Acero estructural 1 by acero y madera

República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular Para la Educación Universitaria Universidad Politécnica Territorial del Norte De Monagas “Ludovico Silva” P.N.F Construcción Civil Caripito Estado Monagas

Autores: Corrales Hiliana C.I.24.864.969 Díaz Virginia C.I.20.937.863 Martínez Carlos C.I.16.51500

Prof. Phillips Kenia

Caripito, Marzo del 2015

Índice N° Pág.

Contenido: Introducción ---------------------------------------------------------------------- 1 Acero -------------------------------------------------------------------------- 2 Origen del Acero ------------------------------------------------------------- 4 Primeras Edificaciones en Acero ------------------------------------------- 7 Edificaciones más Importantes en Acero --------------------------------- 22 Fallas de las Edificaciones de Acero -------------------------------------- 26 Comportamiento y Propiedades Mecánicas del Acero cuando es sometido a cargas ------------------------------------------------ 28 Clasificación de Miembros y Estructuras de Acero --------------------- 30 Normas y Criterios de Diseños para Acero ------------------------------- 31 Elementos Estructurales de Acero ----------------------------------------- 32 Tipos de Acero --------------------------------------------------------------- 35 Ventajas y Desventajas de Construir con Acero ------------------------- 36 Perfiles; Tipos y Precios ---------------------------------------------------- 38 Proceso Constructivo de Acero -------------------------------------------- 43 Cargas de Diseño; Cargas Verticales, Por Viento, por sismos --------------------------------------------------------------------- 49 Aleaciones del Acero -------------------------------------------------------- 51 Madera ------------------------------------------------------------------------- 54 Tipos de Maderas ------------------------------------------------------------ 56 Propiedades Resistentes y Elásticas de la Madera ----------------------- 58 Comportamiento cuando es Sometida a Cargas

Simples y Combinadas ----------------------------------------------------- 60 Clasificación de Miembros y Estructuras de Madera ----------------- 63 Normas y Diseño de Estructuras de Madera ---------------------------- 64 Cargas de Diseño ----------------------------------------------------------- 69 Elementos Estructurales de Madera ------------------------------------- 69 Ventajas y Desventajas de la Madera ----------------------------------- 71 Primeras Edificaciones en Madera -------------------------------------- 74 Edificaciones más Importantes en Madera ----------------------------- 76 Fallas en la Madera -------------------------------------------------------- 82 Uniones --------------------------------------------------------------------- 86 Mantenimientos en Acero, Madera y Concreto ------------------------ 87 Ejercicio Resuelto ---------------------------------------------------------- 98 Conclusión ---------------------------------------------------------------------- 99 Bibliografía --------------------------------------------------------------------- 101

iii

Introducción

El acero es un producto generado de la aleación de hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas. Se produce en una amplia gama de formas y grados, lo que permite una gran flexibilidad en su uso.

La madera es un material orgánico y natural que se consigue de los árboles y puede usarse como material estructural. Las características físicas y mecánicas de la madera natural dependen de la variedad de especies.

El acero y la madera son dos materiales utilizados en la construcción de obras estructurales. La madera es de producto natural y con un origen desde los principios de la vida en la tierra y el acero es un material artificial creado por el hombre con origen hace varios siglos. En la siguiente investigación se mostrara y se ampliara la información sobre dichos elementos, tales como; sus fallas, comportamientos físicos y mecánicos bajo cargas, sus tipos, maneras de mantenimiento, las influencias de las fuerzas naturales como el viento y los sismos, las ventajas y desventajas de construir con estos materiales, Edificaciones mas relevantes, entre otros temas.

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Acero Estructural

El término acero sirve comúnmente para denominar, en ingeniería metalúrgica, a una mezcla de hierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,03 % y el 2,14 % en masa de su composición, dependiendo del grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,14 % se producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.

Se define como acero estructural al producto de la aleación de hierro, carbono y pequeñas cantidades de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que le aportan características específicas. El acero laminado en caliente, fabricado con fines estructurales, se denomina como acero estructural al carbono, con límite de fluencia de 250 mega pascales (2549 kg/cm 2 ).

El Acero estructural es uno de los materiales básicos utilizados en la construcción de estructuras, tales como edificios industriales y comerciales, puentes y muelles. Se produce en una amplia gama de formas y grados, lo que permite una gran flexibilidad en su uso. Es relativamente barato de fabricar y es el material más fuerte y más versátil disponible para la industria de la construcción.

El acero es uno de los materiales de fabricación y construcción más versátil, más adaptable y más ampliamente usado. El acero combina la resistencia y la posibilidad de ser trabajado, lo que se presta para fabricaciones mediante muchos métodos. Además, sus propiedades pueden ser manejadas de acuerdo a las necesidades específicas mediante tratamientos con calor, trabajo mecánico, o mediante aleaciones.

El acero se utiliza para la construcciones en puentes de grandes claros, en edificios altos y en estructuras con malas condiciones de cimentación ya que posee una alta resistencia/peso, posee uniformidad ya que sus propiedades no cambian apreciablemente, facilidad en la construcción y para la modificación de estructuras ya que se adaptan bien a las posibles ampliaciones. Aunque posee sus desventajas su mantenimiento es costosa porque son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al aire y al agua, costo de la protección contra el fuego ya que el acero pierde apreciablemente su capacidad de resistencia con el aumento de la temperatura. Además es un excelente conductor de calor.

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Origen del acero.

El hierro para uso industrial fue descubierto hacia el año 1500 a. C., en Medzamor y el monte Ararat, en Armenia.

La tecnología del hierro se

mantuvo mucho tiempo en secreto, difundiéndose extensamente hacia el año 1200 a. C.

No hay registros de que la templabilidad fuera conocida hasta la Edad Media. Los métodos antiguos para la fabricación del acero consistían en obtener hierro dulce en el horno, con carbón vegetal y tiro de aire, con una posterior expulsión de las escorias por martilleo y carburación del hierro dulce para cementarlo. Luego se perfeccionó la cementación fundiendo el acero cementado en crisoles de arcilla y en Sheffield(Inglaterra) se obtuvieron, a partir de 1740, aceros de crisol. La técnica fue desarrollada por Benjamin Huntsman.

En 1856, Henry Bessemer, desarrolló un método para producir acero en grandes cantidades, pero dado que solo podía emplearse hierro que contuviese fósforo y azufre en pequeñas proporciones, fue dejado de lado. Al año siguiente, Carl Wilhelm Siemens creó otro, el procedimiento Martin-Siemens, en el que se producía acero a partir de la descarburación de la fundición de hierro dulce y óxido de hierro como producto del calentamiento con aceite, gas de coque,

o una mezcla este último con gas de alto horno. Este método también quedó en desuso.

Aunque

1878

Siemens

también

fue

primero

emplear electricidad para calentar los hornos de acero, el uso de hornos de arco eléctricos para la producción comercial comenzó en 1902 por Paul Héroult, quien fue uno de los inventores del método moderno para fundir aluminio. En este método se hace pasar dentro del horno un arco eléctrico entre chatarra de acero cuya composición se conoce y unos grandes electrodos de carbono situados en el techo del horno.

Estructura de hierro forjado de la Torre Eiffel. En 1948 se inventa el proceso del oxígeno básico L-D. Tras la segunda guerra mundial se iniciaron experimentos en varios países con oxígeno puro en lugar de aire para los procesos de refinado del acero. El éxito se logró en Austria en 1948, cuando una fábrica de acero situada cerca de la ciudad de Linz, Donawitz desarrolló el proceso del oxígeno básico o L-D.

En 1950 se inventa el proceso de colada continua que se usa cuando se requiere producir perfiles laminados de acero de sección constante y en grandes

cantidades. El proceso consiste en colocar un molde con la forma que se requiere debajo de un crisol, el que con una válvula puede ir dosificando material fundido al molde. Por gravedad el material fundido pasa por el molde, el que está enfriado por un sistema de agua, al pasar el material fundido por el molde frío se convierte en pastoso y adquiere la forma del molde. Posteriormente el material es conformado con una serie de rodillos que al mismo tiempo lo arrastran hacia la parte exterior del sistema. Una vez conformado el material con la forma necesaria y con la longitud adecuada el material se corta y almacena.

En la actualidad se utilizan algunos metales y metaloides en forma de ferroaleaciones, que, unidos al acero, le proporcionan excelentes cualidades de dureza y resistencia.

Actualmente, el proceso de fabricación del acero, se completa mediante la llamada metalurgia secundaria. En esta etapa, se otorgan al acero líquido las propiedades químicas, temperatura, contenido de gases, nivel de inclusiones e impurezas deseados. La unidad más común de metalurgia secundaria es el horno cuchara. El acero, aquí producido, está listo para ser posteriormente colado, en forma convencional o en colada continua.

Puente fabricado en acero. El uso intensivo que tiene y ha tenido el acero para la construcción de estructuras metálicas ha conocido grandes éxitos y rotundos fracasos que al menos han permitido el avance de la ciencia de materiales. Así, el 7 de noviembre de 1940 el mundo asistió al colapso del puente Tacoma Narrows al entrar en

resonancia con el viento. Ya durante los primeros años de la Revolución industrial se produjeron roturas prematuras de ejes de ferrocarril que llevaron a William Rankine a postular la fatiga de materiales y durante la Segunda Guerra Mundial se produjeron algunos hundimientos imprevistos de los cargueros estadounidenses Liberty al fragilizarse el acero por el mero descenso de la temperatura, problema inicialmente achacado a las soldaduras.

En muchas regiones del mundo, el acero es de gran importancia para la dinámica de la población, industria y comercio

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Primeras edificaciones en acero Aunque en la antigüedad fue usado eventual y accidentalmente como

elemento de trabazón, el hierro no es usado como material propio de la construcción hasta el siglo XVII. Durante los períodos Gótico y el Renacimiento se le encuentra como material complementario de componentes de madera (clavos y herrajes hechos en forma manual) y en la construcción de algunas máquinas y herramientas que facilitaron tanto la elaboración como el montaje de los elementos y partes de las construcciones. El hierro fundido se usa en función de su alta resistencia a la compresión pero su escasa capacidad de tomar esfuerzos de flexión debido a su fragilidad, limitan su aplicación en elementos mayores en la arquitectura. En una segunda fase de su uso es en la sustitución de estructuras o partes sometidas a compresión, como el pilar y el arco. Un ejemplo del uso temprano de elementos aislados de hierro son las columnas que sostienen la campana de las cocinas del Monasterio de Santa María de Alcobaza, en Portugal, construidas en 1752. Comenta A. Montealegre que existen pocas excepciones a lo anterior, como “el uso que hace Vasari en los Ufizi para refuerzo en los pisos superiores, consiguiendo con ello un aligeramiento de la fachada y mayor transparencia e iluminación”[1]. Por su parte, Claude Perrault y Charles Le Brun utilizan refuerzos de hierro en la columnata del Louvre (1670). Ambos ejemplos

ponen de manifiesto los atributos del material y los aportes que han representado el hierro y el acero a la arquitectura y la construcción hasta el presente. Poca o ninguna expresión en la arquitectura o la estructura es conocida del período, sin embargo, se hace presente en elementos ornamentales y de cerramientos, como rejas, protecciones, algunas de notable factura y complejo diseño.

Por otra parte, el sistema de cañerías de hierro fundido que surte las fuentes de los Jardines de Versalles construido a fines del siglo XVII y que sigue operativo hasta nuestros días, habla del desarrollo incipiente de una tecnología que impactará fuertemente en la arquitectura, la ingeniería y la construcción a partir de los siglos XVIII y XIX. Luego de un intento fallido de construir un puente en hierro sobre el Ródano en 1755, limitado por la imposibilidad de fundir piezas de las dimensiones requeridas, se construye el primer puente sobre el río Severn, en Coalbrookdale, Shropshire, Inglaterra, en 1775. Reconocido como el primer

puente estructurado en hierro, el Iron Bridge salva una luz de 30m y fue construido en dos medios arcos compuestos de 15m cada uno de hierro fundido cuyo concepto estructural se acerca más a la madera que al acero: la mayor parte de sus elementos estructurales están comprimidos y sus elaborados y complejos sistemas de uniones recuerdan mucho a los sistemas de caja y espiga propios de las uniones de elementos estructurales de madera.

Puente Shropshire sobre el río Severn, en Coalbridge, Gran Bretaña. El desarrollo del ferrocarril, que se inicia en las faenas mineras con rieles de madera a los que se les agregaba guías de hierro colado en las curvas para evitar que se salieran del carril, es un campo fértil para el uso del ingenio y del hierro. Con el tiempo, las huellas completas fueron elaboradas en hierro con una pestaña para conservar el curso de los carros, relegando a la madera a los durmientes que estabilizan las vías. A fines del siglo XVII el ingeniero John Smeaton concibe la idea -sada hasta el presente- de trasladar la pestaña del riel a la rueda. Por la misma época, se introducen los rieles de hierro colado. Poco a poco se avanza en el uso del hierro en la construcción, en parte como respuesta a los riesgos de incendios de las estructuras de madera de la naciente industria. Un ejemplo destacado de este reemplazo es el Edificio de la Bolsa de Comercio de París. Esta búsqueda de la incombustibilidad resulta paradojal si se la contrasta con la preocupación actual de proteger las estructuras metálicas contra los efectos del fuego. Originalmente conocida como la Halle au Blé, cuyo domo se pierde en un incendio a principios del siglo XIX, la cúpula del edificio es reconstruida en hierro en 1811. En 1888 se transforma en Bolsa de Comercio.

Edificio de la Bolsa de Comercio de Paris Hay que tener presente las limitaciones técnicas que representa el hierro colado para la construcción y que lo diferencias dramáticamente del acero que conocemos hoy: tiene una baja resistencia a la tracción, no es laminable ni es soldable. Las conexiones de clara inspiración en el lenguaje de la madera que podemos apreciar en el Iron Bridge (foto del detalle) avanzan hacia el desarrollo de los roblones (à ver), que permiten conexiones muy eficientes. Esta técnica es usada también no solo para conectar elementos entre sí (como columnas y vigas) sino para crear elementos de nuevas y mayores secciones que tuvieran prestaciones estructurales superiores. Los primeros edificios industriales se construyeron con muros perimetrales de albañilería y estructuras interiores de columnas y vigas de madera que soportaban pisos, también de madera. Como se ha comentado, el riesgo de los incendios motiva la sustitución progresiva de los elementos de madera por elementos de hierro forjado. La columna tubular hueca se inventa alrededor de 1780. A fines del siglo XVIII se construye una de las primeras experiencias de entramados interiores en hierro que responde a una tipología que luego se hizo

muy común. Se trata de la fábrica Textil Benyon, Bage & Marshall (1797) cuyo edificio de 5 pisos tiene un muro perimetral de albañilería que en su interior se estructura en base a un entramado de 3 filas de columnas de hierro distanciados a 2,65m y conectadas por vigas de sección más ancha en su cara inferior, que permitían el apoyo de bovedillas para conformar el entrepiso.

Fábrica Textil Benyon, Bage & Marshall (1797) El Siglo XIX Recién comenzado el siglo, Boulton y Watt inventan la viga doble T y la usan por primera vez en combinación con columnas tubulares y un sistema de bovedillas de ladrillo para los entrepisos. El proceso de desarrollo del conocimiento de los atributos del hierro así como las nuevas técnicas de producción, estructuración y desarrollo de sistemas constructivos, se mantuvo durante los primeros años del siglo XIX. Un ejemplo de lo anterior es la viga moldeada de sección T invertida utilizada en el pabellón de los enfermos del antiguo Hospital Charing Cross, en 1830 en Londres. (imagenes ..Algo de historia FPB), En 1834, William Fairbairn recoge el modelo de entramado propuesto por Boulton y Watt en el proyecto de la Fábrica Orrel, proyectada en 1834 en la que se introducen las vigas doble T, lo que permite cubrir luces mayores (7,25m), reduciendo el costo del hierro incorporado a la estructura entre un 20 a 30%. A partir de 1846 fabrica en su maestranza en Manchester, elementos estructurales de

varias piezas laminadas en hierro colado conectadas entre sí con uniones roblonadas. Esto significó un avance notable ya que permite superar las limitaciones dimensionales que imponía la técnica del hierro fundido. Ejemplos de ello son los puentes sobre los estrechos de Menai y el Britannia Tubular Bridge, de 1852.

Puente colgante sobre el Estrecho de Menai, Thomas Telford, Escocia 1757-1834

Un ejemplo destacado de los macizos muros perimetrales y los interiores de hierro corresponden a los proyectos de Henri Labrouste (1801 – 1875) para la Biblioteca Sainte Genevieve (1851) y para la Biblioteca Nationale (1858-68). Labrouste, que hizo una brillante carrera académica, ganó el Gran Premio de Roma a los 23 años, lo que le permitió conocer y estudiar la antigüedad clásica durante 5 años. Su interés se centró en estudiar los viaductos y templos, buscando en ellos el espíritu que hace de una buena construcción una buena obra de arquitectura. Esta posición de arquitecto-constructor debe esperar más de diez años hasta lograr su primer contrato importante, la biblioteca Santa Genoveva. Esta obre se reconoce como uno de los primeros intentos de construir un edificio estructurado enteramente en bóvedas de cañón en base a arcos de hierro forjado y fundido apoyados en columnas muy esbeltas. Al igual que las obras industriales inglesas comentadas, el edificio de la Biblioteca Santa Genoveva está rodeado de muros perimetrales, esta vez de fábrica de piedra. Sin embargo, la solución estructural de Labrouste libera a los muros del perímetro de toda carga lateral,

haciendo que el conjunto de columnas y arcos y la cubierta de hierro sean independientes del perímetro. Años después, le es encomendado el proyecto de la Biblioteca Nacional, en que reemplaza la bóveda por un sistema de cúpulas que conforman un espacio notable en la sala de lectura. Pese a lo destacado de este espacio conformado por bóvedas esféricas compuestas por cerámica vidriada en cuyo centro se abre una abertura circular que asegura una buena iluminación a los puestos de lectura, Giedion destaca mucho más la solución del magazín central, el depósito de libros, como un hito precursor de la arquitectura moderna. Esta parte tiene 4 pisos más un subterráneo y alberga 900.000 volúmenes, un problema nuevo para la arquitectura de bibliotecas que hasta entonces compartían las dimensiones de la sala de lectura y el depósito. Con una cubierta de vidrio, la luz se derrama entre las rejillas que conforman los pisos, algo usado hasta entonces sólo en las salas de máquinas de los barcos. Según Giedion, el proyecto de un espacio no previsto para ser abierto al público libera al arquitecto de la presión del gusto popular y le permite desplegar su innegable talento y visión, configurando un espacio desprovisto de todo ornamento en el que, utilizando los recursos tecnológicos disponibles, logra una solución que tiene el sello de la corrección intemporal. Las rejillas de los entrepisos, así como el uso de grandes mamparas vidriadas son sólo algunas de las innovaciones introducidas por Labrouste en este proyecto.

Biblioteca Sainte Genevieve (1851)

Biblioteca Nationale (1858-68) Las grandes exposiciones mundiales organizadas por los países europeos como muestra de su progreso y el poderío de su industria fueron un escenario propicio para la experimentación arquitectónica y constructiva en la que el hierro le cupo un protagonismo importante. “The Great Exhibition” de 1851 en Inglaterra es la oportunidad en que Sir Joseph Paxton, levanta en un tiempo récord de 6 meses el conocido “Cristal Palace”. Aunque no salva grandes luces (la nave principal era de 22,0m de ancho y una altura de 33,0m), el Cristal Palace está enteramente estructurado en marcos de columnas de hierro fundido y vigas reticuladas. La cubierta y los cerramientos eran de vidrio y cubrían unas dimensiones totales sorprendentes: 563m de largo y 124m de ancho con un total de 72.000m2 construidos. El Cristal Palace es, también, un paradigma de la prefabricación y coordinación dimensional. La estandarización de los elementos repetitivos que lo conforman, son parte de una solución integral que permite una rápida fabricación y construcción (3 meses para cada una de las etapas), todo un logro para la época. Trasladado en 1854 a Sydenham, el edificio concebido con una clara intención de transitoriedad en su emplazamiento inicial en el Hyde Park, es utilizado y renovado hasta que en 1936 es destruido por un incendio. Siguiendo este mismo modelo, en 1854, Auguste von Voit construye el Palacio del Vidrio en Munich usando los mismos materiales y el sistema de grilla, aunque reemplazando el arco por una viga recta. También fue destruido por un incendio en 1931.

Cristal Palace, Inglaterra 1851

Palacio de Vidrio, Auguste von Voit, Munich 1854 Francia no es ajena a estos esfuerzos que representan las grandes ferias y exposiciones. A la Exposición Universal de 1798 le siguen la de 1867 y la de 1878. La última de la serie fue la de 1889, que es la oportunidad de dos obras señeras de la arquitectura y construcción en hierro del siglo XIX: la Torre Eiffel y la Galería de Máquinas.

Galería de Máquinas Ferdinand Dutert, arquitecto y Victor Contamin, ingeniero

Gustave Eiffel (1832-1923) fue un ingeniero de notable cuya importancia para el acero es innegable. A la conocida torre de 305m de altura, que exhibe orgullosa las posibilidades estéticas y estructurales del hierro, hoy convertida en símbolo de París aunque inicialmente muy resistida y criticada, hay que agregar una importante obra en puentes, entre los que destacan en Puente María Pía sobre el Río Duero (1875) y el Viaducto de Garabit (1880-1884).

Puente María Pía sobre el Río Duero (1875)

Viaducto de Garabit (1880-1884). Gentileza de Patrick Giraud A Ferdinand Dutert, arquitecto y Victor Contamin, ingeniero, se debe el notable proyecto de la Galería de las Máquinas, que usa por primera vez el marco

triarticulado en edificios, modelo estructural aún plenamente vigente y permite cubrir sus 115m de luz y con una altura de 43,5m logrando un espacio interior de dimensiones inimaginables antes. Giedion destaca en este edificio el valor de la unión e interpenetración del edificio y el espacio exterior, del que se separa con una leve fachada de vidrio en los testeros. Sin embargo, lo más destacado parece estar en que la solución estructural trastoca, finalmente, las sensaciones estáticas tradicionales: la articulación de las cerchas en el punto central de la nave, la reducción de la sección a medida que se acercan al terreno para apoyarse, levemente,

articulación.

Dice

Giedion:

Galería de Máquinas Ferdinand Dutert, arquitecto y Victor Contamin, ingeniero

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Edificaciones más importantes en el mundo.

 Biósfera Montreal. Montreal, Canada Biósfera Montreal es un museo dedicado íntegramente al medio ambiente. El diseñador de esta particular estructura fue el arquitecto Richard Buckminster

Fuller. La estructura es de 61 metros de alto y el diámetro de la esfera es de 78 metros. El marco principal está hecho de tubos de acero y utilizar alrededor de 1900 paneles de acrílico para las fachadas. Hoy la esfera sirve de locación para numerosas exibiciones interactivas para niños y muchos otros programas culturales y de entretenimiento para todas las edades.

 Edificio Infosys. Hinjewadi, provincia de Pune. India La casa central de Infosys en India, es un precioso edificio de alta tecnología. La estructura entera parece una aeronave y esta ilusión es creada por su forma: una estructura elipsoide con inclinado en aproximadamente 10 grados de ángulo.

El edificio fue el primer ocupante del parque IT llamando Parque Rajiv Gandhi Infotech. En este parque, hay aproximadamente 20 compañías de software como

Mindtree,

Tata

Technologies,

Tech

Machindra

and

CISCO.

El edificio Infosys definitivamente es el mejor de todos. Fue construido en base a los diseños del arquitecto Hafeez Contractor un importante y respetado arquitecto indio conocido por su compromiso por los diseños “verdes”. El edificio es una combinación de acero, vidrio y aluminio.

 Torres Petronas Las Torres Petronas en Kuala Lumpur, Malasia son consideradas de los edificios mas altos del mundo, con 452 metros. Su construcción, de un valor de mil 600 millones de dólares, concluyó en 1998. La estructura del edificio es de acero y concreto, mientras que el exterior, de aluminio y acero. Su edificación requirió 36 mil 910 toneladas de acero. El plano de cada piso forma una estrella de ocho picos, lo cual estuvo inspirado en los patrones islámicos. Las torres tienen 88 pisos y están unidas por un puente en el piso 42. Después de este edificio, los más altos del mundo son la Torre Sears, en Chicago; el Empire State, en Nueva York, y la Torre Eiffel, en París. 75,000 toneladas de Acero se requirieron para la construcción del puente Golden Gate de San Francisco entre 1933 y 1937; mientras que ahora, con los nuevos y más resistentes aceros, sólo se necesitaría la mitad.

 Golden Gate, San Francisco El Acero utilizado en la construcción lo fabricó la siderúrgica norteamericana Bethlehem en sus plantas de Trenton, Nueva Jersey y Sparrows Point, Maryland; así como en tres plantas ubicadas en los pueblos de Pennsylnania de Bethlehem, Pottstown y Steelton. 27 de mayo de 1937. Apertura del Puente para los peatones. El Acero en secciones fue cargado en carros de ferrocarril hasta Filadelfia y embarcado a través del canal de Panamá hasta San Francisco. Se utilizaron aproximadamente 600,000 remaches en cada torre.

La construcción de puente inició el 5 de enero de 1933 y fue abierto para tráfico vehicular poco más de cuatro años después, el 28 de mayo de 1937. Este puente colgante fue el más largo del mundo (1,280 metros) hasta que se inauguró el 21 de noviembre de 1964 el Verrazano Narrows en Nueva York. Actualmente el más largo de de tipo es el puente Akashi-Kaikyo en Japón con 1,991 metros. 28 de mayo de 1937. Inauguración del Puente Golden Gate de San Francisco.

 Causas principales de falla en estructuras e acero.

-Pandeo. Probablemente la causa que con mayor frecuencia ha provocado la falta de

estructuras metálicas es el pandeo de algunos de sus elementos o de la construcción en conjunto.las secciones cada vez más esbeltas que se utilizan contribuyen a este problema y se ha presentado aún más a menudo durante el proceso de construcción de las obras. La solución con relación a este tipo de falla es por consiguiente el contra venteo.

-Daños en conexiones. Los defectos en las uniones entre los elementos de una estructura o de ésta con sus apoyos han sido causa de frecuentes fallas en construcciones metálicas. Se han debido a la omisión en planos y especificaciones de los detalles necesarios para fabricar las juntas, a la falta de congruencia entre las hipótesis de cálculo y acciones a movimientos debidas a sismos.

- Falla Frágil. Bajo determinad circunstancias una estructura puede fallar en forma repentina, sin muestras de deformación previa y a esfuerzos mucho más bajos a los que, en teoría, debieran producir la falla. Factores que influyen en la falla frágil son: presencia de muescas, temperatura de servicio, estados de esfuerzos, espesor y composición química. Se ha utilizado la prueba de impacto de charpy para visualizar una posibilidad de una falla frágil.

-Fatiga. La falla por fatiga se presenta en tres etapas: Se inicia una grieta microscópica, se propaga la grieta hasta su tamaño crítico y se excede la resistencia del elemento agrietado y se produce la falla.

-Vibraciones. Una estructura falla cuando de jade servir a los fines a que fue destinada Una vibración excesiva es, en este sentido, una falla y debe por lo tanto, tomarse medidas durante el diseño para prevenirlas, así como establecer criterios para

controlarlas si llegan a presentarse. La magnitud de la vibración depende de las características de la estructura y de la acción que provoca.

-Corrosión. Bajo determinadas condiciones atmosféricas el acero sufre fenómenos de corrosión.

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Comportamiento y propiedades mecánicas del acero cuando es sometido a cargas.

Propiedades Mecánicas del Acero Las propiedades mecánicas y el comportamiento típico del acero, y de cualquier otro material estructural, quedan claramente especificadas en los diagramas esfuerzo-deformación. En general los diagramas se construyen mediante pruebas de tracción y se acepta para todos los efectos prácticos que el comportamiento a compresión en elementos poco esbeltos es similar a éste. La información entregada por el diagrama esfuerzo-deformación de un acero es afectada en gran medida por la composición química (específicamente el porcentaje de carbono presente en la muestra), el o los tratamientos térmicos, los procesos de laminado o de soldado, en un menor grado de las condiciones en que se realizan las pruebas y de las características geométricas de la muestra. Los factores antes señalados pueden producir una significativa alteración de los resultados para un acero de igual tipo. Un diagrama típico esfuerzo-deformación de un acero estructural al carbono, se caracteriza por tener ciertas regiones identificadas claramente con un tipo de comportamiento del material antes de alcanzar la rotura.

a) Región lineal y elástica: Es una zona en la cual existe proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones unitarias, se dice que el comportamiento del material es lineal y elástico, es decir es aplicable la ley de Hooke: f = E3

b) Región anelástica o de transición: En esta región se produce flujo plástico restringido, es decir, el acero conserva parte de sus propiedades elásticas. Las deformaciones aumentan más rápidamente para cada incremento del esfuerzo.

c) Región de flujo plástico o de fluencia: La curva esfuerzo-deformación se vuelve casi horizontal, produciéndose en el material una deformación considerable sin que se produzcan aumentos apreciables en el esfuerzo. El material se comporta de manera plástica perfecta, lo que significa que se deforma sin incremento de la carga aplicada.

d) Región de endurecimiento por deformación: Después de sufrir deformaciones plásticas excesivas comienzan a producirse alteraciones en las propiedades del acero, lo que se traduce en un aumento de resistencia del material. Esto significa que una deformación adicional requiere de un incremento mayor de la carga aplicada.

e) Región de rotura o estricción: Al aumentar excesivamente la deformación se modifica el área de la sección transversal de la probeta, fenómeno que se conoce como estricción. La reducción del área va acompañada también de una disminución de la resistencia hasta producir la rotura del material. En términos reales no existe tal disminución de la resistencia por cuanto no se ha considerado la reducción del área ocasionada por la estricción en la gráfica esfuerzodeformación.

A fin de comprender y estudiar en mejor forma las características y el comportamiento de los aceros estructurales, se considerarán algunas definiciones de importancia. 

Límite de Proporcionalidad (Fp): Es el máximo esfuerzo o tensión para la cual es válida la ley de Hoocke, es decir existe proporcionalidad entre esfuerzos y deformaciones.



Límite de Fluencia (Ff): Corresponde al esfuerzo en el material, para el cual se producen deformaciones importantes sin aumento apreciable de la carga, se denomina también tensión de fluencia.



Resistencia a la Tracción (Fr): También llamada resistencia última, corresponde al valor máximo del esfuerzo en la curva característica.



Módulo de Elasticidad (E): corresponde a la pendiente de la curva en la zona de proporcionalidad, para un acero estructural E = 2,1 x 106 Kg/cm².



Módulo de Poisson (v): v=Deformación transversal/Deformación longitudinal. Para el acero v varía entre 0,25 y 0,33.



Módulo de Corte (G): para materiales elásticos v= 0,25 por lo tanto G = 840.000 kg/cm².

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Resistencia a la fatiga (Ffat): Es el esfuerzo para el cual el acero falla, bajo aplicaciones de cargas cíclicas (situaciones de carga y descarga).



Ductilidad:

Es la

capacidad

del

material

de aceptar

grandes

deformaciones más allá del límite elástico, sin peligro de agrietarse o fracturarse. Propiedad que se presenta con mayor intensidad en aceros de baja resistencia. 

Clasificación de miembros y estructuras de acero. Las estructuras pueden dividirse en dos grupos principales: a) estructuras de cascarón, hechas principalmente de placas o láminas,

tales como tanques de almacenamiento, silos, cascos de buques, carros de ferrocarril, aeroplanos y cubiertas de cascarón para edificios grandes. b) estructuras reticulares, las cuales se caracterizan por estar construidas de conjuntos de miembros alargados, tales como armaduras, marcos rígidos, trabes, tetraedros o estructuras reticuladas tridimensionales. La lámina o placa utilizada en las estructuras de cascarón desempeña simultáneamente el doble papel de cubierta funcional y de elemento principal de carga; para ello se le rigidiza mediante bastidores que pueden o no soportar las cargas principales, un ejemplo de este tipo de estructuras sería el Palacio de los Deportes en la Ciudad de

México. En cambio, los miembros principales de las estructuras reticulares no son generalmente funcionales y se usan únicamente para la transmisión de las cargas; esto obliga a colocar elementos adicionales, tales como muros, pisos, techos y pavimentos, que satisfagan los requisitos funcionales. Por tanto, puede parecer que las estructuras de cascarón son más eficientes que las reticuladas, ya que la cubierta o “cascara” es usada con un doble propósito: funcional y estructural.



Normas y criterios de diseño. El Método de los Estados Límites involucra consideraciones explícitas

sobre los estados límites, los factores de mayoración de las solicitaciones y los factores de minoración de la resistencia teórica obtenidos probabilísticamente de manera de tener un método de diseño más racional, confiable y en la mayoría de los casos con una economía global. No deben esperarse diseños radicalmente diferentes de los obtenidos con el Método de las Tensiones Admisibles, entre otras razones porque se la calibración del Método de los Estados Límites se ha hecho a partir de diseños representativos con los métodos anteriores. El nuevo ingrediente es el modelo matemático probabilístico utilizado en el desarrollo de los factores, de manera de sopesar con precisión la manera en que pueden ser determinados. Pero por otra parte, el Método de los Estados Límites suministra una metodología más racional para transferir los resultados de los ensayos experimentales a disposiciones normativas. Como resultado práctico, un diseño más racional conduce a una confiabilidad más uniforme.

El Método de los Estados límites permite el uso de métodos de análisis elásticos y plásticos. Bajo una combinación particular de solicitaciones, las fuerzas y los momentos pueden ser determinados mediante un análisis plástico siempre que se cumplan con los siguientes requisitos:

1) Los aceros utilizados cumplen con los requisitos del Capítulo 5 y exhiben las características tensión - deformación que se exigen para la redistribución de momentos.

2) Las relaciones ancho / espesor cumplen con los requisitos para secciones plásticas dadas en el Capítulo 4.

3) Los miembros están arriostrados lateralmente de acuerdo con los requisitos para cada Nivel de Diseño, ND.

4) Existen rigidizadores en el alma de los miembros en aquellos puntos de aplicación de cargas donde se espere la formación de rótulas plásticas.

5) Los empalmes en las vigas y columnas se han diseñados conforme a los requisitos del Artículo 21.7.

6) Los miembros no están sometidos a grandes cargas repetidas de impacto o de fatiga, y se ha tomado en cuenta la influencia de la deformación inelástica sobre la estabilidad y la capacidad de la estructura.

Las Disposiciones Transitorias se aplicarán conjuntamente con la Norma COVENIN – MINDUR para lo cual las solicitaciones de servicio deberán ser transformadas en solicitaciones mayoradas consistentes con los requisitos sismorresistentes de la presente Norma. Para convertir las tensiones admisibles en resistencias teóricas equivalentes deberán multiplicarse por 1.7 las tensiones admisibles La resistencia de agotamiento resistente se determinará multiplicando las resistencias teóricas por el correspondiente factor de minoración de resistencia. Se adecuará la clasificación de los sistemas estructurales, sus miembros y conexiones a los de la presente Norma. 

Elementos estructurales de acero.

 Ángulos estructurales L

Es el producto de acero laminado que se realiza en iguales que se ubican equidistantemente en la sección transversal con la finalidad de mantener una armonía de simetría, en ángulo recto. Su uso está basado en la fabricación de estructuras para techados de grandes luces, industria naval, plantas industriales, almacenes, torres de transmisión, carrocerías, también para la construcción de puertas y demás accesorios en la edificación de casas.  Vigas H Producto de acero laminado que se crea en caliente, cuya sección tiene la forma de H. Existen diversas variantes como el perfil IPN, el perfil IPE o el perfil HE, todas ellas con forma regular y prismática. Se usa en la fabricación de elementos estructurales como vigas, pilares, cimbras metálicas, etc, sometidas predominantemente a flexión o compresión y con torsión despreciable. Su uso es frecuente en la construcción de grandes edificios y sistemas estructurales de gran envergadura, así como en la fabricación de estructuras metálicas para puentes, almacenes, edificaciones, barcos, etc...  Canales U Acero realizado en caliente mediante láminas, cuya sección tiene la forma de U. Son conocidas como perfil UPN. Sus usos incluyen la fabricación de estructuras metálicas como vigas, viguetas, carrocerías, cerchas, canales, etc. etc  Perfiles T Al igual que el anterior su construcción es en caliente producto de la unión de láminas. Estructuras metálicas para construcción civil, torres de transmisión, carpintería metálica.  Barras redondas lisas y pulidas Producto laminado en caliente, de sección circular y superficie lisa, de conocimiento muy frecuente en el campo de la venta de varillas. Sus usos incluyen estructuras metálicas como lo pueden ser puertas, ventanas, rejas, cercos,

elementos de máquinas, ejes, pernos y tuercas por recalcado en caliente o mecanizado; pines, pasadores, etc.  Platinas Producto de acero laminado en caliente, de sección rectangular. Entre sus usos está la fabricación de estructuras metálicas, puertas, ventanas, rejas, piezas forjadas, etc.  Barras cuadradas Producto realizado en caliente por láminas, su uso es muy frecuente y muy conocido. Se usan en la fabricación de estructuras metálicas, puertas, ventanas, rejas, piezas forjadas, etc.  Barras hexagonales De igual manera que en los anteriores su composición es de laminas producidas en caliente, de sección hexagonal, y superficie lisa. Generalmente se observa en la fabricación de elementos de ensamblaje para, pernos, tuercas, ejes, pines, chavetas, herramientas manuales como barretas, cinceles, puntas, etc. Los cuales pueden ser sometidos a revenido y a temple según sea el caso.  Perfiles generados por soldadura o unión de sus elementos. Estos son elementos ensamblados de estructuras generalmente de forma rectangular, la composición de las barras y diferentes elementos está generado por soldadura de las mismas, la ventaja que tiene este tipo de perfil es que se adecúa perfectamente a los requerimientos de diseño de acuerdo al análisis estructural que se realiza. Las relaciones de las dimensiones en perfiles típicos H, I. 

CS, tienen la forma de H y su altura es igual al ancho del ala, h=b.



CVS, tienen forma de H y la proporción entre la altura y el ancho es de 1.5:1



VS, son de sección tipo I y la proporción entre la altura y el ancho del ala es de 2:1 y 3:1



Tipos de Acero.

 Según el modo de fabricación 

Acero eléctrico.



Acero fundido.



Acero calmado.



Acero efervescente.



Acero fritado.

 Según el modo de trabajarlo. 

Acero moldeado.



Acero laminado.

 Según la composición y la estructura. 

Aceros ordinarios.



Aceros aleados o especiales. Los aceros aleados o especiales contienen otros elementos, además de

carbono, que modifican sus propiedades. Éstos se clasifican según su influencia: 

Elementos que aumentan la dureza: fósforo, níquel, cobre, aluminio. En especial aquellos que conservan la dureza a elevadas temperaturas: titanio, vanadio, molibdeno, wolframio, cromo, manganeso y cobalto.



Elementos que limitan el crecimiento del tamaño de grano: aluminio, titanio y vanadio.



Elementos que determinan en la templabilidad: aumentan la templabilidad: manganeso, molibdeno, cromo, níquel y silicio. Disminuye la templabilidad: el cobalto.



Elementos que modifican la resistencia a la corrosión u oxidación: aumentan la resistencia a la oxidación: molibdeno y wolframio. Favorece la resistencia a la corrosión: el cromo.



Elementos que modifican las temperaturas críticas de transformación: Suben los puntos críticos: molibdeno, aluminio, silicio, vanadio, wolframio. Disminuyen las temperaturas críticas: cobre, níquel y manganeso. En el caso particular del cromo, se elevan los puntos críticos cuando el acero es de alto porcentaje de carbono pero los disminuye cuando el acero es de bajo contenido de carbono.  Según los usos.



Acero para imanes o magnético.



Acero autotemplado.



Acero de construcción.



Acero de corte rápido.



Acero de decoletado.



Acero de corte.



Acero indeformable.



Acero inoxidable.



Acero de herramientas.



Acero para muelles.



Acero refractario.



Acero de rodamientos.



Ventajas y Desventajas del Acero como Material de Construcción:

 Ventajas del acero como material estructural: 

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 para el diseño de vigas de grandes claros.



Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.



Durabilidad.- Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado duraran indefinidamente.



Ductilidad.- La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras.



Tenacidad.- Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en



Otras

grandes

ventajas

cantidades

importantes

del

denomina

acero

tenacidad.

estructural

son:

.Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches. .Posibilidad

prefabricar

.Rapidez

los

miembros

una

estructura. montaje.

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

fatiga

que

concreto.

.Posible reutilización después de desmontar una estructura.

 Desventajas

del

acero

como

material

estructural:



Costo de mantenimiento.- La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente.



Costo de la protección contra el fuego.- Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente

durante

los

incendios.

Además

comprobado que por su gran capacidad de conducir calor ha provocado la propagación de incendios, elevando la temperatura de habitaciones donde no hay flamas o chispas de ignición mas por el alto calor conducido ha logrado inflamar otros materiales usuales como madera, tela y otros. 

Susceptibilidad al pandeo. Es decir entre más esbeltos sean los miembros a compresión, mayor es el peligro de pandeo. Como se indico previamente, el acero tiene una alta resistencia por unidad de peso, pero al utilizarse como columnas no resulta muy económico ya que debe usarse bastante material, solo para hacer más rígidas las columnas contra el posible pandeo. Sin embargo cabe la posibilidad de usar perfiles que tengan dentro sus propiedades grandes momentos de inercia abundando a mitigar esta desventaja.



Perfiles; Tipos y Precios: Normalmente los perfiles de acero se pueden clasificar según el tipo de

proceso de producción que le da origen, según se detalla a continuación: 

Perfiles Laminados: Los perfiles laminados se producen a partir de la laminación en caliente de

palanquillas o tochos hasta darle la conformación deseada. Entre sus características destaca su uniformidad estructural pues no presentan soldaduras o

costuras y tienen un bajo nivel de acumulación de tensiones residuales localizadas. Se distinguen, básicamente en dos grandes familias: 1. Perfiles

alas

paralelas:

Los perfiles de ala paralela se producen en secciones tipo “I” y “H”, también denominadas doble T y los perfiles H de ala. Se caracterizan por tener alas perpendiculares al alma, de caras paralelas, rectilíneas y de espesor constante que dejan ángulos redondeados en los encuentros interiores

entre

ala

alma.

Son muy utilizados en la fabricación de estructuras, ya que su geometría paralela y rectilínea facilita las uniones, conexiones y encajes. Tienen un precio según el listado de materiales de apv de marzo del 2014, “I”= 458.51 a 979.66 bf por metro.

2. Perfiles

alas

inclinadas

Normales

americanos:

Los perfiles normales americanos o de alas inclinadas se producen básicamente en secciones tipo “I”, “U” y “L” y se caracterizan por tener los exteriores de las alas perpendiculares al alma, mientras las caras interiores de las alas presentan una inclinación de hasta un 14% respecto de la cara exterior, por lo que los espesores de las alas son decrecientes. Las uniones entre las caras exteriores e interiores de las alas, así como las uniones entre las alas y el alma, son redondeadas. Tienen un precio según

el listado de materiales de apv de marzo del 2014, “U” = 8.25 por kg, “I”= 65



por

metro.

Perfiles Conformados en Frío: Los perfiles conformados en frío o doblados se obtienen por la

conformación de planchas planas en forma de chapas o flejes sin cambiar su temperatura. El proceso se puede hacer mediante plegado, en cuyo caso su longitud está limitada por el largo de la plegadora, (usualmente de entre 3.000 y 6.000mm) y los espesores mayores se sitúan alrededor de los 12mm, también dependiendo de la potencia de la plegadora. Se pueden hacer mediante proceso continuo en una línea perfiladora o “roll former”, en cuyo caso, el largo de fabricación es continuo y la longitud es teóricamente indefinida, aunque limitada normalmente a medidas comerciales o a limitaciones del transporte. Los espesores máximos en las líneas perfiladoras, difícilmente superan los 6mm. Su característica geométrica principal es que los cantos y vértices que presentan son redondeados. Se producen usualmente en secciones tipo “U”, “C” (o canal atiesado), “L” y algunas variantes según cada productor (Omega, Sigma, etc.). A diferencia de los tubos, esta familia

de perfiles conformados suele denominarse también como perfiles abiertos. Tienen un precio según el listado de materiales de apv de marzo del 2014, “C”=



205.36

por

pieza,

“U”=

50.71

por

metro.

Perfiles Soldados:

Una alternativa frecuentemente utilizada para enfrentar las limitaciones de disponibilidad de perfiles laminados y responder a exigencias de diseño específicas es la producción de perfiles soldados, fabricados a partir de planchas planas de acero que son sometidas a corte, armado y soldadura. Esta estrategia permite obtener una casi ilimitada variedad de formas, geometrías y espesores de perfiles a partir de las secciones o flejes que son empalmados mediante soldadura, normalmente de arco sumergido. Una de las características de los perfiles soldados es que permiten la producción de perfiles de sección variable.

El proceso de producción permite desarrollar esta actividad desde instalaciones semi-artesanales a complejas instalaciones industriales. La soldadura produce deformaciones térmicas en las alas, que deben ser compensadas previamente



corregidas

luego

producción.

Perfiles Electrosoldados:

La producción de perfiles soldados mediante electrosoldadura por resistencia eléctrica (o electrofusión) permite altas productividades de perfiles en secciones que varían entre 100 y 500mm y espesores entre 3 y 12mm. Tienen un precio según el listado de materiales de apv de marzo del 2014, de 318.60 a 1182.60 bf por metro, y de 18.00 bf por kilogramo.



Perfiles Tubulares con Costura:

La fabricación de perfiles tubulares de sección redonda, cuadrada o rectangular, tanto para transporte de fluidos, gases o para efectos estructurales se realiza a partir de procesos continuos o de cilindrado de planchas, según los requerimientos de dimensión y espesor del producto esperado. Estos perfiles, cuando tienen cierto tamaño y resistencia (espesores superiores a 3mm) se denominan secciones huecas estructurales, siendo su denominación en inglés: HSS.



Perfiles tubulares sin costura:

El proceso de producción de tubos sin costura se realiza por laminación en caliente de palanquillas redondas (esbozos) mediante un mandril de expansión en un proceso también conocido como extrusión. Y se producen en espesores variables entre 2,9 y 20,6mm y en secciones entre 26,7 y 355,6mm.



Proceso Constructivo de Acero:

Antes de iniciar la construcción de un edificio de estructura en acero es muy importante hacer algunas definiciones como trabajo previo, que competen con la modalidad de contrato con el que se va a construir:

El término "acero estructural" en un edificio metálico comprende los siguientes elementos de la estructura de acero, diferentes a los de los puentes que se construyen en el mismo material: • Anclajes de acero para la estructura • Bases de hierro ó acero • Platinas • Abrazaderas • Broches • Columnas • Marcos de puerta que hagan parte del pórtico de acero • Juntas de expansión • Celosías • Vigas y perfiles • Tensores • Dinteles • Separadores, ángulos, tees y pines • Remaches, tornillos, arandelas y tuercas 107 • Riostras • Amarres • Vigas armadas



Criterios para el cálculo del peso

Los contratos de edificios metálicos estipulan la unidad de medida por kilogramo de fabricación, kilogramo enviado a la obra ó kilogramo de instalación. El cálculo se realiza se acuerdo al peso de los materiales que aparecen en los planos de taller y por un sistema que sea de fácil verificación para el Propietario de la obra ó su Interventor.



Planos y especificaciones

Los planos y especificaciones deben incluir detalle preciso sobre el sitio donde se muestre claramente el acceso al lote, existencia de líneas de trasmisión de energía y existencia de edificaciones vecinas y sus alturas. Debe haber claridad sobre los planos y especificaciones sin importar la modalidad de contrato, estableciendo claramente la localización de todos los elementos estructurales, incluyendo los elementos ya ensamblados y la localización y tamaño de todas las aperturas y perforaciones.



Almacenamiento •

Muchos fabricantes mantienen inventarios de material para sus contratos, en tal caso los materiales seleccionados deben ser por lo menos de una calidad igual a los requeridos por las especificaciones de la ASTM que aplican a la clasificación de los mismos y deberá informar al Propietario sobre la procedencia de los mismos así como los protocolos de fundición.

•

Cuando algunos materiales se ordenan directamente a la fundición, estos deben estar respaldados con los protocolos de ensayos, los cuales deben ser aprobados por el Propietario ó su Interventor.

•

Inspección, transporte y despachos

•

Ensayos, fabricación y fundición deben ser ejecutados con el fin de demostrar la concordancia de los materiales con los requerimientos del contrato y a menos que se convenga algo en contrario deben cumplir con todas las especificaciones de la ASTM que apliquen. Quien fabrica la estructura no hace ensayos de las piezas pues estos deben ser suministrados por el taller de fundición y laminado.



Diseño de ejecución

El diseño de ejecución puede entenderse como el "EL QUÉ, EL CÓMO, EL CUÁNDO Y EL CON QUÉ", vamos a ejecutar el edificio. Donde EL QUÉ, puede entenderse como el conocimiento previo del objeto que vamos a construir en todos los aspectos en la parte cualitativa y cuantitativa del mismo. Es así como para la parte cualitativa tendrá que haber un conocimiento claro sobre:  Planos arquitectónicos generales completos a escala menor  Planos arquitectónicos de los detalles a escala mayor  Planos estructurales completos con sus respectivos despieces y detalles de manufactura y ubicación Para esta parte es importante decir que los planos estructurales de un edificio metálico tienen una codificación que indica el tipo de perfil, longitud, características y su ubicación en la obra. El CÓMO, puede entenderse como la alternativa y estrategia de ejecución escogida y su proceso constructivo, que comprenden: - Sectorización del edificio - Frentes de trabajo - Dirección de la construcción en el sentido horizontal y vertical - Almacenamientos

- Flujos de material - Localización y operación del equipo de izaje y erección - Operación del equipo de soldadores - Diseño de un buen patio de operaciones e instalaciones provisionales - Elaboración de un programa de Seguridad Industrial - Cumplimiento del Plan de Manejo Ambiental - Establecimiento del tipo de controles, sistema de aplicación de los mismos. Esta parte del planeamiento es quizás la más importante del diseño de ejecución. El CUÁNDO, puede entenderse como el tiempo en el cual vamos a ejecutar la obra ó lo que es lo mismo el programa de ejecución, que comprende: 

Diagrama de barras general



Diagramas de barras por sectores



Precedencias y secuencias



Rendimientos de equipo



Rendimientos de mano de obra



Ruta crítica de la ejecución



Establecimiento de un plan de control de los mismos, informes y su frecuencia.

Los diagramas de barras deben reposar también en el taller de fabricación para que los despachos coincidan con la secuencia de la erección en obra.

El CON QUÉ, puede entenderse como el conjunto de recursos necesarios para la ejecución, que comprende: Recursos materiales - Proceso de licitación, adjudicación y contratación - Definición de los materiales que cumplen - Transporte, almacenamiento y manipulación de los materiales - Programa detallado de suministros - Plazos de entrega y forma de pago - Histogramas Recursos humanos - Conformación y asignación de cuadrillas por especialidades - Llegada y salida de cuadrillas - Rendimiento de cuadrillas - Histogramas Recursos de maquinaria y equipo - Asignación de equipos - Fechas de entrada y salida de equipos - Definición sobre equipos propios ó arrendados - Programa de mantenimiento preventivo - Histogramas Recursos económicos - Presupuesto detallado

- Análisis de precios unitarios - Flujo de fondos Recursos informáticos - Hardware disponible - Software disponible



Cargas de Diseño: Cargas Verticales:

 Permanentes: Son las que duran toda la vida útil de la estructura. Comprenden al peso propio de la estructura y el de todas aquellas partes de las construcciones rígidas y permanentemente ligadas a ellas. Ejemplo: estructura, instalaciones, cerramientos, revestimientos, contrapisos, etc.  Variables. Vivas.: Son aquellas debidas al uso u ocupación de la construcción y que la identifican. Incluyen personas, objetos móviles o divisiones que puedan cambiar de sitio. Generalmente actúan durante períodos cortos de la vida de la estructura. También incluyen el impacto. También se denominan cargas de “ocupación”. Debido a la dificultad de evaluarlas, se especifican por los Códigos de Construcción, en kN/m2 en el SI o en kgf/m2 en el MKS. Usualmente se considera que ocupan toda el área del piso como cargas uniformes, aunque en algunos casos puedan estar concentradas en un área especifica.



Cargas de Diseño: Por Viento:

Se verifica por la acción del éste sobre las superficies edificadas, que se traduce en una fuerza de empuje o succión, son de escasa importancia en las construcciones bajas, importantes en las altas y muy importantes en las estructuras

de bajo peso frente a su superficie expuesta, por ejemplo: carteles. Su magnitud está en función de varios parámetros, zona, rugosidad del terreno, altura y fundamentalmente la superficie expuesta, se puede afirmar que son fuerzas de superficie.



Cargas de Diseño: Por Sismos:

Los sismos originan aceleraciones transmitidas por el terreno que al actuar sobre la masa se traducen en fuerzas, a mayor masa, mayor fuerza, la acción del sismo puede tener cualquier dirección, y provoca empujes (cargas) verticales y horizontales, pero en la práctica se considera la mas desfavorable que es la horizontal.



Aleaciones Del Acero:

El acero se puede alear con:  Aluminio: Actúa como desoxidante para el Acero Fundido y produce un Acero de Grano Fino.  Azufre: Normalmente es una impureza y se mantiene a un bajo nivel. Sin embargo, alguna veces se agrega intencionalmente en grandes cantidades

(0,06 a 0,30%) para aumentar la maquinabilidad (habilidad para ser trabajado mediante cortes) de los aceros de aleación y al carbono.  Boro: Aumenta la templabilidad (la profundidad a la cual un acero puede ser endurecido).  Cromo: Aumenta la profundidad del endurecimiento y mejora la resistencia al desgaste y corrosión. El cromo comunica dureza y una mayor penetración del temple, por lo que pueden ser templados al aceite. Los aceros con 1,15 a 1,30% de carbono y con 0,80 a 1% de cromo son utilizados para la fabricación de láminas debido a su gran dureza, y en pequeña escala los que tienen 0,3 a 0,4% de carbono y 1% de cromo.  Cobre: Mejora la resistencia a la corrosión.  Manganeso: Elemento básico en todos los aceros comerciales. Actúa como un desoxidante y también neutraliza los efectos nocivos del azufre, facilitando la laminación, moldeo y otras operaciones de trabajo en caliente. Aumenta también la penetración de temple y contribuye a su resistencia y dureza.  Molibdeno: Mejora las propiedades del tratamiento térmico. Aumenta también la dureza y resistencia a altas temperaturas.  Níquel: Mejora las propiedades del tratamiento térmico reduciendo la temperatura de endurecimiento y distorsión al ser templado.  Silicio: Se emplea como desoxidante y actúa como endurecedor en el acero de aleación.  Titanio: Se emplea como un desoxidante y para inhibir el crecimiento granular. Aumenta también la resistencia a altas temperaturas.  Tungsteno: Se emplea en muchos aceros de aleación para herramientas, impartiéndoles una gran resistencia al desgaste y dureza a altas temperaturas.

 Vanadio: Imparte dureza y ayuda en la formación de granos de tamaño fino. Aumenta la resistencia al impacto (resistencia a las fracturas por impacto) y a la fatiga.  Aceros al cromo/níquel: Aumenta la dureza y la resistencia al desgaste. De uso más corriente, se usan en la proporción de carbono hasta 0,10%, cromo 0,70% y níquel 3%; o carbono hasta 15%, cromo 1% y níquel 4%, como aceros de cementación. Los aceros para temple en aceite se emplean con diversas proporciones; uno de uso corriente sería el que tiene carbono 0,30, cromo 0,7% y níquel 3%.  Aceros al cromo/molibdeno: Son aceros más fáciles de trabajar que los otros con las máquinas herramientas. El molibdeno comunica una gran penetración del temple en los aceros; se emplean cada vez más en construcción, tendiendo a la sustitución del acero al níquel. De los tipos más corrientes tenemos los de carbono 0,10% , cromo 1% y molibdeno 0,2% y el de carbono 0,3%, cromo 1% y molibdeno 0,2%; entre estos dos ejemplos hay muchos otros cuya composición varía según su empleo.  Aceros al cromo/níquel y molibdeno: Son aceros de muy buena característica mecánica. Un ejemplo de mucha aplicación es el que tiene carbono 0,15% a 0,2%, cromo 1 a 1,25%, níquel 4% y molibdeno 0,5%.  Aceros inoxidables: Los aceros inoxidables son los resistentes a la acción de los agentes atmosféricos y químicos. Los primeros que se fabricaron fueron para la cuchillería, con la proporción de 13 a 14% de cromo. Otros aceros fueron destinados a la fabricación de aparatos de cirugía, con la proporción de 18 a 20% de cromo y 8 a 10% de níquel; son también resistentes a la acción del agua de mar. Un acero de gran resistencia a la oxidación en caliente es el que tiene 20 a 30% de cromo y 5% de aluminio.  Aceros anticorrosivos: Estos son aceros soldados de alta resistencia y bajo tenor de sus componentes de aleación: carbono, silicio, azufre, manganeso, fósforo, níquel o vanadio, cromo y cobre. A la intemperie se cubren de un óxido que impide la corrosión interior, lo que permite se los pueda utilizar

sin otra protección. Como resultado de ensayos efectuados por algo más de diez años, se ha establecido que su resistencia a los agentes atmosféricos es de cuatro a ocho veces mayor que los del acero común al carbono.



La Madera:

La madera es la sustancia compacta del interior de los árboles. La madera es el conjunto de los elementos lignificados de una planta que se disponen debajo de la corteza. Dan sostén a la planta y conducen la savia bruta. La madera es utilizada para fabricar todo tipo de objetos. De todos los materiales usados por el ser humano a lo largo de la historia, la madera fue el primero de ellos, gracias a una serie de propiedades como facilidad de conformado, bajo peso específico, agradable apariencia exterior, propiedades térmicas y mecánicas Esto ha generado una industria muy importante. La explotación de los árboles para la obtención de madera da lugar a graves problemas medioambientales, porque si no se realiza la tala con unos criterios medioambientales, puede producirse una sobreexplotación que genera deforestación, pérdida de bosques primarios y, desertificación.  Maderas Estructurales:

En las estructuras la madera se utiliza:

1- Madera aserrada o maciza: Son piezas obtenidas por aserrado del tronco, estacionadas y estabilizadas para disminuir su contenido de humedad y sustancias orgánicas y para protegerlas de la acción de insectos, gérmenes, hongos, etc. Tienen los defectos y heterogeneidad de un producto totalmente natural. Sus dimensiones son limitadas pues dependen de las del tronco original.

2- Madera laminada: Se obtiene por el encolado a presión de elementos pequeños previamente acondicionados. Es un producto industrial con menor heterogeneidad y defectos que la madera aserrada cuando se satisfacen los procedimientos y normas de fabricación. Se obtienen piezas de dimensiones mayores.

3- Madera compensada: Se obtiene por el encolado a presión de cinco o más láminas de madera alternando la disposición de las fibras en forma perpendicular. Son elementos planos que se utilizan como “losas” o combinados con secciones macizas o laminadas para formar vigas.

4- Madera recompuesta: Placas conformadas por astillas de madera encoladas con adhesivos plásticos y prensadas en diversas direcciones.



Tipos de Madera:

Se tipos de Madera clasifican por: •

Maderas Resinosas o Coníferas

Son las más utilizadas habitualmente, sobre todo en construcción y carpintería. La mayoría pertenecen a la subdivisión de Maderas Blandas. Son las mas antiguas, del final de la era primaria. Existen en las zonas frías y templadas, proporcionan las mejores calidades de madera de construcción, en cuanto se refiere a características de trabajo y resistencias mecánicas. Presentan un elevado contenido en resinas. Encontramos todas las variedades de pinos. El Pino silvestre, es la madera de carpintería y construcción por excelencia: algo rojiza, de grano fino y fácil de trabajar. Es muy adecuada en construcción y se emplea con éxito en entramados, cimentaciones, obras hidráulicas y traviesas. Tales como:  Madera de Pino  Madera de Abeto  Madera de Alerce  Madera de Ciprés  Madera de Cedro

•

Maderas Frondosas

Aparecen al final de la era secundaria, son características de las zonas templada y tropical. Son las más frecuentes en la fabricación de muebles, ebanistería y revestimientos de Madera. Presentan un bajo contenido en resinas, tales como:  Madera de Roble

 Madera de Encina  Madera de Haya  Madera de Olmo  Madera de Castaño  Madera de Aliso  Madera de Fresno  Madera de Acacia  Madera de Chopo  Madera de Sauce  Madera de Eucalipto •

Maderas de Árboles Frutales

Son las Maderas procedentes de árboles frutales. Tales como:  Madera de Nogal  Madera de Cerezo  Madera de Olivo

•

Maderas Tropicales o Africanas

Se denominan así a a las Maderas exóticas, de procedencia de bosques tropicales muy diversos y origen en zonas tropicales de América, África y Asia. Su extraordinaria resistencia las hace irreemplazables para ciertos usos. Tales como:  Madera de Caoba

 Madera de Ébano  Madera de Sapeli  Madera de Teca  Madera de Embero  Madera de Iroko



Propiedades Resistentes y Elásticas de la Madera:

•

Resistencia a la Compresión:

En la cual influyen varios factores: La humedad: En general, por debajo del punto de saturación de las fibras (30%), la resistencia a compresión aumenta al disminuir el grado de humedad, no obstante, a partir de ese % la resistencia es prácticamente constante. También la dirección del esfuerzo tiene una gran repercusión en la resistencia a compresión de la madera, la máxima corresponde al esfuerzo ejercido en la dirección de las fibras y va disminuyendo a medida que se aleja de esa dirección. La rotura en compresión se verifica por separación de columnillas de madera y pandeo individual de éstas. Cuanto mayor es el peso específico, mayor es su resistencia.

•

Resistencia a la Tracción:

La madera es un material muy indicado para el trabajo a tracción, su uso en elementos sometidos a este esfuerzo sólo se ve limitado por la dificultad de transmitir a dichos elementos los esfuerzos de tracción.

También influye el carácter anisótropo de la madera, siendo mucho mayor la resistencia en dirección paralela que en perpendicular a las mismas. La rotura en tracción se produce de forma súbita, comportándose la madera como un material frágil. La resistencia no estará en función del peso específico.

•

Resistencia al Corte:

Es la capacidad de resistir fuerzas que tienden a que una parte del material se deslice sobre la parte adyacente a ella. Este deslizamiento, puede tener lugar paralelamente a las fibras; perpendicularmente a ellas no puede producirse la rotura, porque la resistencia en esta dirección es alta y la madera se rompe antes por otro efecto que por éste.

•

Resistencia a la Flexión:

Puede decirse que la madera no resiste nada al esfuerzo de flexión en dirección radial o tangencial. No ocurre lo mismo si está aplicado en la dirección perpendicular a las fibras.

Un elemento sometido a flexión se deforma, produciéndose un acortamiento de las fibras superiores y un alargamiento de las inferiores. Al proyectar un elemento de madera sometido a flexión no sólo ha de tenerse en cuenta que resista las cargas que sobre él actúan, es necesario evitar una deformación excesiva, que provoque un agrietamiento en el material de revestimiento o alguna incomodidad de cualquier otro tipo, bastaría con aumentar el canto de la pieza aumentando la rigidez.

•

Elasticidad:

El módulo de elasticidad en tracción es más elevado que en compresión. Este valor varía con la especie, humedad, naturaleza de las solicitaciones, dirección del esfuerzo y con la duración de aplicación de las cargas.



Comportamiento de la Madera Cuando es Sometida a Cargas:

•

Comportamiento de la madera frente a solicitaciones de tracción, compresión y corte:

La resistencia y rigidez son distintas según la fuerza aplicada sea paralela o perpendicular a las fibras y según el tipo de solicitación.

Buena resistencia a tracción y compresión paralela a las fibras y a flexión y corte en dirección perpendicular a las mismas.

Poca resistencia a tracción y compresión en sentido perpendicular a las fibras y a flexión y corte en dirección paralela a las fibras. En resumen, la madera es un material anisótropo (comportamiento distinto según la dirección) y heterogéneo. Esto obliga a considerar propiedades mecánicas diferentes, por lo menos en dos direcciones: paralela y perpendicular a las fibras, constituyendo ésta la principal diferencia de comportamiento frente a otros materiales utilizados en estructuras, como el acero y el hormigón. 

Definiciones relacionadas con la madera:

Columnas o postes: Elementos estructurales sometidos esencialmente a cargas de compresión y que actúan en forma aislada por tener gran separación entre sí.

Coníferas: También llamadas gimnospermas. Árboles de hoja perenne en forma de aguja con semillas alojadas en conos. Su madera está constituida esencialmente por un tipo de células denominadas traqueidas.

Contenido de humedad: Peso del agua en la madera expresada como un porcentaje del peso de la madera anhidra.

Contenido de humedad en equilibrio: Contenido de humedad que alcanza la madera en condiciones estables de humedad relativa y temperatura.

Cubierta Duelas: tablas o placas de madera contrachapada que forman parte de sistemas de piso o techo y se apoyan sobre elementos de madera poco espaciados.

Chapa: Capa delgada de madera obtenida al desenrollar una troza en un torno especial o por rebanado de una troza.

Peso específico (Densidad): Peso por unidad de volumen. En el caso de la madera debe especificarse el contenido de humedad al que se determinaron el peso y el volumen.

Peso específico básico (Densidad relativa o básica): Peso anhidro de la madera dividido entre su volumen saturado ya que es la relación del peso específico de la madera y el peso específico del agua que es igual a la unidad en el sistema métrico.

Factor de modificación de resistencia: Factor que toma en cuenta el efecto que tiene sobre la resistencia alguna variable como la duración de carga, el contenido de humedad, el tamaño de la superficie de apoyo y otras.

Factor de resistencia Factor, FR: aplicado a la resistencia de un miembro o conexión que toma en cuenta la variabilidad de las dimensiones, las propiedades del material, la calidad de la mano de obra, el tipo de falla y la incertidumbre en la predicción de resistencia.

Fibra: Término utilizado para designar al conjunto de los elementos celulares constitutivos de la madera. Forro Sinónimo de cubierta.

Latifoliadas: También llamadas angiospermas. Árboles de hoja ancha que producen sus semillas dentro de frutos. Su madera está constituida por células denominadas vasos, fibras y parénquima.

Madera clasificada estructuralmente: Madera clasificada de acuerdo con la Norma Mexicana correspondiente: para madera de coníferas se aplica la norma NMX-C-239 y para el caso de madera de latifoliadas, la norma NMX-C-409ONNCCE.

Madera contrachapada: Placa compuesta de un conjunto de chapas o capas de madera unidas con adhesivo, generalmente en número impar, en la cual las chapas adyacentes se colocan con la dirección de la fibra perpendicular entre sí.

Madera húmeda: Madera aserrada cuyo contenido de humedad es mayor que 18 por ciento.

Madera seca: Madera aserrada con un contenido de humedad igual o menor que 18 por ciento.

Orientación de las fibras: Disposición de las fibras con respecto al eje longitudinal del tronco del árbol, cuya dirección puede ser: recta, inclinada, en espiral o entrelazada.

Vigas: Elementos de madera sometidos a flexión que actúan en forma aislada por tener una separación grande y no estar unidos por un material de cubierta que les permita compartir la carga.

Viguetas: Elementos ligeros de madera sometidos a flexión y que están colocados a distancias cortas (menores que 1.22 m) entre sí, unidos por una cubierta de duelas, o madera contrachapada. 

Clasificación de las Estructuras

Para efectos del diseño estructural se considerará que las estructuras se pueden clasificar en:

a) Estructuras esenciales: (Grupo A) son aquellas estructuras que por su importancia estratégica para atender a la población inmediatamente después de ocurrido un desastre es necesario que permanezcan operativas luego de un sismo intenso, como hospitales, estaciones de bomberos, estaciones de policía, edificios de gobierno, escuelas, centrales telefónicas, terminales de transporte, etc. También

se ubican dentro de este grupo las estructuras cuya falla parcial o total represente un riesgo para la población como depósitos de sustancias tóxicas o inflamables, estadios, templos, salas de espectáculos, gasolineras, etc. Asimismo, se considerará dentro de este grupo a aquellas estructuras cuya falla total o parcial causaría pérdidas económicas o culturales excepcionales, como museos, archivos y registros públicos de particular importancia, monumentos, puentes, etc.

b) Estructuras de normal importancia: (Grupo B) son aquellas en el que el grado de seguridad requerido es intermedio, y cuya falla parcial o total causaría pérdidas de magnitud intermedia como viviendas, edificios de oficinas, locales comerciales, naves industriales, hoteles, depósitos y demás estructuras urbanas no consideradas esenciales, etc.

c) Estructuras de menor importancia: (Grupo C) son aquellas estructuras aisladas cuyo falla total o parcial no pone en riesgo la vida de las personas, como barandales y cercos de altura menor a 2.5m. 

Criterio de Diseño Estructural

Toda estructura se diseñara para tener una seguridad adecuada frente a estados límite de falla o colapso, y para no rebasar ninguno de los estados límite de servicio. 

Normas y consideraciones generales:

•

Alcance Estas disposiciones son aplicables a elementos estructurales de madera

aserrada de cualquier especie, cuya densidad relativa promedio, γ, sea igual o superior a 0.30, y a elementos estructurales de madera contrachapada.

Para efectos de las presentes Normas, las maderas usuales en la construcción se clasifican en coníferas y latifoliadas. Las latifoliadas se

subdividen en los cuatro grupos siguientes de acuerdo con los valores de su módulo de elasticidad correspondiente al quinto percentil, E0.05 para madera seca, cuyo contenido de humedad es igual o menor que 18 por ciento. •

Unidades Las disposiciones de estas Normas se presentan en unidades del sistema

internacional, y entre paréntesis en sistema métrico (cuyas unidades básicas son metro, kilogramo fuerza y segundo). Los valores correspondientes a los dos sistemas no son exactamente equivalentes, por lo que cada sistema debe utilizarse con independencia del otro, sin hacer combinaciones entre los dos. •

Clasificación estructural Para que sean aplicables los valores de diseño propuestos en estas Normas,

las maderas de coníferas deberán clasificarse de acuerdo con la norma NMX-C239 (ref. 1) “Calificación y clasificación visual para madera de pino en usos estructurales”, la cual establece dos clases de madera estructural, A y B. Las maderas de latifoliadas deberán clasificarse de acuerdo con la norma MNX-C409-ONNCCE (ref. 2). Otros métodos de clasificación deberán ser aprobados por la Administración. •

Dimensiones

Para efectos de dimensionamiento se utilizarán con preferencia las secciones especificadas en la norma NMX-C-224-ONNCCE (ref. 3) “Dimensiones de la madera aserrada para su uso en la construcción”. Para piezas con dimensiones mayores que las cubiertas en la norma citada y, en general, para secciones que no se ajusten a ellas deberá utilizarse la sección real en condición seca. 

Contenido de humedad El contenido de humedad, CH, se define como el peso original menos el

peso anhidro dividido entre el peso anhidro y se expresa en porcentaje. Se considera madera seca a la que tiene un contenido de humedad igual o menor que

18 por ciento, y húmeda, a aquella cuyo contenido de humedad es superior a dicho valor. El valor máximo admisible se limita a 50 por ciento. 

Anchos de cubierta A considerar para soporte de cargas concentradas Para el diseño de

cubiertas se considerarán como anchos, b, de la sección que soporta las cargas vivas concentradas indicadas en la sección 1.7, los valores de la tabla 1.2, tanto para el cálculo de resistencia como de deflexión. •

Cargas vivas concentradas para diseño de pisos de madera

Para el diseño de pisos ligeros de madera se deberán tomar en consideración las disposiciones señaladas en la sección 6.1.2 de las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones, con las siguientes observaciones relacionadas a las cargas vivas concentradas:

a) En el caso de sistemas de piso ligeros de madera con cubierta rigidizante destinados a habitación (inciso (a) de la tabla 6.1 de las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones) se considerará en lugar de Wm, cuando sea más desfavorable una carga concentrada de 1.3 kN (130 kg) para el diseño de los elementos de soporte y de 1 kN (100 kg)para el diseño de la cubierta, en ambos casos ubicadas en la posición más desfavorable.

b) Se considerarán sistemas de piso ligeros de madera aquellos formados por tres o más miembros a base de madera aproximadamente paralelos y separados entre sí no más de 800mm y unidos con una cubierta de madera contrachapada, de duelas de madera bien clavada u otro material que proporcione una rigidez equivalente.

c) En el caso de sistemas de piso ligeros con cubierta rigidizante definidos como en la nota anterior, destinados a oficinas, despachos y laboratorios (inciso

(b) de la tabla 6.1 de las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural de las Edificaciones) se considerará en lugar de Wm, cuando sea más desfavorable, una carga concentrada de 2 kN (200 kg) para el diseño de los elementos de soporte y de 1.5 kN (150 kg)para el diseño de la cubierta, ubicadas en la posición más desfavorable. 

Resistencia

Se denominará resistencia a la magnitud de la fuerza interna que provocará en la estructura o en un elemento de ella la inminente aparición de un estado límite de falla. Las fuerzas internas de un elemento estructural son la fuerza axial, las fuerzas cortantes, los momentos flexionantes y momentos torsionantes. El cálculo de la resistencia de un elemento estructural depende del tipo de fuerza interna y del material de dicho elemento, para lo cual se deberán seguir los procedimientos establecidos en las normas correspondientes. Cuando se trate de un material no contemplado en las normas de diseño que forman parte de este Reglamento o cuando se emplee un material especificado en las normas pero el ingeniero encargado del diseño estructural lo considere necesario, se deberá adjuntar a la memoria de cálculos el procedimiento seguido para la determinación de las resistencias de diseño y acompañar los documentos que permitan a la autoridad encargada de garantizar el cumplimiento de este Reglamento revisar y eventualmente aprobar dicho procedimiento. 

Cargas muertas

Para la evaluación de las cargas muertas se emplearán las dimensiones especificadas de los elementos constructivos y los pesos unitarios de los materiales. Se considerará el peso de todos los dispositivos de servicio de la edificación, inclusive las tuberías, ductos, y equipos de aire acondicionado, instalaciones eléctricas, ascensores, maquinaria para ascensores y otros dispositivos fijos similares. El peso de todo este material se incluirá en la carga muerta.



Cargas

Para el predimensionado de vigas simplemente apoyadas en sus dos extremos con carga uniforme se requieren tres parámetros: -Carga (kN/m²) que debe soportar la viga laminada -Luz entre apoyos necesaria (m), inclusive apoyos -Distancia entre cada una de las vigas

La carga por metro lineal de una viga resulta de la carga por unidad de superficie de la construcción multiplicada por la distancia entre cada una de las vigas:

-Carga por metro lineal = Carga por metro cuadrado X distancia entre vigas laminadas -q [kN/m] = q [kN/m2] X distancia e [m]

En el caso de elementos para techos se necesitan sólo la carga por unidad de superficie (kN/m²) y la luz entre apoyos (m).

Ejemplo de cargas típicas de superficie: -Carga útil (p.e. forjados de plantas de casas unifamiliares) -Construcciones de suelos (p.e. placas ignífugas, insonorizaciones de suelos, solados de hormigón, parqués, etc...) -Construcciones de techos (p.e. vertientes, ripias, aislantes, contra-ripias, tejas, etc...) -Fuerzas eólicas estáticas. -Cargas de nieve -Cargas de tráfico, mercancías en almacén, cargas de materias primas.



Cargas Permanentes y Variables

Para la determinación de las cargas permanentes se usarán los pesos de los materiales y elementos constructivos a emplear en la edificación. En ausencia de una información más precisa se pueden adoptar los valores indicados en la tabla. Estos son los valores más probables de los pesos de los materiales de construcción, materiales almacenables y elementos constructivos. Pesos de la tabiquería Cuando el peso de los tabiques que actúa sobre las losas o placas no excede 900 kgf/m, puede estimarse su influencia como una carga equivalente, uniformemente distribuida en el área de losa o placa sobre la cual actúa. Si el peso de los tabiques es mayor de 900 kgf/m, su efecto deberá determinarse de una manera más precisa. La carga distribuida equivalente así estimada no ser menor de 150 kgf/m² sobre la losa o placa. Cuando los tabiques a usar son del tipo liviano, con un peso unitario menor de 150 kgf/m, la carga distribuida equivalente podrá reducirse a 100 kgf/m². 

Durabilidad

La norma UNE-EN 350-2 define cinco clases de durabilidad, desde la clase 1 (muy durable) hasta la 5 (no durable). La clase de durabilidad adecuada para cada especie se asigna a la madera de duramen. El American ash y el American tulipwood no se encuentran incluidas en la norma UNE-EN 350-2, pero se puede asignar una clase de durabilidad aproximada basándose en la publicación The Handbook of Hardwoods (BRE, 1997). 

Elementos estructurales

Los elementos estructurales en madera se remitirán a esa clasificación: a la compresión y a la flexión, en el primero de los casos tendremos las columnas en madera y las viguetas y vigas en madera. Columnas de madera Los elementos de madera sujetos a la compresión pueden ser de una sola pieza de madera maciza o terciada, o bien estar integradas por varios elementos ensamblados. El último tipo

mencionado consta d dos o más elementos de madera resistentes a la compresión, cuyos ejes longitudinales son paralelos. Estos elementos están separados por medio de bloques en sus extremos y en sus puntos intermedios, y unidos a los bloques se paradores de los extremos por medio de conectores con resistencia adecuada al esfuerzo cortante. En consideración de la esbeltez que presente o requiera la columna, estas serán cortas, medianas y largas. Columnas cortas: son columnas cuya razón entre la longitud sin apoyo lateral L, en pulg. Y la dimensión menor d en pulg. Es inferior a 11, estas columnas, fallan por aplastamiento. Columnas medianas y largas.

Cuando la razón de esbeltez entre L y d es mayor a 11, la columnas pueden ser consideradas medianas o largas, estas suelen fallar por pandeo (alabeo) y esto dependerá de la carga, la sección y la longitud que se le de a la columna. En todo tipo de columnas se debe usar L como la distancia adecuada entre los arriostramientos, incluyendo vigas, en el momento de calcular L/d. A fin de estimar el esfuerzo permisible, se debe usar el máximo valor de L/d correspondiente

columna

cualquiera

sus

componentes,

independientemente de que se halla calculado para un eje mayor o menor.

La madera es un material natural, de poco peso y buena resistencia, pero de propiedades mecánicas muy variables. Aunque es combustible, sus propiedades mecánicas no se afectan con el fuego, como sí ocurre con los materiales metálicos como el acero y el aluminio. Es muy susceptible a los cambios de humedad y al ataque de insectos; sin embargo esta desventaja puede eliminarse

con

tratamientos

químicos

adecuados

mediante

proceso

de inmunización.

La madera como material estructural se usa poco e inadecuadamente en muchas de las regiones del país. No hay en el país una cultura ingenieril bien difundida para el uso de la madera como material estructural con buen conocimiento de los métodos y elementos de unión de los elementos.

Existen algunos pocos diseñadores y constructores en el país que sí aprovechan eficientemente las propiedades estructurales de nuestras maderas y algunos arquitectos que las usan ampliamente.

La madera como material de construcción tiene como todo material pros y contras, para que los conozcas y decidas si te conviene o no construir con este material aquí te traemos la lista de ventajas y desventajas.



Ventajas y desventajas de la madera

Ventajas  La madera es un material estructural ecológico ya que requiere menos energía para trabajarla y causa menor contaminación del agua y el aire comparada con otros materiales de construcción. La madera consume un sexto de la energía necesaria para procesar el equivalente en unidad de peso del acero estructural.  La construcción en madera tiene grandes ventajas contra sismos. Prueba de esto han sido las múltiples estructuras que han resistido sin daños las más fuertes catástrofes naturales recientes. Una construcción de madera

con un bajo peso en caso de un terremoto, cede ante la oscilación pero no se derrumba y hay menos riesgos de sufrir daños debido a un colapso que en construcciones del mismo tamaño hechas con acero y concreto.  Debido al bajo peso que tiene la madera, se genera un ahorro económico sustancial en los procesos a los que se somete y en sus costos de transporte. Además, la madera es un buen material estructural ya que su resistencia con respecto a su peso es muy alta, comparada con el acero y el concreto.  La madera es un material aislante natural que ofrece un clima agradable debido a la inercia térmica que posee, ya sea en un clima frío, donde sus condiciones retienen el calor y mantienen un ambiente interior más cálido, o en ambientes calurosos, donde ofrece interiores más frescos. Esto permite un menor consumo energético por concepto de aire acondicionado o calefacción. También es un excelente aislante de ondas sonoras y vibraciones.  El tiempo empleado para realizar una casa de madera es menor que el empleado en una casa del mismo tamaño con un sistema de construcción tradicional.  Se pueden hacer modificaciones o ampliaciones en la construcción sin necesidad de demoler y causar grandes molestias a sus usuarios.  Una vivienda de madera correctamente diseñada puede soportar un incendio en mayor medida que una casa tradicional.  La madera es un material renovable, resultado de la captura de carbono y el desprendimiento de oxígeno en su estado natural.  Es posible realizar elementos prefabricados o modulares en diversos lugares para después transportarlos y ensamblarlos en el sitio de la obra.

 Con la madera es posible realizar construcciones duraderas y superiores en calidad y comodidad, comparadas con las realizadas a base de acero y concreto.  En el reciente auge de la construcción bioclimática, la cual busca reducir el consumo de energía y traer beneficios económicos, ecológicos y de confort para los usuarios, la madera encaja perfectamente como material constructivo.

Sin embargo, todo lo que existe tiene un lado bueno y un lado malo, por lo que es importante señalar también las desventajas del uso de madera en las edificaciones.

Desventajas  Muchas veces no se da un tratamiento preservador a la madera, por lo que queda propensa al ataque de agentes xilófagos y a la intemperie. Si bien la madera es resistente, es necesaria una adecuada protección de la madera ya que sin ella, la durabilidad de la construcción se puede ver perjudicada.  Un edificio comercial o residencial pensado en madera se puede convertir en un problema cuando se busca grandes tamaños.  La madera, al ser un material ortótropo, no posee los mismos módulos de resistencia mecánica en todas sus direcciones, sino que varían con relación a la dirección de sus fibras. Esto puede generar inestabilidad en la estructura si no se selecciona el tipo adecuado de madera.  Los fabricantes de casas o construcciones de madera a nivel artesanal no están en posición de competir con aquellos que producen a nivel industrial.

Esto genera que la balanza se incline a favor de métodos de construcción antiguos y poco sostenibles.  Es necesario realizar un diseño casi perfecto (que cobra más importancia que al usar otros materiales) para asegurar la resistencia del edificio ante diferentes condiciones ambientales, en constante cambio por factores bióticos y de intemperismo.  El mantenimiento regular se vuelve una necesidad impetuosa.  En algunos casos, la construcción requiere del trabajo en conjunto de varios gremios. Existe la necesidad de unir los trabajos de carpinteros, albañiles, cristaleros y pintores, lo que puede afectar el tiempo de la obra y el buen acabado final. 

Primeras edificaciones de madera. Hōryū-ji. Templo de la Ley Floreciente) Es un templo budista localizado

en Ikaruga, prefectura de Nara,Japón. Su nombre completo es Hōryū Gakumonji. Templo de la Enseñanza de la Ley Floreciente), Debido a que este sitio sirve como un monasterio. El templo es muy conocido por poseer las edificaciones de madera más antiguas en el mundo.1 2 3 Debido a que tiene los templos más antiguos y más importantes, Hōryū-ji es el templo más venerado en Japón.4 En 1993, Hōryū-ji fue designado como Patrimonio de la Humanidad de laUnesco y el gobierno japonés lo ha nombrado como un Tesoro Nacional.

Las casas de troncos representan el estilo de construcción más antigua. Estas eran las casas típicas de escandinavos, rusos y pobladores de otras zonas del Norte de Europa. Los colonizadores que emigraron al Nuevo Continente, Sudáfrica, Nueva Zelanda y Australia, construyeron sus casas con este método. Allí donde había madera, se utilizaba la madera.

La construcción con madera comenzó mucho antes que con la piedra. Los primeros materiales usados fueron las cañas, los huesos, la piel, ramas y ramitas, como parte de la estructura. Más tarde el edificio se transformó en casas sobre pilotes de madera, adoquinadas y enmaderadas.

Al octavo milenio antes de Cristo la construcción con madera se había extendido por todo el mediterráneo. Entonces aquí todavía crecían bosques densos; Grecia, Turquía y Palestina no eran una estepa desnuda. Con la gran cantidad de materiales de construcción que había entonces, las casas de madera, y el pueblo, crecieron como hongos. Una de las primeras ciudades de madera se llamaba Jericó (mencionada en el Antiguo Testamento). En la antigua Grecia, se construían de madera, aparte de las casas, la mayoría de los templos y edificios públicos.

Más tarde, empezó a crecer un material más fino, insuficiente para la construcción. Se empezó a usar el entramado de madera (armazón), las casa de madera con relleno (usadas primero en el Antiguo Egipto). Los griegos empezaron a construir con piedra, y los romanos con hormigón.

Continuación de la construcción

Poco a poco el uso de la madera en la construcción avanzaba hacia el norte. Los principales centros de regiones forestales eran los Alpes, los Cárpatos, el Bosque de Baviera, Inglaterra y las zonas del norte ricos en bosques (Escandinavia y Rusia moderna).

En el centro de Europa, la construcción con madera empezó hace mucho tiempo. Por ejemplo, en Polonia, se encuentra una aldea de cabañas de madera de hace casi 2500 años. A finales de la Edad Media las reservas forestales empezaron a escasear. En Polonia se prohibió por un tiempo el uso de la madera. Mucha madera se usaba como leña para el horno y la construcción naval.

La situación en Escandinavia era muy diferente, a la mitad del siglo XII estaba experimentando su arquitectura de madera en Noruega (todavía se conservan unas 20 iglesias de la época).

La demanda de la construcción con piedra aumentó debido a la escasez de materiales en el Sur y centro de Europa ha provocado una moda y Rusia y otros países empezaron a imitarlo. Con el desarrollo industrial del siglo XIX y XX en la industria de la construcción, las casas de madera se quedaron “atrasadas” y empezaron a decaer.

Construcción de casas en otros continentes

En los países orientales, la construcción con madera se originó en China, pero pronto las reservas forestales empezarían a declinar. Al contrario, en Japón, esta tradición era muy avanzada. Las casas fueron casas fueron construidas teniendo en cuenta los continuos terremotos. La columna se apoyaba firmemente en la roca de piedra y la planta se elevaba por encima del suelo. Como resultado, ahora podemos ver templos japoneses del final del primer milenio de nuestra era, el templo Todai Yi, era el edificio más grande del mundo.

Al final del siglo XX, el uso de la madera en la construcción vuelve a tomar fuerza. Las tecnologías modernas permiten corregir los fallos de la madera como material de construcción: la tendencia a la decadencia (antiséptico), fuego (ignífugos), 

Edificaciones de madera más importantes

Junto a los santuarios sintoístas, los templos budistas son los edificios religiosos más numerosos, famosos e importantes en Japón. 

Estructura más antigua

El edificio más antiguo de madera en pie es Hōryū-ji (Templo de la Ley Floreciente) en Japón, y tiene unos 1400 años. Aunque se han encontrado estructuras de madera por todo el globo desde el Neolítico.

 El edificio de madera más alto del mundo

La estructura diseñada por los arquitectos Andrew Waugh y Anthony Thistleton, de 30 metros de altura y ciento por ciento reciclable, es un buen ejemplo de las posibilidades que ofrece la madera laminada para el diseño y la construcción; con este material se pueden concebir proyectos exigentes, económicamente competitivos y en muy poco tiempo.

La ciudad de Londres ya acoge el edificio residencial de madera más alto del mundo, se trata de la torre Stadthaus N1, situada en el número 24 de Murray Grove.  Templo Horyu-ji – Japón

Este templo fue construido en el año 607 en Ikaruga, prefectura de Nara, Japón. Horyu-ji - Templo de la Ley Floreciente - es un templo budista y el más antiguo de Japón. Tiene entre sus edificaciones la estructura de madera más

antigua del mundo y es antisísmico. Fue declarado como Patrimonio de la Humanidad por la Unesco en 1993.

 Iglesia de St Paul's – Chile

Esta Iglesia ubicada en Valparaíso (Chile) es uno de los edificios construidos con madera laminada más antiguos del mundo. Se construyó en 1858, hito muy significativo, ya que hay poca arquitectura en Valparaíso que quede en pie anterior a 1906, cuando fue el gran terremoto. En 1978 la iglesia de St Paul's fue declarada monumento histórico. Una de las curiosidades de la iglesia es el uso de maderas curvas. "Hay cuatro formas de curvar una estructura de madera, una de ellas es usando la madera laminada. El laminado no es necesariamente curvo, pero permite obtener madera curva, porque cada pieza al ser de una dimensión menor permite este procesamiento. Antes, la madera laminada se curvaba a través de una matriz. Hoy se utiliza encolado", explica Rodrigo Lorca, arquitecto de la Universidad Católica de Valparaíso y magister en Construcción en Madera de la Universidad del Bío-Bío. La iglesia es anterior a las patentes universales de uso de madera laminada y madera laminada encolada, que datan de 1901 y 1906.

 Casa Bethlemen – Suiza

La casa se encuentra en la localidad de Schwyz en Suiza Central, fue construida en el año 1287. Esta vivienda ha sobrevivido 7 siglos a varios percances - entre ellos un incendio - y a muchas generaciones que la habitaron. Está reconocida como la casa de madera más antigua de Europa. "El aspecto de esas casas pueden dar hoy la impresión de granjas sencillas, pero en otra época sólo los ricos podían permitirse viviendas tan complejas y cómodas", relata Markus Bamert, conservador del Patrimonio Histórico de Schwyz. "La población menos pudiente vivía en cabañas de madera mucho más simples que ya han desaparecido", agrega.

 Iglesia de la Transfiguración – Rusia

Construida en 1741, durante el reinado de Pedro el Grande, la Iglesia de la Transfiguración está ubicada en la isla de Kizhi - o Kijí - cuenta con 22 cúpulas encastradas y fue construida totalmente en madera, con el detalle de no utilizar ni un solo clavo.

Según dice una leyenda, la Iglesia fue construida por el maestro carpintero Néstor utilizando una sola hacha, herramienta que luego lanzó simbólicamente al lago Onega mientras pronunciaba las palabras "No la hubo, y no habrá otra iglesia como esta". En el año 1960 las autoridades soviéticas crearon un museo de arquitectura de madera rusa en la isla de Kizhi e instalaron otras edificaciones que trasladaron desde diversas partes.

 Puente de Tangkou – China

Los puentes de madera que se construyeron en China hace más de 1000 años están considerados reliquias culturales y aún hoy siguen utilizándose diariamente. Lo más sorprendente es que soportan el paso del tiempo siendo funcionales, y eso ha sido posible gracias a la habilidad artesanal con la que fueron construidos con la madera de los árboles que lo rodean. En el pueblo Tangkou, en Fuzhou, se construyó desde 1127 hasta 1279, uno de los puentes más importantes de China. Mide 62.7 metros de largo y 4.9 metros de altura. Sigue siendo una imagen icónica de los antiguos métodos de construcción chinos.

 Iglesia de Urnes – Noruega

La Iglesia de Urnes, en Luster (Noruega), construida alrededor del año 1130, ha sido declarada Patrimonio de la Humanidad por la UNESCO en el año 1979. Catalogada como la Iglesia más antigua de Noruega, está construida en madera obtenida de árboles que fueron talados hace 900 años aproximadamente. Para algunos es la Iglesia construida en madera más antigua del mundo.

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Fallas en las construcciones de madera

Los agrietamientos o rompimientos de los elementos de madera son una clara evidencia de falta de resistencia del elemento y es necesaria la participación de un técnico que permita adoptar las medidas adecuadas de protección para el establecimiento de salud.

Rompimiento y caída de cubierta por colapso de pared de apoyo. La falta de los elementos de ajuste como pernos y clavos puede provocar caídas y pérdidas de elementos importantes en la estructura.

Pandeo lateral y aplastamiento son las más comunes, puede ser de astillamiento si la veta es paralela a la altura de la probeta.

Tipos de falla en ensayos triaxiales (Whitlow, 1994). (a) Falla frágil (corte). (b) Falla parcial al corte. (c) Falla de flexibilidad plástica o en barril.

A medida que se acorta verticalmente la probeta bajo la carga axial el diámetro irá incrementándose. En suelos densos o muy sobre consolidados el espécimen se cortará claramente a lo largo de una superficie de deslizamiento bien definida, al alcanzar el esfuerzo máximo la probeta fallará de la forma que muestra la Figura 6.52a, a este tipo de fallas se la llama falla frágil o de deslizamiento por cortante puro.

El Modelo Europeo de Falla (EYM) fue adoptado por la NDS para determinar la capacidad de carga lateral de las fijaciones mecánicas (Williamson, 2002).

Este

modelo

bastante preciso

y conservador en

la predicción

del comportamiento real de las fijaciones. Los modos de falla que plantea el modelo involucran el fenómeno de aplastamiento de la madera en la zona de contacto del elemento de fijación, tanto en el elemento principal como en el elemento lateral; la formación de una o más rotulas plásticas en el elemento de fijación o bien una combinación de ambos mecanismos. 

Agentes físicos y químicos del deterioro de la Madera

Aunque el deterioro de la madera se ve tradicionalmente como proceso biológico, la madera se puede también degradar por los agentes físicos y químicos. Los agentes son generalmente de actuar lento, pero pueden llegar a ser absolutamente serios en localizaciones específicas. Los agentes físicos incluyen abrasiónmecánica

impacto, luz

ultravioleta,

subproductos

de corrosión del metal, y ácidos o bases fuertes. El daño por los agentes físicos se puede confundir por ataque biótico, pero la carencia de muestras visibles de los hongos, insectos, o perforadores marinos, más el aspecto general de la madera, puede advertir al inspector por la naturaleza del daño. Aunque destructivo en sus derechos propios, los agentes físicos pueden también dañar el tratamiento de preservación, y exponer a la madera no tratada al ataque de los agentes bióticos. 

Daños mecánicos

Los daños mecánicos son probablemente el agente físico más significativo del deterioro del puente de madera. Es causado por un número de factores y, considerablemente varios en sus efectos sobre la estructura. Los daños mecánicos más comunes es la abrasión debida a los vehículos, que produce superficies gastadas o estropeadas y reduce la sección de la madera. Los ejemplos obvios de este daño ocurren en el área de la cubierta del puente donde la abrasión produce la degradación de la superficie. Un daño mecánico más severo puede ser causado por la exposición a largo plazo a las sobrecargas del vehículo, a las instalaciones de fundación, a cataclismos o a témpanos de hielo en la corriente de un canal. 

Luz ultravioleta

Es el deterioro más visible en la madera, resulta de la acción ultravioleta del sol que químicamente degrada la lignina cerca de la superficie de la madera. La degradación ultravioleta típicamente hace a las maderas claras obscurecer y a las maderas oscuras tornarse más oscuras, pero estos daños penetran solamente a una pequeña profundidad debajo de la superficie.

La madera dañada es levemente más débil, pero la baja profundidad del daño hace que influya poco sobre la resistencia a menos que se retire el trozo de madera donde está dañada reduciendo eventualmente las dimensiones de la pieza. 

Corrosión

La degradación de la madera por los subproductos debidos a la corrosión del metal frecuentemente se pasa por alto como una causa de deterioro de una estructura. Este tipo de degradación puede ser revelador en algunas situaciones, particularmente en ambientes marinos donde las celdas galvánicas por los metales y el agua salada que se forman aceleran la corrosión. La degradación comienza cuando la humedad en la madera reacciona con el hierro en un mecanismo de unión, lanzando iones férricos alternadamente, deteriorando la pared celular de la madera.

Mientras que progresa la corrosión el mecanismo de unión se convierte en una pila electrolítica con un extremo ácido (ánodo) y un extremo alcalino (cátodo). Aunque las condiciones del cátodo no son severas, la acidez del ánodo causa la hidrólisis de la celulosa y reduce seriamente la resistencia de la madera en la zona afectada. La madera atacada de esta manera es a menudo oscura y se presenta suave. En muchas especies de maderas, la decoloración también ocurre donde el metal entra en contacto con el corazón de ésta.

Además del deterioro causado por la corrosión, las altas condiciones de humedad asociadas a este daño pueden favorecer inicialmente el desarrollo del hongo de la pudrición. Como progresa la corrosión, la toxicidad de los iones del metal y el pH bajo en la madera, elimina eventualmente los hongos de la zona afectada, aunque la pudrición puede continuar a una cierta distancia del mecanismo de unión. El efecto de la corrosión del metal en la madera puede ser limitado usando uniones galvanizadas o de un material que no sea metálico. 

Degradación química

En casos aislados, la presencia de ácidos o bases fuertes puede causar daño substancial a la madera. Las bases fuertes atacan la hemicelulosa y la lignina, dejando la madera de un color blanco descolorado. Los ácidos fuertes atacan la celulosa y la hemicelulosa, causando pérdidas de peso y de resistencia. La madera dañada por el ácido es de color oscuro y su aspecto es similar a la de la madera dañada por el fuego. Los fuertes productos químicos no entrarán en contacto normalmente con, por ejemplo, un puente de madera a menos que ocurran derrames accidentales.

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Uniones en la madera

Las Uniones, ensambles, empalmes o Encastres en la madera son una de las partes más importantes en la carpintería ya que todas las armazones que integran un mueble se basan en ellos y son estos los que dan robustez y hasta una vista agradable a nuestros trabajos.

Todo carpintero que se inicie en estas artes, deberá conocer y saber aplicar los tipos de uniones conocidos. Muchos son los tipos de uniones que se realizan en la madera; desde los más sencillos o de tipo abierto hasta los más complejos, utilizados por algunos artistas, así como por los carpinteros japoneses tradicionales.

- Ensamble a media madera. - Ensamble con espiga abierta. - Ensamble con rajadura sencilla. - Ensamble con espiga sencilla. - Ensamble con cola de milano. - Ensamble con clavijas cilíndricas.

Vista tridimensional de la estructura Cercha de entrepiso. Viga de techo columna. Cercha de techo. Cercha de entrepiso 2

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Mantenimiento de la estructuras de acero:

Hoy se entiende que todos los sistemas estructurales necesitan protección para garantizar un desempeño adecuado durante la vida útil para la cual la obra está prevista. Esa protección puede ser intrínseca del propio material y/o lograda a través de revestimientos protectores, como pintura y revestimientos no metálicos.

Es aceptado también que toda la protección necesita de mantenimiento periódico, lo que demanda eventuales interrupciones para los usuarios y envuelve costos.

Por lo tanto, se debe tener un especial cuidado en la elección de lo materiales y sus respectivos sistemas de protección. Si los tipos de patologías conocidas implican altos costos de reparación durante la vida útil de la obra, se debe analizar si un material que requiere una protección inicial mayor puede representar una elección de menor costo a largo plazo, tomando en cuenta la incidencia de las interrupciones necesarias y los costos de ejecución de las reparaciones. 

Mantenimiento de las construcciones de madera

Requiere de un tratamiento específico que debe ser aplicado de forma correcta, de lo contrario la madera puede sufrir un rápido deterioro. Conocemos la madera y disponemos de productos especiales para la madera. Por su naturaleza, la madera es un elemento vivo que cambia con el tiempo y al estar en contacto con el medio ambiente. Por lo anterior, las casas de madera requieren de cuidados ya que es el principal elemento estructural.  Los trabajos a realizar en el mantenimiento integral de casas de madera son: •

Exterior:

-Lijado superficial del exterior de toda la casa -Aplicación de fungicida y tintada color Teka, barnizada al agua con filtro U.V Impregnación y tintado. Aplicación de pintura restauradora -Repaso de todas las siliconas exteriores de la casa -Mantenimiento de ventanas y marcos (lijas y pintar) -Pintado de puerta principal -Pintado de terraza con aceita especial imprimación

•

Interior:

-Repaso de todas las siliconas interiores de la casa -Repaso de siliconas de baños -Chequeo integral de techos, sellos de ventanas, cristales y otros •

Algunos consejos prácticos:  Evitar la exposición al sol de las tarimas a través de las ventanas.  Utilizar siempre humidificadores para mantener la humedad ambiental, su salud se lo agradecerá.  Utilice poco agua para su limpieza.  Elimine rápidamente las manchas que se produzcan.  Utilice fieltro debajo de los muebles, felpudos en la entrada y en zonas de mayor tráfico.

  No entre con calzado mojado.

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Mantenimiento de casas de madera

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Mantenimiento de las construcciones de concreto

Dado que las estructuras van envejeciendo es necesario hacerles una evaluación cada cierto número de años, esto implica que es necesario hacer un presupuesto a largo plazo en el que se tengan en cuenta los costos de esas evaluaciones y de las posibles acciones de mantenimiento o reparación si son del caso.

Para todos es familiar que los equipos, máquinas, vehículos y en general todo aquello sujeto al desgaste, necesita someterse a labores de mantenimiento. Ciertas labores de mantenimiento hacen parte de la cotidianidad en muchas de las estructuras y de algunos equipos, como por ejemplo, el lavado y la repintada de las superficies más expuestas, la renovación de elementos de fachadas y de pisos, etc.

Algunos podrían pensar que la cuestión del mantenimiento y la durabilidad de las estructuras de concreto es un asunto tan bien conocido que no hay necesidad de escribir sobre ello. Desgraciadamente no es así. De hecho, este es un tema que es de vital importancia a una escala verdaderamente internacional y gigantesca. Internacional, porque el concreto es, sin lugar a dudas, el material de construcción más ampliamente usado en todo el mundo, y sin embargo, las estructuras de concreto con demasiada frecuencia dejan mucho que desear. Gigantesca, porque el costo del mantenimiento, reparación y rehabilitación, en dinero gastado o que debe ser gastado, alcanza anualmente billones de dólares. Por ejemplo, en el Reino Unido, 40 por ciento del gasto en la construcción se destina a la reparación y el mantenimiento. Esto representa 4 por ciento del Producto Interno Bruto.

El mantenimiento incluye, como primer paso, una inspección periódica de la estructura. El inspector debe estar familiarizado no sólo con el concreto como material, sino también con la acción estructural. Por ejemplo, si se observa agrietamiento, el inspector debe ser capaz de distinguir entre grietas debidas a la

sobrecarga de una estructura apropiadamente diseñada o causadas porque la estructura es inadecuadamente fuerte, por un lado, y grietas inducidas por la corrosión del refuerzo o por la acción química -incluyendo la reacción álcaliagregado-, o por la formación retardada de ettringita, o por los efectos térmicos, por otro lado.

El mantenimiento que siga a la inspección debe comprender pequeños trabajos de reparación. Reparar significa hacerlo bien, pero antes de efectuar cualquier trabajo de reparación sustancial, para distinguirlo del cosmético; es esencial establecer plenamente la extensión y las causas del problema. De otro modo, el problema puede ser recurrente y requerir trabajos repetidos de reparación. De modo que no puedo exagerar la importancia de entender las causas del deterioro y daño aparentes. 

Tipos de uniones

Uniones

Fallas en la madera

Casas prefabricadas de madera

Tipo de madera

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Ejercicio Resuelto:

Sea una columna de planta baja de un edificio aporticado cuyo uso esta destinado a uso habitacional, para obtener el valor de mayorización de cargas sometidas a las siguientes cargas de servicios: Cp= 62 ton



1.4 Cp

Cv= 0.4 ton



1.2 Cp + 1.6 + 0.5 Cvt

W= 18 ton



1.2 Cp + 1.6 Cvt + 0.5 Cv

Sx= 45 ton



1.2 Cp + 1.3 W + 0.5 Cv + 0.5 Cvt

Sy= 38 ton



0.9 Cp ± 1.3 W

Sh= 27 ton



1.2 Cp +

Cvt= 0



0.9 Cp ± S



1.2 Cp +



0.9 Cp ± Sh

= 0.25 S= 83 ton

Cv ± S

Cv ± Sh

=3 

1.4 x 62 = 86.8



1.2 x 62 + 1.6 = 76



1.2 x 62 + 0.5 x 0.4 = 74.6



1.2 x 62 + 1.3 x 18 0.5 x 0.4 = 98



0.9 x 62 + 1.3 x 18 = 79.2



0.9 x 62 - 1.3 x 18 = 32.4



1.2 x 62 + 0.25 x 0.4 + 83 = 157.5



1.2 x 62 + 0.25 x 0.4 - 83 = 8.5



0.9 x 62 + 83 = 138.8



0.9 x 62 - 83 = 27.2



1.2 x 62 + 0.25 x 0.4 + 27 x 3 = 155.5



1.2 x 62 + 0.25 x 0.4 - 27 x 3 = 6.5



0.9 x 62 + 27 x 3 = 136.8



0.9 x 62 - 27 x 3 = 25.2

Conclusión.

El uso del acero estructural en el mundo se ha visto a través del paso del tiempo en como vamos evolucionando para darle uso a este material. El auge reciente que se tiene ha provocado que mercados los cuales motivan nuevamente el concepto de su utilización. Sin embargo después de ver grandes estructuras de acero, nos sorprendemos por ver las diferentes prestaciones que tiene este material para desarrollar grandes proyectos. Ventajas del acero como material estructural: Por el uso de este metal, tal vez el que tiene mejor manipulación de los materiales de construcción ya que este tiene poco peso, una gran resistencia entre otras propiedades. Estos son algunos puntos a favor del acero usado en la construcción: Alta resistencia: Esta es medida por unidad de peso; esto se puede utilizar para puentes de grandes dimensiones en rascacielos y en construcciones con malas condiciones en la cimentación. Durabilidad: Si da buen mantenimiento al acero que está implicado en las estructuras tendrán más tiempo favorable para su conservación. Tenacidad: Este es un punto muy interesante porque explica que los miembros pueden estar bajo grandes deformaciones durante su montaje y fabricación sin tener fisuras o fracturas haciendo más fácil su manipulación. Propiedades diversas: Algunas otras ventajas del acero utilizado en las estructuras son que tienes más métodos para unir las piezas ya sea por la soldadura, remaches o tornillos; también se puede prefabricar los miembros, teniendo así rapidez para ensamblarlos y de esta manera ahorras más en relación con el acero, no dejando “chatarra”. Todos al escuchar hablar acerca del uso de la madera en la construcción, optaría por pensar que La madera, es un recurso tradicional y antiguo, pero la realidad es otra. En la actualidad y por casi toda una vida la madera ha servido de gran utilidad en la construcción de viviendas familiares en países ricos y desarrollados, los cuales podrían emplear otro tipo de material, como el acero, hormigón, etc.

En varios casos toman como ventaja, el hecho de realizar una vivienda sin elementos pesados, con una arquitectura ligera y sobre todo económica. En el caso de muchos países de Europa, al igual que en Norte de América, el uso de la madera más que tradicional, tienen una cultura con más de 400 años en este tipo de construcción. Las ventajas de La madera consisten en tener presente que la madera es un recurso renovable y natural, que denota sencillez y a su vez genera un gran sentido de confort y tranquilidad. Pero esto no quiere decir que una estructura en madera sea mejor que cualquier otro material, simplemente queremos resaltar la importancia de la misma y la gran utilidad que aun tiene en la actualidad, aunque en muchos casos no resuelve instancias de diseño, pero si resuelve un confort para quien haga buen uso de ella.

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http://cgservicios.df.gob.mx/prontuario/vigente/744.pdf

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