DEL ACERO. 48. 3.2 TIPOS DE ACERO. 49. 3.2.1 Aceros al carbono. 49. 3.2.2 Aceros de alta resistencia y baja aleación. 49. 3.2.3 Aceros estructurales de alta resistencia,. 49. baja aleación y resistentes a la corrosión atmosférica 3.2.4 Aceros templados y revenidos. 50. 3.3 TIPOS DE ESTRUCTURAS DE ACERO UTILIZADAS. 50. PARA EDIFICIOS 3.3.1 Estructura apoyada en muros de carga. 50. 3.3.2 Construcción reticular. 50. 3.3.3 Estructura de acero de claros grandes. 51. 3.3.4 Estructuras combinadas de acero y concreto. 51. 3.4 VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL. 51. 3.4.1 Alta resistencia. 51. 3.4.2 Uniformidad. 51. 3.4.3 Elasticidad. 51. 3.4.4 Durabilidad. 52. 3.4.5 Ductilidad. 52. 3.4.6 Tenacidad. 52. 3.4.7 Ampliaciones de estructuras existentes. 52. 3.5 DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL. 53. ESTRUCTURAL 3.5.1 Costo de mantenimiento. 53. 3.5.2 Costo de la producción contra el fuego. 53. 3.5.3 Susceptibilidad al pandeo. 54.

(9) 3.5.4 Fatiga. 54. 3.5.5 Fractura frágil. 54. 3.6 METALES EMPLEADOS EN ESTRUCTURAS METALICAS. 54. 3.6.1 Acero ordinario. 54. 3.6.2 Acero autopatinables. 55. 3.6.3 Aceros inoxidables. 55. 3.6.4 El aluminio. 58. 3.7 PROTECCION DEL ACERO ESTRUCTURAL CONTRA. 58. EL FUEGO 3.8 HABILITACION DEL ACERO ESTRUCTURA. 59. 3.9 EQUIPO DE MONTAJE. 60. CAPITULO IV 4. ELEMENTOS EN UNA ESTRUCTURA METALICA DE. 60. TIPO INDUSTRIAL 4.1 ELEMENTOS QUE COMPONEN UNA ESTRUCTURA. 60. METALICA DE TIPO INDUSTRIAL 4.2 PLACA BASE. 61. 4.3 MARCO RIGIDO. 62. 4.4 VIGA DE ALMA CERRADA. 62. 4.5 VIGA DE ALMA ABIERTA. 64. 4.6 MARCO RÍGIDO CON VIGAS DE ALMA ABIERTA. 64. 4.7 LARGUEROS. 65. 4.8 TENSORES O CONTRAFAMBEOS. 66. 4.9 CONTRAVENTEOS. 66. 4.10 METODOS DE ANCLAJE EN PLACAS BASE. 68. 4.11 TIPO DE PERFILES USADOS EN LA CONSTRUCCION. 68. DE ELEMENTOS MARCO LEGAL. 70. INFORME SOBRE EL DESARROLLO DEL TRABAJO. 73. CONCLUSIONES. 91.

(10) RECOMENDACIONES. 92. BIBLIOGRAFÍA. 93. REGISTRO FOTOGRAFICO. 95. ANEXOS. 103.

(11) LISTA DE TABLAS. Pág.. Tabla 1. Tipos de aceros inoxidables para edificaciones. 56. Tabla 2. Cantidad de materiales cercha sobre eje 1. 74. Tabla 3. Cantidad de materiales cercha sobre eje 2. 75. Tabla 4. Cantidad de materiales cercha sobre eje 3. 76. Tabla 5. Cantidad de materiales cercha sobre eje 4. 77. Tabla 6. Cantidad de materiales cercha sobre eje 5. 78. Tabla 7. Cantidad de materiales cercha sobre eje 6. 79. Tabla 8. Cantidad de materiales cercha sobre eje 7. 80. Tabla 9. Cantidad de materiales cercha sobre eje 8. 81. Tabla 10. Cronograma programación de obra. 82. Tabla 11. Matriz análisis de seguridad en el trabajo. 85.

(12) LISTA DE FIGURAS. Pág.. Figura 1. Viga, vigueta y pilares. 30. Figura 2. Elementos de una estructura de tipo industrial. 61. Figura 3. Placa base. 61. Figura 4. Marco rígido con vigas de alma cerrada. 63. Figura 5. Marco rígido con vigas de alma abierta. 64. Figura 6. Clásico larguero. 65. Figura 7. Tensor o contraflambeo en una techumbre. 66. Figura 8. Contraventeo horizontal. 67. Figura 9. Placa base soldada y placa base atornillada. 68. Figura 10. Cubierta. 84.

(13) LISTA DE ANEXOS. Pág.. Anexo A. Cercha sobre eje 1 cantidades, planta, diagrama de. 103. hilos y detalles constructivos Anexo B. Cercha sobre eje 2 cantidades, planta, diagrama de. 104. hilos y detalles constructivos Anexo C. Cercha sobre eje 3 cantidades, planta, diagrama de. 105. hilos y detalles constructivos Anexo D. Cercha sobre eje 4 cantidades, planta, diagrama de. 106. hilos y detalles constructivos Anexo E. Cercha sobre eje 5 cantidades, planta, diagrama de. 107. hilos y detalles constructivos Anexo F. Cercha sobre eje 6 cantidades, planta, diagrama de. 108. hilos y detalles constructivos Anexo G. Cercha sobre eje 7 cantidades, planta, diagrama de. 109. hilos y detalles constructivos Anexo H. Cercha sobre eje 8 cantidades, planta, diagrama de hilos y detalles constructivos. 110.

(14) GLOSARIO. ACERO INTEMPERIZADO: Es un acero de gran resistencia que desarrolla una capa de óxido al ser expuesto a la lluvia y la humedad, la cual se adhiere al elemento metálico principal y lo protege de la corrosión posterior.. ACONDICIONARSE: acción de disponer o preparar algo para un determinado fin.. ALEANTES: Una aleación es una combinación de propiedades metálicas que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un metal. Por lo tanto, aleantes son los elementos que se están combinando. Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo). El elemento aleante puede ser no metálico, como: P (fósforo), C (carbono), Si (silicio), S (azufre), As (arsénico).. BARNICES: sustancias líquidas que al secarse forman una película que protege al objeto tratado. Para aplicarlos se utilizan rodillos, brochas o pinceles. Los barnices están compuestos por. diversas sustancias resinosas disueltas o. en forma. coloidal en un líquido o agente dispersante. Este último se evapora al contacto con el aire quedando las sustancias protectoras distribuidas en el soporte.. Los. barnices se aplican a paredes, metales y maderas. Le dan lustre, color y protección frente a la luz, agua, salinidad, erosión, polvo y contaminación.. BISEL: Corte oblicuo en el borde de una lámina o plancha.. BOVEDAS: cubiertas curvas que se apoya en muros, pilares o columnas. Son la resultante teórica de la proyección o movimiento del arco. Sirven para cubrir el espacio comprendido entre dos muros o una serie de pilares alineados..

(15) CARGA MUERTA: Son aquellas que se mantienen en constante magnitud y con una posición fija durante la vida útil de la estructura; la mayor carga muerta generalmente es el peso propio de la estructura. Ejemplo: rellenos, acabados de entrepiso, cielo raso, columnas, vigas, losas, etc.. CELOSÍA: En ingeniería estructural, una celosía es una estructura reticular de barras rectas interconectadas en nudos formando triángulos planos (en celosías planas) o pirámides tridimensionales (en celosías espaciales). La característica de este tipo de estructuras es que las barras trabajan predominantemente a compresión y tracción presentando comparativamente flexiones pequeñas. Las celosías pueden ser construidas con materiales como: acero, madera, aluminio, etc. Las uniones pueden ser articuladas o rígidas. En las celosías de nudos articulados la flexión es despreciable siempre y cuando las cargas que debe soportar la celosía estén aplicadas en los nudos de unión de las barras.. CEMENTANTE: Materia utilizada para endurecer superficialmente por carburación piezas de acero.. CIMIENTO: Parte sobre la que se asienta un edificio u otra construcción. Parte de la superestructura que le sirve de anclaje y transmite sus cargas directamente al terreno por estar parcial o totalmente enterrada bajo la superficie del mismo. También llamado cimentación.. CONTRAVENTEOS: son elementos estructurales que rigidizan la estructura, distribuyen los esfuerzos producidos por los diferentes tipos de carga y los trasmiten a la cimentación. Son elementos básicos que nos permiten obtener edificios de grandes claros y alturas con diseños eficientes y económicos. CORROSION: Se define la corrosión como el deterioro que sufren los metales cuando interactúan con el medio en el que trabajan..

(16) CÚPULA: Es un elemento arquitectónico que se utiliza para cubrir un espacio de planta circular, cuadrada, semicircular, parabólico u. poligonal o elíptica, ovoidal,. rotados. mediante arcos de. respecto. de. un. punto. perfil central. de simetría.. CUMBRERA:. denominada. también caballete o gallur. es. el. remate. de. un tejado que suele solapar a la última teja de la limatesa. Se emplea para unir dos líneas de elevada cota, es decir que se encuentre en la cumbre.. CRUJIAS: Espacio arquitectónico comprendido entre dos muros de carga, dos alineamientos de pilares (pórticos), o entre un muro y los pilares alineados contiguos.. DEFICIENTE: Que tiene algún defecto o imperfección. Se dice que algo es deficiente cuando no alcanza el nivel deseado o normal. Insuficiente, por debajo de lo normal.. DESMANTELAMIENTO: Derribamiento o desmontaje de una construcción.. DILATAR: Hacer que una cosa ocupe más espacio debido a un aumento de su longitud, área o volumen. Prolongar, expandir, alargar.. DINTEL: Elemento horizontal de piedra, madera o hierro, que cierra la parte superior de una abertura o hueco hecho en un edificio, generalmente una ventana o puerta, y sostiene el muro que hay encima, cargando el peso sobre las jambas (lados de una abertura que delimitan el hueco y sobre las cuales se sostiene el arco o dintel).. DISIPAR: Esparcir o hacer desaparecer de la vista poco a poco las partes que forman un cuerpo por aglomeración..

(17) DUCTIL: Que puede deformarse, moldearse, malearse o extenderse con facilidad. DUPLEX: Es una vivienda que tiene dos pisos conectados entre sí por una escalera interior, usualmente paralelas. Asimismo, un apartamento triplex se refiere a un apartamento que abarca tres pisos y un quadplex, quadruplex o fourplex a cuatro pisos. ELECTRODO: Es un conductor eléctrico utilizado para hacer contacto con una parte no metálica de un circuito.. EMULSIONES: Son sistemas de al menos dos fases en las cuales un líquido se dispersa en otro liquido en forma de glóbulos o gotitas pequeñas.. EMBEBER: Absorber un cuerpo sólido algún líquido.. ENTRAMADO: Armazón de madera o metal que sirve para hacer una pared, tabique o suelo. ENSAMBLAJE: Unión de dos piezas que forman parte de una estructura y han sido diseñadas para que ajusten entre sí perfectamente.. FUSELAJE: Parte principal de un avión; en su interior se sitúan la cabina de mando,. la cabina. de. pasajeros y. las bodegas. de. carga,. además. de. diversos sistemas y equipos que sirven para dirigir el avión. También, sirve como estructura central a la cual se acoplan las demás partes del avión, como las alas, el grupo motopropulsor o el tren de aterrizaje.. HABILITACION: Adaptación o adecuación de una cosa para que desempeñe una función que no es la que tiene habitualmente..

(18) HANGAR: Cobertizo grande y abierto, de techo sólido, destinado a guardar o reparar aparatos de aviación.. INTEMPERIZADOS: Material que ha sido sometido a procesos de meteorización y/o erosión, es decir, que ha sido afectado por el agua, el viento, el sol, el hombre, entre otros. También ha sufrido algún cambio, sea físico o químico de cómo era originalmente. IZAJE: Es una operación que se realiza para levantar o mover objetos grandes y/o pesados y que no pueden ser transportados manualmente. El equipo utilizado para el izaje de carga es todo dispositivo que permite elevar o bajar una carga, previamente calculada en forma segura y controlada.. LIMATESA: ángulo exterior formado por la intersección de dos faldones de cubiertas adyacentes.. MICROMETRO: Instrumento de medición cuyo funcionamiento está basado en el tornillo micrométrico que sirve para medir las dimensiones de un objeto con alta precisión.. OXIACETILENO: Es un procedimiento que permite unir metales, utilizando el calor producido por la combustión de los gases oxígeno-acetileno u oxígeno- propano. Con este proceso se puede soldar con o sin material de aporte.. PANDEO: Es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos (relación que existe entre la sección de la barra y su longitud) que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión..

(19) PATINA: Capa de óxido de color verdoso que por la acción de la humedad se forma en los objetos de metal, especialmente en los de bronce y cobre.. PERLITA: Roca volcánica silícea, que sometida a calor aumenta de 15 a 20 veces su tamaño original; excelente árido ligero, empleado como material de relleno en paredes de aislamiento térmico y como árido en la fabricación de hormigón.. PILAR: es un elemento soporte o sostén de un edificio, de orientación vertical o casi vertical, destinado a recibir cargas para transmitirlas a la cimentación y que, a diferencia de la columna, tiene sección poligonal.. PINTURA VINILICA Y ACRILICA: Estas pinturas son de fácil aplicación (con brocha o rodillo). Están compuestas por una resina sintética (a base de polímeros) que se halla emulsionada. Son perfectamente lavables y su limpieza es sencilla (utilizando agua y jabón).. Las pinturas vinílicas y acrílicas destacan especialmente por su rapidez de secado. Se caracterizan por ser inodoras o poseer un olor muy suave, no son inflamables y al trabajarlas no expiden vapores que causen intoxicación por inhalación. Al secar modifican ligeramente su tono y, en el caso de las pinturas vinílicas, adquieren brillo.. Para su dilución se requiere agua, así como para la limpieza de los utensilios empleados en su aplicación; no obstante, una vez secas son resistentes a la misma.. Al ser sustancias ligeras (poco espesas) pueden ser absorbidas fácilmente por la superficie en que son colocadas. Por ello, al pintar un área, es sumamente importante aplicar previamente en dicha zona una capa de sellador que impida.

(20) parcialmente la penetración; de ésta manera se tendrá una excelente coloración y el rendimiento de la pintura será mucho mayor.. PUNZONADO: Operación mecánica consistente en practicar orificios en una superficie metálica, ya sea mediante un punzón o mediante una punzonadora.. PREFABRICACIÓN: Sistema constructivo basado en el diseño y producción de componentes y subsistemas elaborados en serie en una fábrica fuera de su ubicación final y que en su posición definitiva, tras una fase de montaje simple, preciso y no laborioso, conforman el todo o una parte de un edificio o construcción.. PREVISIBLE: Que puede ser previsto o conocido con antelación por medio de ciertas señales o indicios.. REPERCUSION: Consecuencia indirecta de un hecho o decisión.. REDITUABLE: Es aquello que rinde una utilidad o un beneficio de manera periódica.. REMISION: Indicación que se hace en un escrito para enviar al lector a otra parte o lugar. RESANE: Reparar los desperfectos que en su superficie presenta una pared, un mueble, etc.. RESILIENCIA: Es una magnitud que cuantifica la cantidad de energía por unidad de volumen que almacena un material al deformarse elásticamente debido a una tensión aplicada..

(21) REVENIDOS: Consiste en un enfriamiento rápido del acero con agua o aceite, cambiando la temperatura de por lo menos 1650ºF a 300 o 400ºF. En el templado el acero se recalienta por lo menos a 1150ºF y luego se deja enfriar.. SOLAPAR: Colocar una cosa sobre otra, cubriéndola solo parcialmente.. TIRANTE: se define como la pieza de madera, o, barra de hierro o acero, colocada horizontalmente en una armadura de tejado para impedir la separación de los pares, o entre dos muros para evitar un desplome. Elemento constructivo, generalmente cables de acero, que funcionan a tracción y forman parte de una estructura con elementos diferentes.. La tirante se instala para soportar un. esfuerzo de tensión.. TENACIDAD: Resistencia de un material a romperse o deformarse.. TRANSEUNTE: Se aplica a la persona que pasa andando por un lugar.. TRAVESAÑO: Un travesaño es una viga horizontal que cruza y apoya los extremos de las viguetas, montantes y vigas. Los travesaños, que se encuentran sobre las puertas, ventanas y hendiduras en las paredes, ayudan a distribuir las cargas mediante la transmisión de peso a las viguetas, montantes o vigas. Los travesaños están hechos de materiales fuertes y rígidos, como acero o madera.. VERMICULITA: Mica (mineral) que se expande con el calor formando un material de aislamiento, empleada como árido ligero y material de relleno.. VULNERABILIDAD: Estado en que un material o una obra puede ser dañado o afectado más fácilmente..

(22) RESUMEN EJECUTIVO DEL TRABAJO DE GRADO. TITULO: ASISTENCIA EN DISEÑO Y ELABORACIÓN DE ESTRUCTURAS METÁLICAS EMPLEADAS EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS. AUTOR: YORELLY MARCELA DIAZ ROJAS. FACULTAD: INGENIERIA CIVIL. DIRECTOR: JOSE GABRIEL CALVO CASTRO. El presente informe corresponde a la práctica profesional realizada en la empresa LADICOL Ingeniería de Estructuras SAS donde se desarrollaron las actividades programadas por la empresa y con aprobación de la Facultad de Ingeniería Civil de la Universidad Cooperativa de Colombia (seccional Villavicencio).. LADICOL Ingeniería de estructuras SAS es una empresa reconocida en la ciudad de Villavicencio por la prestación de servicios de diseño y construcción de cubiertas, edificios y viaductos, entre otras obras. Esta empresa me permitió desarrollar una práctica profesional utilizando las tecnologías de punta empleadas en la industria de la construcción.. Las tareas se realizaron bajo la supervisión del jefe de práctica profesional Ingeniero Oscar Fabián Barreto Chitiva, de quien se recibió. la orientación. adecuada, y las correcciones sugeridas por éste.. Dentro de las labores desempeñadas se destacan el manejo de los siguientes software:.

(23) . Aplicativo Excel para determinar cantidades de materiales que la empresa ha desarrollado en la ejecución de sus proyectos. . Granttproject para el cronograma de ejecución de la obra. . Utilización del cuadro aplicativo para el análisis de seguridad en el trabajo. Aparte del trabajo con los software antes mencionados durante la práctica profesional desarrollé actividades como: . Estudio de planos para determinar cantidades de materiales. . Labores de auxiliar de residente de obra de la obra.

(24) INTRODUCCION. LADICOL Ingeniería de estructuras SAS empresa dedicada a la prestación de servicios de construcción de edificios, viaductos y en general de obras civiles; es una empresa conocedora de las normas establecidas para la realización de diferentes proyectos de ingeniería civil.. Con la realización de estas obras civiles la empresa LADICOL ingeniería de estructuras SAS mejora la calidad de vida de sus usuarios y la comunidad villavicense en general elaborando ambientes agradables a las familias basada en el urbanismo reglamentado por planeación municipal y ofreciendo trabajo a la mano de obra calificada en la industria de la construcción.. Gracias a esta amplia gama de servicios, la empresa LADICOL me dio la oportunidad de realizar prácticas reales en uno de sus proyectos, calculando cantidades de materiales para la cubierta de una parroquia, definiendo el AST a utilizar en esa obra y visitando el sitio de trabajo para comprobar que las actividades establecidas en el cronograma se cumplieran tal como fue proyectado.. Para mí la práctica fue importante porque con ella aprendí a manejar programas informáticos indispensables en el diseño y montaje de estructuras metálicas, conocimientos que no tuve la oportunidad de adquirir en la Universidad y que garantizan el diseño correcto, efectivo y eficiente de dichas estructuras, las cuales, en los últimos tiempos han tomado una importancia muy alta en la construcción no solo de edificaciones sino de distintas obras civiles; además de convertirse en una alternativa de gran interés para los diseñadores, constructores y demandantes de obras con estos materiales..

(25) OBJETIVOS. OBJETIVO GENERAL. Realizar la práctica profesional en la empresa LADICOL ingeniería de estructuras SAS como asistente en el diseño y elaboración de estructuras metálicas empleadas en la construcción de edificios para así poder optar por el título de pregrado de ingeniería civil.. OBJETIVOS ESPECÍFICOS . Realizar el acompañamiento técnico en el diseño, fabricación y montaje de estructuras metálicas. . Adquirir conocimientos y experiencia en el diseño y construcción de estructuras metálicas empleadas en diferentes obras. . Conocer los procedimientos y protocolos que utiliza la empresa para ejecutar los proyectos de construcción. . Desarrollar la práctica profesional para optar al título como ingeniero civil. . Apoyar a la empresa en los proyectos que desarrolla en la parte técnica, operativa y de consultoría.

(26) JUSTIFICACION. La Universidad Cooperativa de Colombia, dentro de sus modalidades para optar al título de Ingeniero Civil permite la opción de realizar una práctica profesional en una entidad ampliamente conocida y que tenga convenio con ella.. Tomando esta opción decidí buscar una empresa de alto prestigio local y regional que me permitiera realizar la práctica profesional.. Fue así como encontré a. LADICOL Ingeniería de Estructuras SAS, Organización que me aceptó como Asistente en diseño y elaboración de estructuras metálicas empleadas en la construcción de edificios, evento que me ayudó a ampliar mis conocimientos adquiridos en la Universidad e intervenir personalmente en el funcionamiento real de una empresa que se dedica al diseño, fabricación y montaje de estructuras metálicas.. Las estructuras metálicas, en los últimos tiempos han cobrado una importancia inimaginable por las numerosas ventajas que más adelante, en el marco teórico se especifican resaltando su idoneidad para el diseño y construcción de edificaciones resistentes a los movimientos sísmicos.. En el desarrollo de la práctica profesional debí estudiar y conocer la normatividad vigente para desarrollar proyectos de construcción y todo lo referente a las estructuras metálicas. Esto fue muy importante porque enriqueció mi conocimiento y me será de gran utilidad en mi vida profesional como ingeniera civil..

(27) MARCO TEORICO. 1. ESTRUCTURAS Se define como estructura a los cuerpos capaces de resistir cargas sin que exista una deformación excesiva de una de las partes con respecto a otra. Por ello la función de una estructura consiste en transmitir las fuerzas de un punto a otro en el espacio, resistiendo a su aplicación sin perder la estabilidad.. 1.1 PARA QUÉ SIRVEN LAS ESTRUCTURAS Una estructura puede tener diferentes funciones: soportar pesos, dar forma, proteger, etc, pero no es necesario que todas intervengan a la vez. Vamos a ver algunas de ellas.. 1.1.1 Soportar pesos: Las estructuras deben aguantar el peso de todo lo que se apoye, o se sitúe en ellas. En un edificio los pilares y las vigas resisten el peso de los suelos, techos, paredes, y también de las personas y los muebles.. 1.1.2 Resistir fuerzas externas: La fuerza del viento, de las olas, terremotos, etc, también actúan sobre las estructuras.. 1.1.3 Dar forma: Las estructuras proporcionan la forma de la mayoría de los objetos, máquinas y construcciones. En una tienda de campaña, por ejemplo, las barras que se articulan entre sí le dan su forma características.. 1.1.4 Servir de protección: Algunas estructuras cubren a los objetos protegiendo y aislando su interior. Armaduras y chasis de máquinas.. 1.1.5 Otros problemas que pueden resolver las estructuras son: o Almacenar materiales: Tinajas de vino, depósitos de gas, envases de cartón..

(28) o Cubrir espacios. Bóvedas, cúpulas, techumbres. o Atravesar accidentes geográficos. Puentes y túneles. o Crear espacios vacíos. Canales, presas, piscinas. o Generar superficies utilizables. Carreteras, aeropuertos, campos deportivos. o Alcanzar alturas en el espacio. Torres, postes de luz, grúas.. 1.2 CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR CUALQUIER ESTRUCTURA Como las estructuras están formadas por un conjunto de partes, éstas deben cumplir unas condiciones: 1.2.1 Que sea rígida: Para que no se deforme al aplicar las fuerzas sobre ella.. 1.2.2 Que sea estable: Para prevenir volcamientos.. 1.2.3 Que sea resistente: Para 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.. 2. ESTRUCTURAS METALICAS. Se denomina así a cualquier estructura donde la mayoría de las partes que la forman, por lo menos un 80% son materiales metálicos, normalmente acero, capaces de soportar las cargas necesarias incluidas en el diseño, indiferente del uso para el cual fueron creadas (edificios, maquinarias, etc.). Las estructuras metálicas se utilizan por norma general en el sector de la industria de la construcción porque tienen excelentes características como soporte en las diferentes estructuras, siendo funcionales, moldeables y adaptables a cualquier situación, y, su costo de producción es más bajo que otro tipo de estructuras como el hormigón. Además, por sus componentes, las estructuras metálicas pueden ser.

(29) modificadas en el futuro satisfaciendo cualquier necesidad o requerimiento de cambio.. Cada estructura metálica está formada por la estructura metálica principal y la estructura metálica secundaria.. 2.1 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:. 2.1.1 Vigas metálicas: Son los elementos horizontales, 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:. 2.1.2 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: Estas son las que soportan las paredes o también parte del techo de los edificios..

(30) 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.. 2.1.3 Pilares metálicos: Los pilares metálicos son los elementos verticales, todos los pilares reciben esfuerzos de tipo axil, es decir, a compresión. También se les llama montantes.. Figura 1. Viga, Vigueta y Pilar. 2.2 ESTRUCTURA METÁLICA 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..

(31) 2.3 CLASES DE ESTRUCTURAS. 2.3.1 Aporticada: Es un conjunto de elementos, columnas y vigas que trabajan a tensión y compresión para cargas verticales, complementados con un conjunto de elementos, vigas, que trabajan a cargas axiales y deflexiones; conectados por medio de uniones rígidas o mecánicas para darle estabilidad.. Estas son las estructuras para los edificios que normalmente se construyen, de uno o varios pisos y para muchos de los puentes, que por lo general son aporticados.. 2.3.2 Cascara: Es un sistema en el cual la cáscara o concha además de servir de cubierta del espacio, los elementos que la componen sirven para el transporte de cargas, casi siempre en lo que se llaman esfuerzos a compresión, que se convierten y producen un mar de tensiones.. Se encuentran en los edificios públicos que se destinan para la práctica de los deportes, tales como coliseos, domos, velódromos y estadios cubiertos o semi cubiertos.. 2.3.3 Colgante: Es un sistema de estructura compuesto primordialmente por cables que constituyen el elemento principal de soporte a través de una línea catenaria, de donde se cuelgan los soportes secundarios que también son cables.. Se encuentran en los puentes de tipo llamado colgante y algunos edificios que funcionan colgados de los pisos superiores..

(32) 2.4 TIPOS DE ESTRUCTURAS METALICAS. 2.4.1 Estructuras abovedadas: Son todas aquellas en las que se emplean bóvedas, cúpulas y arcos para repartir y equilibrar el peso de la estructura; por ejemplo. las. que. se. pueden. ver. en. las. catedrales. o. iglesias.. 2.4.2 Estructuras entramadas: Son las más comunes ya que se utilizan en la mayoría de los edificios construidos en las ciudades. 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.. 2.4.3 Estructuras trianguladas: Se caracterizan por disponer sus elementos de forma triangular; suelen ser muy ligeras y económicas. Pueden 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.. 2.4.4 Estructuras colgantes: 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.. 2.4.5 Estructuras laminares: Todas aquellas formadas por láminas resistentes que están conectadas entre sí y que sin alguna de ellas la estructura se volvería inestable, como pueden ser las carrocerías y fuselajes de coches y aviones.. 2.4.6 Estructuras geodésicas: Son estructuras poco comunes que están formadas por hexágonos o pentágonos y suelen ser muy resistentes y ligeras. Estas estructuras normalmente tienen forma de esfera o cilindro..

(33) 2.5 VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS METALICAS. 2.5.1 Ventajas estructurales  El clima no afecta severamente las condiciones de montaje  Desde el punto de vista sísmico ofrece la mejor respuesta a este tipo de cargas ocasionales. 2.5.2 Ventajas constructivas  Menor tiempo de construcción  Desarrollo de mano de obra calificada  Facilidades para reformar y ampliar horizontal y verticalmente inclusive para edificaciones que están en funcionamiento  Posibilidad de construir en terrenos de poca capacidad de soporte  Requiere poco espacio en patio de operaciones  Velocidad de construcción generada por la prefabricación mediana y pesada, que no pueden ser igualadas por otros sistemas  Facilidades de construcción entre medianerías y en zonas de alta congestión. 2.5.3 Ventajas arquitectónicas en el diseño  La estructura metálica ofrece por sus características de resistencia:  Luces mayores entre apoyos  Alturas mayores  Oportunidad de producir edificios completamente modulados horizontal y verticalmente  Menos carga muerta  Nuevas formas y soluciones plásticas  Alternativas de construcción livianas.

(34) 2.5.4 Ventajas ambientales  Bajo nivel de ruido y polvo  Bajo nivel de escombros y desechos  Construcción seca. 2.5.5 Ventajas en la vida del edificio  Fácil desmantelamiento o demolición  Excelente comportamiento en los casos de sismo por la capacidad de absorber y disipar energía  Adaptabilidad a los cambios de usos, destinación y como consecuencia incremento en la vida útil del edificio. 2.5.6 Ventajas en el costo  Su poco peso en comparación con otros sistemas es una ventaja, dada la repercusión en la cimentación, en los trabajos de manipulación y transportes al interior de la obra  La rapidez en el montaje de la estructura y la mecanización hacen que la edificación se ejecute en mucho menos tiempo que una estructura de hormigón reforzado, por consiguiente, los costos financieros y los gastos generales se reducen  La eliminación de la formaleta de contacto y la reducción sustancial de la formaleta de soporte rebajan los costos considerablemente. 2.6 DESVENTAJAS DE LA ESTRUCTURA METALICA  Necesidad de mano de obra especializada  Los ruidos en el edificio en funcionamiento se transmiten con facilidad de unos espacios a otros  Control de calidad bastante riguroso  Necesidad de protegerlo de su gran vulnerabilidad al fuego  Uso de equipo pesado costoso para el izaje.

(35)  Necesidad de proteger el material cuando el edificio se encuentra en zonas de atmosfera agresiva que puede provocar su corrosión. 2.7 DONDE 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 y salones.. 2.8 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.. 2.9 CÓMO SE UNEN LAS ESTRUCTURAS METALICAS Y 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:. 2.9.1 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.

(36) piezas, a veces necesitando un material extra para soldar las dos piezas.. 2.9.2 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.. 2.10 FABRICACION Y MONTAJE DE UNA ESTRUCTURA METALICA. 2.10.1 Fabricación:  Pedido del material: Al hacer el pedido de materiales necesarios, deberá tenerse en cuenta las dimensiones de las piezas por fabricar, con objeto de ajustar las medidas de los materiales pedidos, y tratar hasta donde sea posible de evitar los desperdicios, desde el punto de vista económico, el material deberá pedirse tratando de ajustarse a medidas comerciales entendiendo por esto las medidas normales que la laminadora emplea en cada perfil. Pedir el material a una medida especial, fuera de las comerciales, representa un sobre precio que fija la casa vendedora por este tipo de cortes. Deberá por consiguiente hacerse un estudio comparativo de precios eligiendo el más favorable al hacer el pedido, se procurara solicitar los perfiles chicos en longitudes demasiado largas tratando de evitar que en transporte y manejo de los mismos llegara a maltratarse.  Recepción del material: Al recibir el material en el patio del almacén, deberá hacerse una selección cuidadosa de éste, seleccionándolo de acuerdo con las longitudes y secciones, con objeto de evitar pérdidas de tiempo en el aprovisionamiento del material en el taller.  Enderezado y corte del material: Antes de proceder al corte del material, de acuerdo con los planos de detalle, deberá hacerse una inspección cuidadosa del mismo, con objeto de enderezar aquéllas piezas que ya sea por defecto.

(37) de la laminación o por mal trato en su manejo hayan sufrido algún deterioro, una vez preparado en ésta forma se procederá a cortar el material de acuerdo siempre a las indicaciones del plano y bajo la vigilancia del jefe del taller.  Trazo y preparación: El trazo se hará de acuerdo con los planos de taller respectivos cuidando de rectificar cada una de las medidas en ellas indicadas, solicitando además la aprobación del jefe de taller. El trazador deberá también ordenar la hechura de las preparaciones de las piezas para efectos de soldadura, tales como biseles, cortes especiales, etc.  Armado y punteado: El armado consiste en presentar sobre el trazo el conjunto de elementos que forman una pieza o un segmento de ella por armar. El armador deberá comprobar o rectificar cada uno de los cortes de los diferentes elementos, ajustándose siempre al trazo aprobado. Para facilitar el armado deberán unirse las piezas entre sí por medio de puntos de soldadura lo suficientemente fuertes para que las piezas puedan moverse y voltearse sin correr el riesgo de que se rompan los puntos.  Soldado: Las piezas punteadas y revisadas deberán ser soldadas de acuerdo con las indicaciones al respecto y que aparecen en los planos de taller, deberá tenerse muy en cuenta lo siguiente: Tipo de soldadura especificada, tipo de corriente necesaria para la soldadura, tamaño del cordón, distribución de los cordones y longitudes de los mismos. Para el soldado efectivo de las piezas se recomienda el uso adecuado de las instalaciones y el uso de algunos dispositivos, como grúas móviles, diablos, rodillos, bancos y otros que permiten la colocación de las piezas en posición adecuada y favorable para la aplicación de la soldadura tratando de evitar siempre que se pueda, las soldaduras difíciles en posiciones tales como sobre-cabeza y verticales. La aplicación de la soldadura deberá hacerse de acuerdo con ciertas reglas en cuanto al orden a seguirse con objeto de evitar.

(38) excesivos. calentamientos. concetrados. que. provocarían. contracciones. diferentes ocasionando distorsiones en las piezas.  Inspección:. Una. vez. soldada. la. pieza. deberá. ser. inspeccionada. cuidadosamente revisando cada una de las juntas, teniendo en cuenta tamaño de la soldadura, longitud y aspecto exterior de la misma. Para esto se recomienda usar una herramienta especial para poder remover la cascara protectora de la soldadura. Deberá también revisarse la pieza soldada con objeto de comprobar que no sufrió distorsiones en el proceso de soldado.  Limpieza y pintura: Existen diferentes métodos de limpieza dependiendo del grado de corrosión o impurezas que contengan los materiales. Los métodos son los siguientes: . SOLVENTES: Esta especificación cubre el procedimiento requerido. para solventes utilizados en superficies de acero tanto para su uso antes de aplicar la pintura como para remover escamas, oxido o recubrimientos. Este es un procedimiento que se utiliza para remover materiales contaminantes como grasas, aceites y tierra con el uso de los solventes pudiéndose utilizar como preparación de la superficie para la aplicación de la pintura o recubrimiento.. El aceite o las grasas pueden retirarse con cualquiera de los siguientes métodos: PRIMERO: Humedeciendo los cepillos, con los que se limpiara la superficie. SEGUNDO: Mojando totalmente la superficie con el solvente. TERCERO: Por imersión total del material en tanques con contenido de solventes..

(39) El cemento y la tierra son retirados de la superficie con cepillo, con soluciones alcalinas o con la combinación de ambos. La utilización de emulsiones están sujetas a una condición, que despues de la aplicación de las emulsiones se tendrá que lavar la superficie con agua caliente, teniendo cuidado de que no queden residuos de la emulsión en la superficie. . HERRAMIENTAS MANUALES: Es un método para la preparación de. superficies metálicas para ser pintadas, con el retiro de escamas, oxidación y pintura existente, por medio de un cepillado, raspado o con alguna herramienta manual de impacto. Con este método no se garantiza que se retire el 100% de las impurezas, quedaran los que se encuentren incrustados en el material. . HERRAMIENTAS MECANICAS: Es un método que limpia al igual que. el método anterior, superficies de metal de escamas, oxidación y pintura; pero con la utilización de herramientas eléctricas o neumáticas, como pueden ser martillos, cepillos o discos abrasivos. . LIMPIEZA CON FLAMA EN ACERO NUEVO: Es un método que se. aplica a materiales que no han sido pintados con la aplicación de alta temperatura, por medio de flamas de oxiacetileno para poder retirar los residuos de escamas u oxidaciones. Este método tiene la ventaja sobre los otros que la pintura se puede aplicar en menor tiempo, ya que es un método seco a diferencia de los antes mencionados. . CHORRO DE ARENA: Es un método que prepara superficies. metálicas para ser pintadas por medio de materiales abrasivos y fuerzas centrífugas, garantizando con éste método el retiro de toda impureza suelta o incrustada en el material, cuando la superficie tenga un color.

(40) uniforme se dice que está completamente lista para ser pintada o que está limpia de pintura.. Hoy en día el pintar las superficies tiene tres propósitos fundamentales:  Protección de la superficie  Funcionamiento útil  Apariencia o decorado (terminado). Los materiales para pintura se pueden dividir en dos grandes grupos: a) Neutros, ejemplos: barnices, lacas, etc. b) Pigmentos, ejemplos: primarios, pinturas vinílicas, pinturas de aceite, etc. La aplicación de la pintura sobre superficies de acero se hace normalmente con brocha o con pistola de aire, con cualquiera de éstos dos métodos de aplicación se puede garantizar un recubrimiento satisfactorio de las superficies, se utiliza la pistola de aire cuando el área o superficie es demasiado grande, con lo cual se obtiene un ahorro en el tiempo de aplicación. Este proceso también es sujeto a una inspección en la cual se revisa tanto las especificaciones de la pintura que se va a utilizar como el terminado que se le dé a la superficie ya pintada. En algunos contratos en especial se pide un determinado espesor de la capa de pintura, el cual se debe checar constantemente con un micrómetro. Las piezas antes de salir del taller deberán llevar en varias partes visibles de la misma su marca y orientación correspondiente de acuerdo con los planos de montaje. Con esto las piezas están en condiciones de embarque.  Marcado: En cada una de las piezas preparadas en el taller se marcará con pintura la identificación correspondiente con que ha sido designada en los planos de taller para el armado de los distintos elementos. Del mismo modo,.

(41) cada uno de los elementos terminados en el taller llevará la marca de identificación prevista en los planos de taller para determinar su posición relativa en el conjunto de la obra.. 2.10.2 Montaje  Embarque de las piezas a obra: Después de que el encargado del montaje, el encargado de la obra civil y la supervisión, llegan a un acuerdo en la forma de atacar la obra y se elaboró un programa de montaje con fechas de entrega, entonces es responsabilidad del residente hacer la secuencia de los embarques que el fabricante mandara a la obra, ya que de esta forma se eliminan casi al máximo los almacenajes de las piezas en el sitio. Uno de los aspectos más importantes para que un montaje sea redituable, es el cuidado que se tenga en la coordinación del fabricante con el montador para que no se interrumpan los embarques de las piezas de la obra, teniendo de ésta forma un avance continuo y garantizado.. Una descripción de esta actividad puede ser la siguiente: El fabricante en coordinación con el encargado del montaje elabora una remisión (forma anexa) dirigida a la obra con una descripción de las piezas embarcadas tanto en dimensiones como marcas que les correspondan a cada una de ellas.. El jefe del taller es la persona que realiza y verifica que la remisión corresponda con lo que se va a embarcar y el mismo da la autorización para la salida de esas piezas de la planta.  Recepción y manejo del embarque en la obra: La persona encargada del montaje tiene que revisar la remisión de embarque que le envió el fabricante, checar que este correcto y completo el embarque. Es muy importante que el personal que trabaje en el montaje de estructura metálica tenga el.

(42) conocimiento básico en el manejo de las maniobras lo cual implica una gran responsabilidad pues la falta de esos conocimientos pone en peligro la integridad física del personal así como el equipo o material que se esté manejando. La persona responsable del montaje debe solicitar un lugar en la obra para poder descargar las piezas y almacenarlas hasta su montaje, en caso de que el espacio sea tan reducido para no poder almacenar material se tendrá que coordinar con mayor precisión con el fabricante los embarques ya que tendrá que descargar y montar inmediatamente.  Preparación de las piezas en la obra: Para ensamblar las piezas se requiere de hacerlo con una secuencia lógica y teniendo mucho cuidado de las marcas que nos indican los planos de montaje.. Por lo general, las dimensiones de las piezas son demasiado grandes en cuanto a su longitud se refiere por lo que la fabricación se tiene que realizar en secciones para poderlas transportar. Es por esta razón que existen las llamadas soldaduras de campo o preparación de piezas de las que hablaré adelante.. Este procedimiento de fabricación exige al fabricante tener especial cuidado en el marcado de las piezas para evitar toda confusión de la gente de obra y poder terminar el trabajo de fabricación en la obra sin errores. Para poder realizar estas soldaduras en el campo es recomendable habilitar una zona cerca del lugar de montaje de las piezas para que de ésta forma evitemos el mayor manejo o traslado de las piezas ya que por lo general el equipo con el que se cuenta es un equipo de izaje y no de traslado de piezas..

(43) Estas soldaduras se tienen que realizar con total apego a las especificaciones de los planos de montaje y tendrán que ser revisadas o supervisadas por el fabricante.. Hay que tomar en cuenta tres aspectos fundamentales para la realización de los trabajos de soldadura de campo que son:  Que las secciones que estamos trabajando coincidan en marcas con las indicadas en el plano de montaje.  Asegurarse que las piezas estén completamente listas para ser soldadas, con esto se quiere decir que tienen que estar completamente alineadas y niveladas en ambas direcciones.  Por último, que las partes que se van a soldar o las que van a recibir la soldadura estén limpias y con la preparación adecuada.  Montaje: Los diseños estructurales se deben preparar con una consideración muy amplia de la forma y facilidad con que pueden hacerse el montaje en la obra. Se debe planear el arreglo, la cantidad, tipo y localización de los empalmes y conexiones de campo, para evitar la duplicación innecesaria del equipo de construcción y proporcionar el plan de montaje más simple posible con un mínimo de trabajo de campo. Una planeación cuidadosa del diseño en relación con el montaje reducirá al mínimo el costo total del proyecto.  Inspección: Se tratarán dos puntos que creo son fundamentales en la supervisión de un montaje de una estructura de acero.. Controles en el montaje: Previo al montaje se revisarán según los planos del fabricante las dimensiones de las piezas y según el proyecto la soldadura con la que se deben de contar esas piezas..

(44) Se tendrá que revisar el alineamiento, nivelación y posición de las piezas montadas, así como la pintura que debe llevar en las áreas quemadas por la soldadura que se aplica durante el montaje.. Pruebas en las soldaduras: Las pruebas de la soldadura pueden realizarse en diversas formas que dependen del momento elegido para efectuarlo. I. Antes de ejecutar la soldadura: Esta prueba afecta al material, a la calidad de la mano de obra, así como al examen de los planos de montaje con el fin de comprobar si la disposición de las soldaduras está de acuerdo con lo que recomienda la técnica. La prueba de la mano de obra se lleva mediante exámenes con entrega de certificado de aptitud profesional. Esta prueba constituye una fase preparatoria importante bien estudiada y realizada, permite estar en muchos casos pruebas posteriores principalmente las destructivas que son muy costosas.. II. Durante la ejecución de la soldadura: Estas pruebas son principalmente de inspección, lo que permite asegurar la perfecta ejecución de la unión. En la ejecución de las soldaduras es el momento adecuado para inspeccionar de cerca defectos de ejecución, mediante pruebas parciales, con el fin de poner inmediato remedio ahora que las piezas son fácilmente accesibles y reparables.. III. La prueba de las piezas soldadas que comprende: destrucción total (destructivo). De una parte de la construcción (semi-destructivo). Prueba destructiva: Por método es poco utilizado en el montaje, por lo que trate sólo para la fabricación donde si es empleado..

(45) Prueba semi-destructiva: Se realiza sobre muestras sacadas previamente de regiones dudosas, sin producir la destrucción de la junta con la posibilidad de rehacer nuevamente el cordón de soldadura en el lugar de la prueba.. Pruebas no destructivas: Cuando las uniones son juzgadas por su aspecto (PRUEBA VISUAL), por métodos físicos o cualquier otro tipo de ensayo, se dice que la prueba es NO DESTRUCTIVA.. Se clasifican de la siguiente forma:. a) Prueba visual con o sin ayuda de aparatos ópticos especiales: Prueba visual: El aspecto de la soldadura, su dureza y sobrepeso, permiten muchas veces a un observador experto descubrir defectos de ejecución, un método de prueba visual es el control de fluorescencia para descubrir los defectos que desembocan en la superficie; grietas o fisuras finas en el cordón de soldadura o en sus proximidades. Por éste método, las piezas a examen se impregnan con un líquido muy humectante cuyo exudado se hace patente donde existe algún defecto debido a sus propiedades fluorescentes.. b) Prueba física utilizando algunas propiedades particulares de la materia: eléctrica, magnética, acústica, transparencia a los rayos x 0 rayos gamma Prueba acústica y magneto-acústica: Consiste en la detención por medio del estetoscopio, de la frecuencia sonora provocada por un pequeño martillo con el que se golpea la soldadura a controlar. Se aumenta la sensibilidad del método recurriendo al sistema de MAGNETO-ACUSTICO, consistente en una bobina de inducción que se desplaza sobre la superficie de la pieza situada en el campo magnético estando conectada a un sistema de amplificador, las irregularidades producidas en el campo magnético por un defecto son suficientes para originar en la bobina una fuerza electromotriz que al pasar.

(46) por el amplificador produce un sonido en el estetoscopio del operador. Los resultados obtenidos por este método no dan la precisión suficiente.. Prueba por conducción eléctrica: Este método está basado en la variación de la conductibilidad eléctrica con la presencia de un defecto. Se compara la resistencia eléctrica entre dos puntos situados a igual distancia en el metal de base y en el metal fundido.. Este método resulta falto de sensibilidad y no parece dar resultados muy seguros excepto en el caso de defectos muy graves como fisuras y falta de penetración importante. Prueba magnética: La aplicación de este método supone implícitamente que el metal es ferromagnético y por consiguiente se limita a los aceros magnéticos.. Este método es particularmente sensible para los defectos de discontinuidad, tales como las fisuras por más finas que sean. La sensibilidad del método está ligada sobre todo al grado de pulido de las superficies.. Prueba radiográfica con rayos x: las propiedades de penetración de los rayos X y GAMMA han dado como resultado su utilización en la prueba de los materiales, primero en fundición y despues en soldadura.. Esta PRUEBA NO DESTRUCTIVA, es actualmente la mejor de que se dispone para juzgar la calidad de la soldadura en lo que se refiere a los defectos producidos por la mala ejecución o por el empleo de electrodos defectuosos..

(47) Prueba por ultra-sonido: El método cosiste en hacer atravesar la pieza por una energía ultrasónica y definir la energía disipada debida a la presencia de un defecto en el interior de la pieza. Para la prueba de la soldadura existen tres métodos: por transmisión, reflexión y por reflexiones múltiples.  Pintura: Por lo general las estructuras salen de la planta de fabricación completamente pintadas por lo que la pintura en el montaje es sólo un resane en las partes quemadas por la soldadura de campo o por los golpes recibidos en el transporte, carga o descarga, esta pintura es aplicada con brocha.  Entrega de la obra: Para la entrega de una obra se hace una carta en la que se especifica la fecha de terminación y el haber cumplido con los trabajos estipulados en el contrato, se dirige al propietario o a su representante, alguno de los dos, si no tiene objeción alguna firmará la carta dando como aceptados los trabajos y su terminación.. 3. ACERO. Se usa en gran variedad de tipos y formas en casi cualquier edificio. El acero es el material más versátil de los materiales estructurales comunes. También es el más fuerte, el más resistente al envejecimiento y generalmente el más confiable en cuanto a calidad. Este es un material completamente industrializado y está sujeto a estrecho control de su composición y de los detalles de su moldeo y fabricación.. Las dos desventajas principales del acero para estructuras son inherentes al material; estas son su rápida absorción de calor y la pérdida de resistencia (cuando se expone al fuego), corrosión (cuando se expone a la humedad y al aire)..

(48) 3.1 PROPIEDADES GENÉRICAS DEL ACERO  Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se deforman al sobrepasar su límite elástico  Su densidad media es de 7850 Kg/m³  En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir  El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1510°C  Su punto de ebullición es de alrededor de 3000°C (5400°F)  Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas  Relativamente dúctil, con él se obtienen hilos delgados llamados alambres  Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de acero, de entre 0.5 y 0.12 mm de espesor, recubierta, generalmente de forma electrolítica, por estaño  Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico  Se puede soldar con facilidad  La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado,. denominados. aceros. rápidos. que. contienen. cantidades. significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio  La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con.

(49) resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de construcción “corten” aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables. Posee una alta conductividad eléctrica.. 3.2 TIPOS DE ACERO El acero estructural es básicamente una aleación o combinación de hierro con carbono, silicio, fósforo, azufre y en algunas ocasiones se combina con otros elementos específicos tales como el cromo o el níquel con propósitos determinados, normalmente es laminado en caliente con fines estructurales.. Los diferentes tipos de aceros estructurales se clasifican de acuerdo a los elementos de aleación que producen distintos efectos en el acero:. 3.2.1 Aceros al carbono: Son aquellos que tienen los siguientes elementos con cantidades máximas de: 1.7% de carbono, 1.65% de manganeso, 0,60% de silicio y 0,60% de cobre.. 3.2.2 Aceros de alta resistencia y baja aleación: Estos aceros obtienen sus altas resistencias y otras propiedades por la adición, aparte del carbono y manganeso, de uno o más agentes aleantes como el columbio, vanadio, cromo, silicio, cobre, níquel y otros. Estos aceros generalmente tienen mucha mayor resistencia a la corrosión atmosférica que los aceros al carbono. El término baja aleación se usa para describir arbitrariamente aceros en los que el total de elementos aleantes no excede el 5% de la composición total.. 3.2.3 Aceros estructurales de alta resistencia, baja aleación y resistentes a la corrosión atmosférica: Cuando los aceros se alean con pequeños porcentajes de cobre, se vuelven más resistentes a la corrosión. Cuando se exponen a la atmosfera, las superficies de esos aceros se oxidan y se les forma una película impermeable adherida (conocida también como pátina) que impide una mayor.

(50) oxidación y se elimina así la necesidad de pintarlos. Después de que ocurre este fenómeno, o sea después de un periodo que va de 18 meses a 3 años, el acero adquiere un color que va del rojo oscuro al café y al negro.. 3.2.4 Aceros templados y revenidos: Estos aceros tienen agentes aleantes en exceso, en comparación con las cantidades usadas en los aceros al carbono, y son tratados térmicamente (templados y revenidos) para darles dureza y resistencia con fluencias comprendidas entre 70 y 110 klb/pulg². 3.2.5 Aceros inoxidables: Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. 3.3 TIPOS DE ESTRUCTURAS DE ACERO UTILIZADAS PARA EDIFICIOS Las estructuras de acero para edificios se clasifican de acuerdo con su tipo de construcción en uno de los cuatro grupos siguientes:. 3.3.1 Estructura apoyada en muros de carga: Es el tipo más común de construcciones comerciales ligeras de una planta. Los extremos de las vigas, viguetas o armaduras ligeras se apoyan sobre los muros, que a su vez transmiten las cargas a los cimientos. La construcción de muros de carga no es muy resistente a cargas sísmicas y tiene desventajas de montaje para edificios de más de un piso; en tales casos es necesario colocar los miembros estructurales de acero piso por piso, y alternar el trabajo de albañiles y montadores.. 3.3.2 Construcción reticular: En la construcción reticular esquelética de acero las cargas se transmiten a los cimientos mediante una retícula de vigas y columnas de acero. Las losas de piso, divisiones, muros exteriores, descansan en.

(51) su totalidad sobre la retícula. A este tipo de estructura, que puede montarse a grandes alturas, a menudo se le llama construcción de vigas y columnas.. 3.3.3 Estructuras de acero de claros grandes: Cuando se hace necesario el uso de claros muy grandes entre las columnas, como en tribunas, auditorios, teatros, hangares o salas de baile. Para claros muy grandes, a menudo se usan los arcos y los marcos rígidos.. 3.3.4 Estructuras combinadas de acero y concreto: En un gran porcentaje de construcciones actuales, se ha utilizado la combinación de concreto reforzado y acero estructural. Si se utilizan columnas de concreto reforzado en edificios muy altos, tendrían que ser extremadamente gruesas en los pisos bajos y ocuparían demasiado espacio. Las columnas de acero embebidas en concreto reforzado son de uso muy generalizado y se conocen como columnas compuestas.. 3.4 VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL. 3.4.1 Alta resistencia: La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será poco el peso de las estructuras; esto es de gran importancia en puentes de grandes claros, en edificios altos y en estructuras con malas condiciones en la cimentación.. 3.4.2 Uniformidad: La propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo, como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.. 3.4.3 Elasticidad: Los momentos de inercia de una estructura de acero pueden calcularse exactamente, en tanto que los valores obtenidos para una estructura de concreto reforzado son relativamente imprecisos..

(52) 3.4.4 Durabilidad: Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado durarán indefinidamente. Investigaciones realizadas en los aceros modernos, indican que bajo ciertas condiciones no se requiere ningún mantenimiento a base de pintura.. 3.4.5 Ductilidad: Es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. Cuando se prueba a tensión un acero con bajo contenido de carbono, ocurre una reducción considerable de la sección transversal y un gran alargamiento en el punto de falla, antes de que se presente la fractura. Un material que no tenga esta propiedad probablemente será duro y frágil y se romperá al someterlo a un golpe repentino.. En miembros estructurales sometidos a cargas normales se desarrollan altas concentraciones de esfuerzos en varios puntos. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente en esos puntos, evitándose así fallas prematuras. Una ventaja adicional de las estructuras dúctiles es que, al sobrecargarlas, sus grandes deflexiones ofrecen evidencia visible de la inminencia de la falla.. 3.4.6 Tenacidad: Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. Un miembro de acero cargado hasta que se presentan grandes deformaciones será aun capaz de resistir grandes fuerzas. Esta es una característica muy importante porque implica que los miembros de acero pueden someterse a grandes deformaciones durante su fabricación y montaje, sin fracturarse, siendo posible doblarlos, martillarlos, cortarlos y taladrarlos sin daño aparente. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad.. 3.4.7 Ampliaciones de estructuras existentes: Las estructuras de acero se adaptan muy bien a posibles adiciones. Se pueden añadir nuevas crujías e incluso.

(53) alas enteras a estructuras de acero ya existentes, y los puentes de acero con frecuencia pueden ampliarse.  Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches.  Posibilidad de prefabricar los miembros.  Rapidez de montaje.  Gran capacidad para laminarse en una gran cantidad de tamaños y formas.  Resistencia a la fatiga.  Reuso posible después de desmontar una estructura.  Posibilidad de venderlo como chatarra aunque no pueda utilizarse en su forma presente.. 3.5 DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL. 3.5.1 Costo de mantenimiento: La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al aire y al agua y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente. El uso de aceros intemperizados para ciertas aplicaciones, tiende a eliminar este costo.. 3.5.2 Costo de la protección contra el fuego: Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios, cuando los otros materiales de un edificio se queman. El acero es un excelente conductor de calor, de manera que los miembros de acero sin protección pueden transmitir suficiente calor de una sección o compartimiento incendiado de un edificio a secciones adyacentes del mismo edificio e incendiar el material presente. En consecuencia, la estructura de acero de un edificio debe protegerse con materiales con ciertas características aislantes o el edificio deberá acondicionarse con un sistema de rociadores para que cumpla con los requisitos del código de construcción de la localidad en que se halle..

(54) 3.5.3 Susceptibilidad al pandeo: Entre más largos y esbeltos sean los miembros a compresión, mayor es el peligro de pandeo. Como se indicó previamente, el acero tiene una alta resistencia por unidad de peso, pero al usarse como columnas no resulta muy económico ya que debe usarse bastante material, solo para hacer más rígidas las columnas contra el posible pandeo.. 3.5.4 Fatiga: Su resistencia puede reducirse si se somete a un gran número de inversiones del signo del esfuerzo, o bien, a un gran número de cambios de la magnitud del esfuerzo de tensión. (se tienen problemas de fatiga sólo cuando se presentan tensiones).. 3.5.5 Fractura frágil: El acero puede perder su ductilidad y presentarse una fractura frágil en lugares con concentración de esfuerzos. Las cargas que generan fatiga junto con temperaturas muy bajas, agravan la situación.. 3.6 METALES EMPLEADOS EN ESTRUCTURAS METALICAS Los metales que se emplean es estructuras metálicas son principalmente el acero ordinario, el acero autopatinable, el acero inoxidable y el aluminio.. 3.6.1 Acero ordinario: Es el más empleado. Existen los siguientes tipos (según la norma EN 10027) S235JR. S235J0. S235J2. S275JR. S275J0. S275J2. S355JR. S355J0. S355J2. S355K2 La primera sigla es una “S” (de „steel‟ acero en lengua inglesa). La siguiente cantidad numérica es el límite elástico en MPa. En elementos cuyo espesor no supere los 16mm. En espesores superiores la resistencia de cálculo es menor..