monografia de acero puentes y edificios1.docx

“AÑO DE LA PROMOCIÓN DE LA INDUSTRIA

RESPONSABLE Y DEL COMPROMISO CLIMATICO”

FACULTAD:

Ingeniería Civil

ESCUELA:

Ingeniería

CURSO:

Estructuras de Acero

INTEGRANTES:

Casahuaman Vega Emer

Albarrán Jiménez Kewin

Yraita Peñarán Abel

DOCENTE: ING. Huambachano Sánchez Eulogio

CICLO: VIII

Chimbote-Perú

2014

Monografía Estructuras de Acero

INTRODUCCIÓN

El empleo del acero significó una transformación radical en la construcción

en general, y en los puentes en particular, y por ello se produjo un desarrollo muy

rápido de las estructuras metálicas, que pronto superaron en dimensiones a todas

las construidas anteriormente. Hoy en día sigue siendo el material de las grandes

obras, y en especial de los grandes puentes.

Los puentes de acero son muy usados en las obras viales ya que tienen un

proceso de construcción muy rápida a comparación a otros materiales, también

por ser echo con un material como el acero tendrá muchos años de vida útil.

Edificios industriales se entiende por edificios industriales aquellos

destinados a contener en su interior los diversos equipos y maquinarias de

producción, los almacenes y depósitos, talleres vestuarios y baños y otras

facilidades que forman un conjunto industrial. Son edificaciones en los cuales se

busca un tipo de construcción económica y funcional. Los lugares destinados a

oficinas, laboratorios, enfermerías, etc. Pueden ser del mismo tipo. Pero

generalmente se prefiere para ellos una construcción de mejor calidad y

apariencia por razones de estética y buena impresión tanto a los que trabajan

dentro de ellos como a las personas de afuera

Las armaduras de acero son empleados principalmente en edificios

industriales para la construcción de los techos ya que en estos tipos de

construcción es necesario alcanzar grandes luces para obtener áreas amplias de

trabajo.

Universidad Católica Los Ángeles de ChimbotePágina 1


MARCO TEÓRICO

ESTUDIO DE ARMADURAS DE ACERO EN PUENTES

Los puentes metálicos están conformados por elementos longitudinales de sección

transversal limitada, que resisten las cargas por la acción de flexión. La acción de

las cargas es transversal a la longitud del elemento (acción de viga); se presentan

en la sección transversal, simultáneamente, esfuerzos de tensión y compresión,

complementados con los de corte, generalmente pequeños; la transmisión de

fuerzas a flexión es mucho menos eficiente que la transmisión axial. Las vigas se

pueden unir rígidamente con elementos verticales a través de los nudos, con la

mejora en la capacidad de carga, la disminución de las deflexiones y un aumento

en la capacidad de resistir fuerzas horizontales, como las de viento o sismo,

conformando los pórticos.

Los emparrillados conformados con elementos rectos horizontales en ambas

direcciones, unidos rígidamente a través de nudos, conforman sistemas de masa

activa que permiten aumentar la capacidad portante de las vigas y reducir las

deflexiones. Cuando la masa se distribuye uniformemente y desaparecen las vigas

individuales, se tienen las placas o losas, que permiten más cargas con menores

deflexiones, dentro de ciertos rangos de relación entre las luces.

Las vigas son elementos estructurales que pueden soportar cargas apreciables

con alturas limitadas. Sin embargo, esta condición hace que las deflexiones sean

grandes y requieran ser controladas, mediante alturas mínimas. También exige

que los materiales usados puedan resistir esfuerzos de tensión y compresión de

casi igual magnitud. Para optimizar su uso, la industria de la construcción ha

desarrollado los denominados «perfiles estructurales de ala ancha» de acero

estructural, los cuales, sin embargo, tienen limitaciones por la posibilidad de

pandeo en la zona de compresión de la viga.



En vigas las fuerzas resultantes de compresión y tensión se concentran en los

elementos de la parte superior e inferior, y actúan en sus áreas transversales; el

brazo del par o momento resistente, característico de la flexión, es prácticamente

constante, pues no existe la distribución triangular de esfuerzos. La capacidad a

cortante de la viga es suministrada por los elementos diagonales, que en este

caso actúan a compresión.

Características de puentes de acero

Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian considerablemente con el

tiempo.

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.

Durabilidad.- Las estructuras durarán de forma definitiva si tienen un adecuado

mantenimiento.

Ductilidad.- Es la propiedad que tiene un material de soportar grandes

deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil

permite fluir localmente evitando fallas prematuras.

Tenacidad.- Poseen resistencia y ductilidad, siendo la propiedad de un material

para absorber energía en grandes cantidades.

Elasticidad.- Se acerca más a la hipótesis de diseño debido que sigue la ley de

Hooke.

Costo de recuperación.- Se los puede reutilizar como chatarra.



Tipos de puentes de acero

Puentes con armaduras poligonales o parabólicas

Puentes con armaduras rectangulares

Puentes con armadura de tablero superior

Puentes con armadura de tablero inferior

Puentes de armadura de "N"s"

Puentes de armaduras "doble N"s"

Puentes de armadura de "W's"

Puentes de armadura rígida

Puentes de armadura sencilla

Puentes de vigas laterales



DISEÑO DE PUENTES DE ACERO

Todo puente debe ser diseñado para soportar con seguridad todos los vehículos

que puedan pasar sobre él, durante su vida útil. Sin embargo, no es posible para

el diseñador conocer con exactitud que vehículos solicitarán la estructura o cuál

será la vida útil del mismo.

Para garantizar la seguridad de la estructura, se deben mantener algunas medidas

de control y hacerse algunas previsiones en cuanto a la resistencia para soportar

cargas actuales y futuras.

Control de vibraciones en puentes

Los puentes deben cumplir los requisitos de los Estados Límite de Servicio bajo

los efectos dinámicos de las cargas de tráfico, peatones, bicicletas y viento.

Las vibraciones en puentes no deben causar inquietud en los pasajeros de

vehículos, circulando o detenidos sobre el tablero, ni en los peatones, si se

proyectan aceras transitables. También resulta conveniente limitar el nivel de

emisión de ruidos a causa de las vibraciones, especialmente en puentes ubicados

en entornos urbanos.

Consideraciones de durabilidad

La durabilidad de una estructura de acero es su capacidad para soportar, durante

la vida útil para la que ha sido proyectada, las condiciones físicas y químicas a las

que está expuesta, y que podrían llegar a provocar su degradación como

consecuencia de efectos diferentes a las cargas y solicitaciones consideradas en

el análisis estructural.

Una estructura durable debe conseguirse con una estrategia capaz de considerar

todos los posibles factores de degradación y actuar consecuentemente sobre cada

una de las fases de proyecto, ejecución y uso de la estructura.



Consideraciones constructivas

Materiales: Certificados de calidad de origen del material en cuanto a

posición química y resistencia.

Ensayos de tensión, análisis químico: Verificar la homogeneidad del material

por medio de ultrasonido y medición de espesores de algunas láminas.

Calidad: Cumpliendo con las especificaciones, la calidad del producto (control de

cronogramas, materiales, fabricación, embalaje y montaje).

Ensamble: Consiste en el armado y soldadura de un elemento principal que se

compone de platabandas, almas, atiesadores, cartelas, ángulos de conexión, etc.

Pre-ensamble: Rectificar longitud total y camber o contraflecha del puente

Corregir defectos e imprecisiones por el proceso de preparación y soldadura del

material. Revisión detallada dimensional.

Ventajas de los puentes de Acero

CONSTRUCTIVAS:

Óptima para altas pendientes, donde no permita instalar apoyo temporal.

Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura.

Facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de

conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches.

Rapidez de montaje

Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas.

Resistencia a la fatiga.

AMBIENTALES:

No contamina el medio ambiente

No requiere la utilización de los recursos naturales

Se minimizan los residuos que afectan el entorno ecológico.

El acero es 100% reciclable.

ECONÓMICAS:

Disminución de cargas muertas entre 40% a 50% reduciendo los costos en

cimentación.

Beneficio económico para la región por el plazo reducido de la obra.

Menores costos para ampliación de capacidad.



Desventajas de los puentes de Acero

COSTOS DE MANTENIMIENTO: La mayor parte de estructuras metálicas

son susceptibles a la corrosión al estar expuestos a agua, aire, agentes

externos, cambios climáticos por lo que requieren de pintado periódico.

CORROSION: La exposición al medio ambiente sufre la acción de agentes

corrosivos por lo que deben recubrirse siempre con esmaltes primarios

anticorrosivos.

COSTO DE PROTECCION CONTRA FUEGO: Debido a este aspecto su

resistencia se reduce considerablemente durante incendios.

FRACTURA FRÁGIL: puede perder ductilidad bajo ciertas condiciones

provocando la falla frágil en lugares de concentración de esfuerzos. Las

cargas producen fatiga y las bajas temperaturas contribuyen a agravar la

situación.

Recomendaciones en los puentes de Acero

Evaluar la capacidad máxima de carga del puente.

Garantizar un correcto diseño de detalles que minimice el riesgo de

corrosión de la estructura metálica, al mismo tiempo facilitar la inspección,

mantenimiento y de ser el caso la sustitución de ciertos elementos como

apoyos, juntas, cables, anclajes, etc.

Los tableros deben ser adecuadamente impermeabilizados para evitar la

entrada de agua en la estructura.

El sistema de drenaje debe ser en función de la superficie de plataforma y

del volumen a evacuar, dependiendo de la pendiente del tablero y sistemas

de desagüe.

En secciones cerradas y no visitables, se debe garantizar su completo

sellado, mediante soldaduras u otro sistema, protegiendo la parte interna de

eventuales filtraciones de agua.



ESTUDIO DE ARMADURAS DE ACERO EN EDIFICIOS INDUSTRIALES

Un edificio de acero es una estructura metálica fabricada con acero para el apoyo

interno y, comúnmente aunque no exclusivamente, para el revestimiento exterior.

Estos edificios se utilizan para una variedad de propósitos, incluyendo el

almacenamiento, espacio de oficinas y vivienda.

Los edificios de acero se componen de muchos elementos individuales que han

evolucionado con el tiempo. La eficacia de fabricación se obtiene con la

producción en masa de algunos elementos. Con el beneficio del diseño asistido

por computador (CAD), los fabricantes han sido capaces de producir más formatos

y variaciones dimensionales.

Los beneficios de edificios de acero son:

Alta calidad

Bajo costo de mantenimiento

El acero no es combustible

Los componentes pueden ser reutilizados

Fuerte, resistente y estable

Dimensionalmente estable

La construcción es rápida en comparación con otros materiales

Resistente a las termitas y otros insectos destructivos

Mayor rentabilidad en comparación con otros métodos de construcción.

La desventaja de los edificios de acero son:

Conduce el calor con mucha mayor facilidad

El acero sufre corrosión

Es necesario proteger la estructura contra el fuego



El edificio industrial está principalmente destinado a alojar procesos de producción

y al almacenamiento de equipos e insumos. En este contexto, el edificio industrial

brinda protección a los empleados contra las inclemencias del tiempo y resguarda

la maquinaria y materiales contra la intemperie, del robo y de otras causas de

pérdidas o deterioro. En el diseño de edificios industriales se debe considerar los

siguientes aspectos: estética del edificio, distribución de plantas libres y pasillos,

límites de altura, maquinarias, equipos y métodos de almacenamientos, futuras

remodelaciones y cambios de uso, cargas, materiales y terminaciones, y

relaciones entre las áreas de trabajo, flujos de producción y consideraciones

acústicas.

Tipos de edificios industriales

Por su economía, la forma más utilizada en edificios industriales es el pórtico con

cubierta inclinada típicamente con luces o vanos de 20 – 30 metros y 6 metros

entre pórticos. Puesto que los pilares internos ocupan un espacio apreciable en su

entorno, su separación puede incrementarse utilizando vigas reticuladas para

soportar las cargas de techo. Las vigas reticuladas son más livianas que las

armaduras de los pórticos, por lo que, basándose sólo en requisitos estructurales,

los sistemas de vigas reticuladas resultan económicamente efectivos para luces o

vanos superiores a 20 metros. Además, elementos armados o reticulados pueden

utilizarse para estructuras que soportan puentes de grúa pesados.



Edificios industriales más comunes

Pórtico simple

Pórtico doble sin pilar central

Pórtico doble con pilar central

Pórtico con viga reticular

Pórtico con armadura de techo y columnas reticulares para puentes grúas.



Las cargas en un Edificio Industrial

Las cargas que deben ser consideradas para el diseño de un edificio industrial

pueden ser categorizadas dentro de grupos específicos tales como: carga muerta,

carga viva, carga de nieve, carga de lluvia, carga de viento y carga sísmica. Para

edificios industriales que poseen grúas, deben considerarse cargas adicionales

debido a la interacción edificio-grúa, en particular, cuando la grúa está en

operación. Estas cargas adicionales pueden ser clasificadas en: fatiga de las

trabes sobre las que la grúa opera, carga de impacto vertical de las ruedas de la

viga puente grúa, cargas horizontales y longitudinales sobre las trabes en que la

grúa opera, flexión debido a la excentricidad de la grúa y fuerzas relacionadas con

la detención de la grúa.

Diseño de Edificios Industriales

El diseño de edificios industriales puede ser dividido en varias etapas:

Determinar distribución geométrica del edificio

Determinación de las cargas

Diseño preliminar de las columnas que reciben cargas de grúa (si

corresponde)

Diseño del techo: armadura y/o viga

Diseño de muros exteriores

Diseñar el pórtico (edificio) ante combinación de cargas

Diseño final: columnas, armaduras, vigas, arriostramientos, detallamiento,

chequeo serviciabilidad

Entre los factores a considerar en la elección del tipo específico de techo se

pueden mencionar los siguientes: resistencia, peso, luz o vano a cubrir,

aislación, acústica y aspectos estéticos. En general, se pueden distinguir dos

tipos de estructuración de techos: utilización de vigas laminadas en caliente o

frío o vigas armadas (reticuladas) para tener cubiertas planas o inclinadas, y

utilización de armaduras.



Criterios de serviciabilidad en Edificios Industriales

En general, los límites de serviciabilidad de un elemento estructural, no están

especificados en los códigos de diseño. Estos límites son usualmente

establecidos de acuerdo a la experiencia del diseñador y propósito de la

estructura. Sin embargo, diversas organizaciones han publicados criterios de

manera de resguardar la serviciabilidad de elementos de techo y muros.

Mantención

Todo material usado en la construcción tiene una vida limitada, que por lo

general, puede prolongarse con un mantenimiento adecuado. Para llevar

acabo este proceso, el proyecto del edificio industrial debe prever un acceso

adecuado para el mantenimiento que se precise. Este puede entrar en conflicto

con el uso previsto del edificio, lo que podría ocurrir fácilmente si el uso del

edificio es intensivo. El proceso de mantenimiento podría requerir desmontar o

izar equipos, toma de radiografías y la aislación de zonas por seguridad.

La mantención de la cubierta es de particular importancia. Las posibles

consecuencias de una acumulación excesiva de agua debido a un posible

bloqueo de las canaletas verticales o lluvias torrenciales, nieve o granizo,

deben considerarse al momento de decidor el tipo de cubierta a usar. Debe

considerarse asimismo, el posible deterioro de la superficie de la cubierta

debido al clima o emisiones agresivas del proceso industrial. Los muros

exteriores requieren de una mantención periódica de manera de eliminar la

humedad y material adosado a ellos.

Para el caso de edificios que posean grúas, se debe considerar la constante

inspección del alineamiento de los rieles como el control del deterioro de la

grúa y rieles debido a su uso. Si fisuras por fatiga son encontradas, éstas

deben ser reparadas. El proceso de reparación podría crear un problema de

fatiga más grave que el originalmente encontrado. Se sugiere consultar el de

las especificaciones de la AISC.



BIBLIOGRAFÍA

http://puentes.galeon.com/tipos/pontsmetal.htm

http://www.ehowenespanol.com/tipos-puentes-acero-lista_320677/

http://ocw.usal.es/ensenanzas-tecnicas/ingenieria-civil/contenido/TEMA

%207-%20PUENTES.pdf

http://es.slideshare.net/Yulanys/estructuras-18856597

http://construccion-dgalarza.blogspot.com/

http://oa.upm.es/6613/1/

TESIS_MASTER_EDUARDO_MEDINA_SANCHEZ.pdf


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