Acero y madera by emilis

República Bolivariana de Venezuela Ministerio del Poder Popular para Educación Superior Universidad Politécnica Territorial del Norte de Monagas “Ludovico Silva” Caripito, Edo. Monagas PNF. Construcción Civil

Alumna: Emilis Zorrilla CI:19.978.991 Profesora: Kenia Phillips

Caripito, Marzo del 2015

ÍNDICE Introducción…………………………………………………………………...………1 Acero………………………………………………………………………………..…2 Origen del acero………………..………………………………………………...……2 Edificaciones en acero más importantes en el mundo……………………………...…2 Edificaciones en acero más importantes en Venezuela…………………………..…..5 Fallas en edificaciones de acero………… ……………..………………………….....7 Comportamientos y propiedades mecánicas del acero al ser sometido a cargas….....10 Clasificación de los miembros y estructuras de acero…………………………….....12 Criterios de diseño…………………………………………………………………...13 Elementos estructurales de acero………………………………………………….…13 Tipos de acero…………………………………………………………………...…...14 Ventajas …………………………………………………………………………......17 Desventajas …………………………………………………………………….........18 Perfiles..…………………………………………………………………………..….20 Tipos…….…………………………………………………………………...………32 Precios………………………………………………………………………………..33 Procesos constructivos de acero ………………………………………………...…..34 Aleaciones de aceros………………………………………………………………...36 Mantenimiento del acero………………………………………………………….....37

Cargas de diseño: verticales, por viento y por sismos…………………………….…37 Madera…………………………………………………………………………….....38 Tipos de madera. …………………………………………………………………....39 Propiedades de resistencia y elasticidad…………………………………………..…40 Comportamiento al ser sometidas a cargas simples y cargas combinadas………..…40 Clasificación de miembros y estructuras de madera…………………………………41 Normas y criterios de diseños de estructuras de madera…………………………….42 Cargas de diseño………………..……………………………………………………43 Elementos estructurales de madera…………………………………………………..44 Ventajas……………………………………………………………………………...44 Desventajas………………………………………………………………………..…46 Primeras edificaciones construidas con madera ………………………...…...47 Fallas en una construcción de madera………………………...……………………..49 Uniones de elementos en construcciones de madera………………...………………50 Curado de la madera……………………………………………………..…………..50 Mantenimiento de la madera……………………………………………………..….51 Ejercicio……………………………………………………………………………...53 Conclusión………………………………………………………………...…………55 Anexos…………………………………………………………………………..…...56 Bibliografías……………..…………………………………………………………..60

INTRODUCCIÓN

La humanidad intenta desafiar a la naturaleza construyendo obras impresionantes y demostrando el grado de desarrollo y liderazgo tecnológico en la búsqueda del reconocimiento mundial. La aplicación del conocimiento científico y técnico unido a la utilidad, dan como resultado grandes obras de ingeniería y arquitectura. Desde la antigüedad se ha manejado la madera como elemento constructivo de vital importancia, lo cual sigue vigente en la actualidad, a la par que el desarrollo tecnológico ha incorporado otros como el acero, modificando a lo largo de la historia el panorama arquitectónico en construcción de obras civiles en el mundo, dándole una visión mucho más acorde al modernismo que la sociedad exige. Los metales y las aleaciones poseen muchas propiedades útiles en ingeniería, lo que supone una extensa gama de aplicaciones en diseños y proyectos. El hierro y sus aleaciones, principalmente el acero representa aproximadamente el 90% de la producción mundial de metales, fundamentalmente por la combinación de su buena resistencia, tenacidad y ductilidad con su relativo bajo costo. 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.

ACERO El acero es una aleación de hierro con pequeñas cantidades de otros elementos, que sometido a ciertos procesos y altas temperaturas, adquiere gran dureza y elasticidad. Es el material de fabricación y construcción más versátil, 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 aleaciones.

ORIGEN DEL ACERO El origen del acero data ya desde la antigua Grecia, debido a la implementación en algunos templos de la época de estructuras de hierro forjado, componente elemental de lo que hoy se conoce como acero estructural. En la edad media su empleo fue mucho más significativo en las catedrales góticas, posteriormente en el marco de la revolución industrial surgió como componente semielaborado utilizado a gran escala. De acuerdo a su uso el acero es uno de los materiales más importante en la edificación de puentes, edificios, calzadas, túneles, muros, entre otros. Esta gran aplicación parte de las propiedades óptimas de las cuales dispone, entre las que se pueden mencionar el gran nivel de elasticidad y ductilidad; además de los numerosos controles al que es sometido.

EDIFICACIONES EN ACERO MÁS IMPORTANTES EN EL MUNDO La torre Eiffel, inicialmente nombrada torre de 300 metros, es una estructura de hierro pudelado, situada en el extremo del Campo de Marte a la orilla del río Sena, este monumento parisino, símbolo de Francia y su capital, es la estructura más alta de la ciudad y el monumento que cobra entrada, más visitado del mundo. Con una altura

de 300 metros, prolongada más tarde con una antena a 324 metros, la torre Eiffel fue la estructura más elevada del mundo durante 41 años.

Otra edificación muy importante es la torre CN ubicada en Ontario, Canadá, cuenta con una altura de 533.3 metros. Es de usos mixtos, posee un mirador y un restaurante que cumple con una rotación total cada 72 minutos. Principalmente esta torre es utilizada por canales de televisión y estaciones de radio que transmiten desde su enorme antena de 102 metros de alto. La torre de Sears es la siguiente edificación catalogada como rascacielos, también tiene usos múltiples y mide 442 metros de altura. Desde 1970 esta torre se ha mantenido en pie gracias al uso de materiales de calidad y diferentes tipos de acero que le han dado la estabilidad que si bien no la hace la torre más alta, le otorga un cierto encanto que los edificios antiguos tienen. Con sus 108 plantas es ya un edificio emblemático, edificado en el corazón del centro financiero de Chicago. El Burj Khalifa, Dubai, en los Emiratos Árabes Unidos es el edificio más alto del mundo con una altura de 828 metros ha tenido un coste total de 1.500 millones de dólares. Ha sido diseñado por el estudio de arquitectos SOM (Skidmore, Owings and Merril) y en su construcción han participado las constructoras Samsung C&T, Arabtec y BESIX. El sistema de la torre utiliza núcleos de hormigón armado de alta resistencia, a partir del piso 156 la estructura es exclusivamente de acero. La base de este edificio es la más grande jamás construida, ya que tiene un sistema de varillas de 1.5 metros de diámetro en su base y más de 50 metros de altura.

La Estación Espacial Internacional es la mayor estructura artificial en el espacio, fue construida con cooperación internacional, y está permanentemente tripulada por equipos de astronautas e investigadores de las cinco agencias del espacio participantes: la NASA, la Agencia Espacial Federal Rusa, la Agencia Japonesa de Exploración Espacial, la Agencia Espacial Canadiense y la Agencia Espacial Europea (ESA). La energía de la estación se extrae de los paneles solares, los más grandes construidos, con una potencia de 110 Kw.

No podemos olvidarnos del Burj Al Arab, Dubai en los Emiratos Árabes Unidos, Es el único hotel en el planeta con 7 estrellas, está construido en su propia isla artificial a 280 metros de la costa, mide 321 metros de altura, y su estructura es un armazón riostrado formado por perfiles de acero y garantiza su estabilidad tanto

por su forma triangular en planta como por la triangulación de sus fachadas, sin duda es el único en el planeta capaz de montar una pista de tenis en su helipuerto para un anuncio de una conocida marca.

EDIFICACIONES EN ACERO MÁS IMPORTANTES EN VENEZUELA Entre los proyectos más importantes en el país tenemos que en la década de los 60, en una etapa de modernización, se construyeron dos imponentes puentes para permitir la conexión de las capitales de dos de los estados más importantes con la capital del país. En ambos casos hubo participación de diseñadores y empresas venezolanas.

- El puente General Rafael Urdaneta, ubicado en el Edo. Zulia, cruza la parte más angosta del Lago de Maracaibo, al noroeste de Venezuela, y conecta a esta ciudad con el resto del país. Es uno de los puentes más espectaculares a escala mundial. Tiene una longitud de 8.687 metros, 17,40 mts de ancho y 134 pilas, fue para el momento uno de los más largos del mundo.

- El puente sobre el río Orinoco o puente de Angostura, nombre que proviene por su ubicación en la parte más estrecha del río. Esta localizado a 5 kilómetros de Ciudad Bolívar, conectando a esta ciudad con el norte del país. Es un puente colgante de

estructura de acero, que tiene una longitud de 1.678,5 mts de estribo a estribo, con una calzada de 14,6 mts para cuatro canales de tráfico vehicular. Las torres tienen una altura de 119 mts desde donde se soportan los tres tramos colgantes.

Puente de Angostura

- El segundo puente sobre el Orinoco o puente Orinokia, comunica la ciudad de Puerto Ordaz con el norte del país. Es de tipo atirantado con configuración de abanico y torres en forma de H, el mismo está elaborado con una estructura mixta: acero y concreto. Tiene una extensión de 3.156 m, cuatro torres principales de 120 m de altura, 39 pilas, dos estribos, 388 pilotes, una altura libre sobre el nivel de aguas máxima de 40 metros, y un ancho total del tablero de 24,7 m, con cuatro canales de circulación más una trocha ferroviaria.

- El Puente Mercosur o tercer puente sobre el río Orinoco, que unirá las poblaciones de Caicara del Orinoco, en el estado Bolívar y Cabruta en el estado Guárico. Este puente consta de dos pisos, tiene una estructura mixta: acero y concreto, con una longitud aproximada de 11090 m, un ancho de calzada de 20.20 m, la cual albergará una vía ferroviaria debajo de los cuatro canales de circulación vehicular. El puente principal es una estructura continua en celosía metálica que tiene un largo de 1080 m. la estructura es soportada por un sistema de cables de alta resistencia que transfiere la carga a las torres. El sistema de cables es complementado con sistema de fijación de

la estructura al tope de las pilas mediante bielas metálicas, trabajando en conjunto con guías metálicas, dispositivos de bloqueo y juntas especiales para atender y dar respuesta al diseño de sismo.

Tercer Puente sobre el Orinoco (Mercosur)

- El segundo puente sobre el lago de Maracaibo llamado Puente Nigale (nombre Aborigen). Tiene una extensión de 10.800 mts, con tres islas artificiales, un tramo submarino de 5,2 km, y un nuevo puente de cables atirantados, con amplias luces para facilitar la navegación de alta calado.

FALLAS EN EDIFICACIONES DE ACERO A pesar de que globalmente las estructuras metálicas suelen presentar menor cantidad de problemas que otros sistemas constructivos, éstos se resumen en corrosión y deformabilidad fundamentalmente. No obstante, los fallos que experimentan tienen consecuencias catastróficas. Los problemas que sufren dichas estructuras son los siguientes:

Necesidad de protección superficial: Esto para facilitar su accesibilidad y efectuar la evacuación de agua, realizar operaciones de mantenimiento y puesta a tierra, impidiendo el riesgo de captación de corrientes parásitas.

Deformabilidad y dilatación térmica: Las estructuras metálicas presentan una mayor deformabilidad y dilatación térmica. Esto explica el hecho de que las primeras lesiones

observables

aparezcan

primero

cerramientos

y forjados.

deformabilidad y flexibilidad se expresan en: Exceso de flecha, Exceso de vibración y Pandeo de pilares.

Ejecución de nudos: La importancia decisiva reside en estos puntos para lograr las disposiciones de articulación y empotramiento establecidas en el proyecto. El acero requiere un mayor grado de precisión en la ejecución. Precisamente, son las uniones defectuosas las causantes de los desastres en estructuras metálicas, sobre todo si se les añaden los efectos de otros problemas típicos como la corrosión, la presencia de zonas de absorción o transmisión de tracciones. Las uniones soldadas debido al proceso de ejecución en obra y la dificultad que presenta su control, son más comprometidas que las atornilladas, a pesar de que éstas tienen mayor complejidad y sobredimensionan la estructura. La cuestión radica en el carácter más dúctil de las uniones soldadas. Muchos defectos están ocasionados en la construcción y por los propios soldadores, lo cual, en obras pequeñas y medianas, suele ser frecuente. Muchas veces, las soldaduras concentran tensiones, que causan fatiga si no hay una penetración suficiente. En las cubiertas ligeras, la presencia de numerosos nudos y uniones, así como la relativa importancia de las sobrecargas, las convierten en estructuras muy propensas a sufrir procesos patológicos. La escasa rigidez de los nudos requiere de arriostramientos externos mediante el uso de bielas de acero o tirantes.

En resumen suelen presentarse complicaciones en las uniones, y por algunos procesos patológicos como corrosión por aireación diferencial, corrosión por condensación superficial, exposición a procesos químicos o materiales alcalinos, lo cual puede llevar a la estructura a colapsar. Ejemplo de una falla en construcciones de acero lo representa la torre de La Escollera, que fue un edificio sin terminar, ubicado en Cartagena de Indias. La altura original se estimaba en 206 metros y alrededor de 50 pisos, todos con fin residencial. De haber sido terminada, la torre habría sobrepasado a la Torre Colpatria, en Bogotá y se habría convertido en el edificio más alto de Colombia. Contaría con 2 ascensores de alta velocidad, que se moverían a 6.1 metros por segundo, además de un helipuerto en lo más alto del edificio, y su costo total original sería de 20 mil millones de pesos colombianos de la época. El 13 de mayo de 2007, un vendaval azotó la ciudad de Cartagena de Indias y algunas poblaciones cercanas, lo que ocasionó una torsión en la estructura del edificio un metro entre los pisos 28 y 40 Esta torsión se debió a que la estructura no poseía las diagonales o Riostras que todo edificio de tal magnitud debería tener. Los motivos de la falla fueron la existencia la curvatura en la estructura de acero, que involucraba algunas uniones entre columnas y vigas. Tales circunstancias hacen que la estructura sea vulnerable a la acción de fuerzas horizontales como vientos o eventuales sismos. Lo cual fue revelado por las inspecciones y los informes de interventoría.

COMPORTAMIENTOS Y PROPIEDADES MECÁNICAS DEL ACERO AL SER SOMETIDO A CARGAS El comportamiento o las propiedades mecánicas de un material reflejan la relación entre la fuerza aplicada y la respuesta del material Esto expresa el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o cargas tendentes a alterar su forma. Los diferentes tipos de cargas fundamentales a los que puede estar sometido cualquier estructura son: tracción, compresión, cortadura, flexión, torsión, pandeo, y la combinación de estas. - Resistencia: Capacidad de un metal a soportar una carga externa de las mencionadas anteriormente sin llegar a romperse. Por lo que cada tipo de carga tiene su resistencia correspondiente, normalmente se suele trabajar con una R menor a la rotura procurando que no se entre en el periodo plástico del material, es decir, que se trabaje en el periodo elástico. - Dureza: Existen dos tipos de dureza: física que es la capacidad de un metal a dejarse ser rayado por otro; y la técnica que es la capacidad de un metal a ser penetrado por otro material. Esta propiedad tiene gran importancia en la fabricación mecánica ya que muchas decisiones que se tomen se basaran en este dato como puede ser la elección de herramienta de corte. - Resiliencia: Resistencia de un material a romperse por choque. - Fluencia: Propiedad que tiene algunos materiales a deformarse lenta y espontáneamente bajo su propio peso o pequeñas cargas. - Fatiga: Si se somete una pieza a la acción de cargas periódicas se puede llegar a producir su rotura incluso con cargas que si actuasen de forma continua no producirían deformaciones. Antes de explicar las cuatro siguientes propiedades conviene saber en términos generales lo que sucede a una probeta de aleación metálica como el acero al

ser sometido a un esfuerzo de tracción. Al aplicar una carga progresiva a una probeta, esta se va a ir deformando proporcionalmente a la carga aplicada de tal manera que al cesar la carga la probeta va a recuperar la carga inicial, si nosotros seguimos aumentando la carga llegara un momento que al quitar la carga la probeta quedara con una deformación permanente y ya aumentado aún más la carga llegara a romperse la probeta. - Elasticidad: Capacidad de un cuerpo elástico para recobrar su forma al cesar la causa que lo deformo, aquí aparecerá un término que es el límite elástico definido como la máxima carga a la que puede estar sometido el material sin sufrir deformaciones, valor muy empleado en el cálculo de maquinaria ya que para estos menesteres se suele trabajar en el periodo elástico. - Plasticidad: Capacidad de un material a deformarse permanentemente sin llegar a romperse una vez cesada la carga de lo deformo. - Tenacidad: Capacidad de un material de absorber energía antes de la fractura. Para medir esta propiedad es muy importante la forma de la probeta y la medida con que aplica la carga. - Fragilidad: Propiedad que expresa falta de plasticidad y por tanto de tenacidad. Los metales frágiles se rompen en el límite elástico, es decir su rotura se produce drásticamente nada más sobrepasar el límite elástico. - Ductibilidad: Es la medida del grado de deformación plástica que puede soportar un material antes de su rotura. Se puede expresar cuantitativamente como el alargamiento porcentual que se produce. - Maleabilidad: Es la capacidad de un material para ser labrado por deformación, y permite la obtención de delgadas láminas sin que éste se rompa.

CLASIFICACIÓN DE LOS 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 para edificios grandes, y 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. 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 es usada con un doble propósito: funcional y estructural. Hasta la fecha los cascarones no han sido utilizados ampliamente en estructuras metálicas, lo cual es atribuible a varios factores: a) la economía que puede obtenerse con este tipo de diseño estriba principalmente en el peso de la estructura y son efectivas únicamente para ciertos claros y distribuciones; b) los ahorros en peso pueden ir acompañados de correspondientes aumentos en los costos de construcción, y c) para poder reducir los costos de construcción de estas estructuras, se requiere una reorganización y una renovación del equipo, tanto en los talleres como en las cuadrillas de construcción. Estos factores se están resolviendo en la actualidad, con lo cual se obtiene una gran variedad de sistemas estructurales metálicos. El famoso puente VarrazanoNarrows en Nueva York utiliza la alta resistencia a la tensión de los alambres de acero en sus cables y soportes; cada una de las torres de acero, de 210.30 mts. de altura, soporta una carga vertical de 95,255 toneladas, al mismo tiempo que resiste las

cargas horizontales. Las armaduras colocadas a lo largo de la calzada rigidizan el puente contra el tráfico móvil y contra las fuerzas dinámicas de viento y sismo.

CRITERIOS DE DISEÑO Al diseñar una edificación debemos tener presente en todo momento ciertos parámetros que permitirán el adecuado desempeño de la estructura a través del tiempo de vida útil, Esto se logra cumpliendo lo establecido en la norma que rige las construcciones. Los 3 principios básicos que debe cumplir un diseño estructural para que se comporte adecuadamente, son los siguientes:

La edificación debe ser lo más liviana posible. Mientras más masa tiene el edificio, más elevadas serán las fuerzas de inercia.

La edificación debe ser suficientemente rígida y suficientemente dúctil. La nueva filosofía es lograr edificaciones cada vez más rígidas, limitando el valor de las derivas de pisos.

La edificación debe ser sencilla y simétrica, tanto en planta como en altura. Mientras más sencillas, simétricas y rectilíneas sean las estructuras, mayor será el grado de confiabilidad de las mismas.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE ACERO Debido a las características básicas del acero, su uso se extiende a estructuras compuestas por elementos lineales, sustituyendo a las antiguas estructuras de madera. El conocimiento de estos elementos constructivos es necesario para determinar la

técnica empleada. Los elementos más representativos de una estructura metálica son los siguientes: Soportes. Están constituidos por perfiles laminados, combinaciones de perfiles o palastros. También se emplean perfiles tubulares. Vigas y viguetas: Están formadas por perfiles laminados en “T” o “I” que optimizan la capacidad de sus alas. Formas trianguladas: Mejoran el rendimiento del material base junto a un aligeramiento del conjunto, a partir de la triangulación lograda mediante barras traccionadas y comprimidas, compuestas por combinación de perfiles laminados para todas las piezas o sólo para las comprimidas. Tirantes: Son elementos de mayor antigüedad aplicados en arcos, y barras diversas o cables rígidos y flexibles. Debido a su estado de tracción, no presentan problemas mecánicos en su zona central.

TIPOS DE ACERO - Acero Corten: El Acero Corten es un Acero común al que no le afecta la corrosión, es una aleación de Acero con níquel, cromo, cobre y fósforo que, tras un proceso de humectación y secado alternativos forma una delgadísima película de óxido de apariencia rojizo-púrpura. Aplicaciones: Se utiliza en la Industria cementera, silos, tolvas, cribadoras, chimeneas, tuberías, lavaderos de carbón, depósitos de agua, petróleo, fuel-oil, construcciones metálicas, puentes, estructuras, fachadas de edificios, puertas metálicas, hormigoneras, grúas, palas excavadoras. Vagones de ferrocarriles, chasis de camiones, basculantes, cisternas, remolques. - Acero Calmado: El Acero Calmado o Reposado es aquel que ha sido desoxidado por completo previamente a la colada, por medio de la adición de metales. Mediante

este procedimiento se consiguen piezas perfectas pues no produce gases durante la solidificación, evitando las sopladuras. - Acero Corrugado: Son barras de Acero cuya superficie presenta resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el hormigón, que forman estructuras de hormigón armado.

- Acero Galvanizado: Es un producto que combina las características de resistencia mecánica del acero y la resistencia a la corrosión generada por el cinc, sus propiedades son: Resistencia a la abrasión y resistencia a la corrosión. Aplicaciones: El acero galvanizado se utiliza para la edificación, instalaciones industriales, grandes estructuras, armaduras galvanizadas para hormigón, agricultura y ganadería, equipamientos de carreteras, elementos de unión, mobiliario urbano, estructuras para el deporte y tiempo libre, electricidad, comunicaciones, transporte. - Acero Inoxidable: Es cualquier tipo de Acero aleado cuyo peso contenga como mínimo 10,50 % de cromo, pero no más de 1,20 % de carbono, con cualquier otro elemento de aleación o sin él. Contiene cromo, níquel y otros elementos de aleación, que lo mantienen brillantes y resistente a la corrosión a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases. - Acero Laminado: Una barra de acero sometida a tracción, con los esfuerzos se deforma aumentando su longitud. Si se quita la tensión, la barra de acero recupera su posición inicial y su longitud primera, sin sufrir deformaciones remanentes. Todo esto dentro de ciertos márgenes, es decir dentro de cierto límite al que denominamos límite elástico.

Acero al Carbono: Está constituido por un mínimo no especificado de elementos de aleación; el aumento de la proporción de carbono reduce su ductilidad y soldabilidad aunque aumenta su resistencia.

- Acero Aleado: En su constitución posee el agregado de varios elementos que sirven para mejorar sus propiedades físicas, mecánicas o químicas especiales. Los elementos que se pueden agregar son: carbono, cromo, molibdeno, o níquel (en cantidades que exceden el mínimo establecido).

- Acero Dulce o Acero Suave: Sus niveles de carbono se sitúan entre el 0,15% y el 0,25%; es casi hierro puro, de gran ductilidad y resistencia a la corrosión.

- Acero Efervescente: Este no ha sido desoxidado por completo antes de ser vertido en moldes; contiene muchas sopladuras pero no aparecen grietas. Aplicaciones: Se emplea para grandes requisitos superficiales; suele usarse en perfiles, chapas finas y alambres. - Acero Estirado en frío: Es sometido a un tratamiento especial mediante el cual se ha mejorado su límite elástico. - Acero Estructural: Laminado en caliente y moldeado en frío; se usa como elemento portante. - Acero Intemperizado: De gran resistencia que desarrolla una capa de óxido sobre sus superficies cuando se le expone a la humedad; tiene la ventaja de adherirse al elemento metálico principal protegiéndolo de la posterior corrosión. - Acero Negro: Es un acero con un contenido bajo de carbono, y sin ningún tratamiento superficial adicional. Debido a eso, el proceso de fabricación final y la ausencia de tratamiento hacen que se oscurezca la superficie, por la fina capa de carbono que suele quedar encima.

VENTAJAS DEL ACERO - Alta resistencia: Su alta resistencia en relación a su peso, permite la elaboración de estructuras ligeras, las cuales sin acero aumentarían drásticamente sus dimensiones.

Es esta alta resistencia tanto a compresión como a tracción lo que permite a las vigas obtener una notable flexión. - Elasticidad: Su comportamiento es linealmente elástico, cumpliendo con la ley de Hooke

hasta

cierto

punto

donde

los

esfuerzos

son

considerables.

- 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 naturaleza dúctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando así fallas prematuras. - Tenacidad: Es decir, poseen resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad. - Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conectores como son la soldadura, los tornillos y los remaches. - Posibilidad de prefabricar los miembros de una estructura. - Rapidez de montaje. - Gran capacidad de laminarse y en gran cantidad de tamaños y formas. - Más resistencia a la fatiga que el concreto. - Posible reutilización después de desmontar una estructura.

DESVENTAJAS - Costo de mantenimiento: La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al agua y al aire, por consiguiente, deben pintarse periódicamente o recubrirlos, ya sea de un espesor de hormigón o de algún material dedicado para esto

- Costo de la protección contra el fuego: Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios. Además se ha 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 más 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. 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.

PERFILES Son elementos alargados, utilizados como piezas estructurales, pueden ser usados como vigas o como columnas, y como piezas de una armadura, ya que se pueden trabajar muy bien a flexi贸n y a compresi贸n.

TIPOS DE PERFILES Luego de la transformación del hierro en componentes de acero, su solidificación se lleva a cabo en la forma de los conocidos perfiles laminados, que son diversas formas estructurales de acero que permiten las conexiones con vigas o marcos rígidos. Entre los más conocidos y por ende empleados están: perfil W (perfiles de patín ancho), perfil M (viga doble T) y perfiles S (secciones normales). Otro elemento presente en las estructuras de acero indudablemente son los perfiles de acero ligero, que se rigen por las “Especificaciones para diseño de miembros estructurales de perfiles ligeros” del Instituto Americano del Hierro y Acero, y que pasan a formar componentes elementales para evitar las deformaciones de carga como consecuencia de agentes externos. Las soldaduras forman parte del elemento de sujeción más importante en las estructuras de acero, cabe mencionar que los más empleados son la soldadura de arco mediante electrodos de carbono y la de gas que se ejecuta con la aplicación de la flama de oxi-aciteleno y de otros metales. La viga armada se compone de diversos perfiles que surgen de los procesos de soldaduras. Estas vigas toman su nombre de acuerdo a su aplicación o según su combinación para formar una estructura. De esta manera es posible encontrar vigas armadas para ferrocarriles, para carreteras, de grúa, de paso inferior o superior.

PRECIOS APROXIMADOS DE LAS VIGAS Viga UPN Precio metro lineal Bs380 Viga HEA Precio metro lineal Bs 240.5 Viga HEB Precio metro lineal Bs 256.80 Viga HEM Precio metro lineal Bs260.9 Viga HP Precio metro lineal Bs293 Viga IPE Precio metro lineal Bs310 Viga IPN Precio metro lineal Bs193 Viga UPMA Precio metro lineal Bs 300.80 Viga UPE Precio metro lineal Bs 298 Vigas UPEL Precio metro lineal Bs272.3 Vigas WF Precio metro lineal Bs340

PROCESOS CONSTRUCTIVOS DE ACERO Antes de comenzar con la fabricación, deberán estar confeccionados los planos de taller. Previamente al montaje de la estructura metálica, estará ejecutada la cimentación correspondiente, respetando todas las cotas de proyecto, y poseer todos los correspondientes elementos de unión con la estructura. Comprobar en obra las cotas y replanteo, para definir todos los elementos de la estructura. Proceso constructivo En la ejecución de una estructura metálica hay que distinguir dos fases: 

Fabricación en Taller



Montaje en Obra

Fabricación en talle: Los trabajos conllevan un proceso en el orden siguiente:

1. Plantillaje 2. Preparación, enderezado y conformación 3. Marcado de ejecución 4. Cortes y perforaciones 5. Armado 6. Preparación de superficies y pintura 7. Marcado e identificación de elementos Plantillaje: Consiste en realizar las plantillas a tamaño natural de los elementos que lo requieren, en especial las de los nudos y cartelas de unión. Cada plantilla llevará la marca de identificación del elemento y los números de los planos en que se define. Se indicarán los diámetros de cada perforación y su exacta posición. El trazado debe ajustarse a las cotas de los planos, con las tolerancias fijadas en el proyecto. Las

plantillas se realizarán en un material que no se deforme ni se deteriore durante su manipulación. Preparación enderezado y conformación: Estos trabajos se efectúan previamente al marcado, para que todos tengan la forma exacta deseada. En cada uno de los productos se procederá a: Eliminar los defectos de laminación. Suprimir las marcas en relieve en las zonas que se pondrán en contacto con otro producto en las uniones de la estructura. Eliminar toda la suciedad e impurezas que se hayan adherido. La operación de enderezado en los perfiles y la de planeado en las chapas se hará mediante prensa o máquina de rodillos. No se admite ninguna abolladura a causa de las compresiones, ni grietas debidas a las tracciones que se produzcan durante la conformación. 3. Marcado de ejecución: Estas tareas se efectúan sobre los productos en forma precisa para realizar los cortes y perforaciones indicadas. 4. Cortes y perforaciones: El corte puede hacerse con sierra, cizalla, disco o máquina de oxicorte. No se permite el corte con arco eléctrico. Los agujeros para tornillos se perforan con taladro, autorizándose el uso de punzón en los casos particulares indicados. 5. Armado: Esta operación tiene por objeto ensamblar las piezas que se han elaborado, sin forzarlas, en la posición que tendrán y efectuar las uniones definitivas. 6. Preparación de superficies y pintura: Todos los elementos estructurales deben ser suministrados con la preparación de las superficies

e imprimación

correspondiente. Las superficies se limpiarán cuidadosamente. 7. Marcado e identificación: Cada elemento terminado llevará la marca de identificación prevista en los planos para determinar su posición en el conjunto de la obra.

Montaje en obra: Dentro de esta fase el proceso es el siguiente: Recepción, Almacenamiento y Manipulación: El almacenamiento de los elementos de la obra se debe hacer en forma sistemática, a fin de no generar demoras o errores. Las manipulaciones y montaje deben efectuarse sin producir solicitaciones excesivas en ningún elemento. Deben protegerse las partes sobre las que hayan de fijarse las cadenas, ganchos o cables que se utilicen en la elevación o sujeción. Montaje: Sobre las cimentaciones se apoyan las bases de los pilares o pórticos. Estas se nivelan con cuñas de acero. Los espacios entre las bases de los pilares y la cimentación se rellenan con mortero. Soldadura: Se realizan los ensayos definidos en el correspondiente pliego, líquidos penetrantes, partículas magnéticas, radiografías y ultrasonidos. Se realiza siempre una inspección visual donde no se admiten defectos. Atornillado: En el atornillado se verificará el par de apriete.

ALEACIONES DE ACEROS Comúnmente conocidos como aceros especiales, son aceros al carbono, aleados con otros metales o metaloides, resultantes de la búsqueda del mejoramiento de sus características. Los elementos añadidos corrientemente son: el níquel, el cromo, vanadio, molibdeno, magnesio, silicio, tungsteno, cobalto, aluminio, etc., que combina propiedades especiales tales como dureza y elasticidad. El hierro es un constituyente fundamental de algunas de las más importantes aleaciones de la ingeniería. Es uno de los metales más útiles debido a su gran abundancia en la corteza terrestre, constituyendo más del 5% de esta, aunque rara vez se encuentra en estado puro, lo más normal es hallarlo combinado con otros elementos en forma de óxidos,

carbonatos o sulfuros, se obtiene con gran facilidad. Posee propiedades físicas y mecánicas muy apreciadas y de la más amplia variedad.

MANTENIMIENTO DEL ACERO Al realizar construcciones de acero o que lo contengan debemos tener en cuenta la preservación del mismo, proporcionándole las condiciones mínimas necesarias para evitar su degradación, especialmente alejarlo de ambientes húmedos, demasiado alcalinos o demasiado ácidos. Así como evitar dejar expuestas algunas de sus partes, al dejar arranques para futuras ampliaciones, ya que las condiciones climáticas siempre le son desfavorables.

En definitiva el acero no debe exponerse a una cantidad de condiciones potencialmente agresivas como resultado del contacto con: atmósferas marinas, ambientes repletos de contaminantes industriales, sal pulverizada, película de suciedad atmosférica, etc. El objetivo de estas recomendaciones es la protección de las estructuras de acero, de los agentes que pueden ocasionar la pérdida de sus atributos, de manera eficaz y rentable, para aprovechar las ventajas de sus propiedades.

CARGAS DE DISEÑO: VERTICALES, POR VIENTO Y POR SISMOS Cargas de diseño: La magnitud de las cargas permanentes y sobrecargas, por ejemplo las cargas de peso propio se determinan a través del peso de los materiales, computando volumen y densidad, utilizando tablas de especificación del fabricante, etc. Los valores de densidades y sobrecargas en general están especificados. Por viento: El viento es el desplazamiento de masas de aire debido a la existencia de zonas con diferencias de presión atmosférica, que se originan en calentamientos

desiguales por el sol. La energía cinética se transforma en energía de presión. La carga debida al viento en esencia es una carga de tipo dinámico, pero bajo determinadas circunstancias puede ser transformada en una carga de tipo estático, una presión. Esta es una función de la velocidad al cuadrado. Son de escasa importancia en las construcciones bajas, pero importantes en las altas, de bajo peso propio, y muy importante en las estructuras metálicas. La fuerza del viento aumenta con la altura, y disminuye con la rugosidad del terreno. Por sismo: 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, los más importantes por los efectos que producen son los horizontales. Cuando una estructura es sometida a un movimiento sísmico lo que ocurre es que se producen vibraciones o movimientos oscilatorios de la base, que son totalmente aleatorios. Es importante notar que si bien el sismo genera esfuerzos horizontales como el viento, las acciones resultantes sobre una estructura son completamente

distintas,

viento

produce

una

acción

que

depende

fundamentalmente de la superficie expuesta, mientras que la carga sísmica sería mucho mayor en aquella que tiene mayor masa, además en este caso interesan las características dinámicas de la estructura, su rigidez, grado de amortiguamiento, etc. Cargas verticales: Durante un sismo sobre la estructura, además de las fuerzas horizontales ya descritas, también actúan fuerzas verticales y torsores, estas en magnitud son muy inferiores y no se consideran perjudiciales para las estructuras, por tanto en la práctica se considera la más desfavorable, que son las horizontales, que pueden comprometer la integridad de la edificación.

MADERA Es un material duro y resistente que se produce mediante la transformación de los árboles, es el material de construcción más ligero, resistente y fácil de trabajar, es

un recurso forestal disponible que se ha utilizado durante mucho tiempo como material de construcción. La madera es uno de los elementos constructivos más antiguos que el hombre ha utilizado para la construcción de sus viviendas y otras edificaciones.

TIPOS DE MADERA. Aunque existen muchos tipos de madera, sólo unas pocas poseen las características aconsejables para ser utilizadas a nivel industrial. La madera presenta muchísimos tipos de clasificaciones ya que es un material con una gran variedad de propiedades, usos o procedencias. Entre estas formas de clasificar la madera la más extendida es la referente a sus características de dureza. Así podemos englobarlas todas en dos grandes grupos: Las maderas blandas y las maderas duras. Maderas Blandas: Provienen de árboles de crecimiento rápido, algunas de las más utilizadas son: pino, álamo, olmo, ciprés, abeto, etc. El termino blanda no equivale siempre a madera menos resistente; algunas pueden serlo y otras no tanto. En realidad, se refiere a que son más fáciles de trabajar y mucho más dúctiles. Estos tipos de maderas son las más ligeras, baratas y las más habituales. Tienen una durabilidad mucho menor que las duras y al ser tratadas producen muchas más astillas. Entre las más usadas tenemos: Maderas Duras: Son más caras y normalmente más resistentes. Se extrae de los árboles de crecimiento lento. Trabajar con este tipo de madera es más complicado porque son menos lisas y tienen más irregularidades, sin embargo, darles forma con máquina suele ser más sencillo. Las maderas duras son las utilizadas para la construcción. Tienen un tratamiento más complicado, pero un mejor poder visual, dureza y resistencia al paso

del tiempo. Los principales tipos de madera dura son el roble, el nogal, el cerezo, el castaño, la caoba, el cedro y el haya, entre otros.

PROPIEDADES DE RESISTENCIA Y ELASTICIDAD Resistencia: Las propiedades mecánicas de la madera determinan su capacidad para resistir fuerzas externas. Frente a la acción de una carga tiene un comportamiento. Resiste tensiones que definen un rango de comportamiento apropiado para la conformación de elementos estructurales.

Según sea el plano o dirección que se considere respecto a la dirección longitudinal de sus fibras y anillos de crecimiento, el comportamiento mecánico del material presenta resultados dispares y diferenciados. Para tener una idea de cómo se comporta, la madera resiste entre 20 y 200 veces más en el sentido del eje del árbol, que en el sentido transversal. Debido a este comportamiento estructural tan desigual, se establecen tres ejes de estudio: Eje tangencial, eje radial y eje axial o longitudinal

Elasticidad: Es la propiedad que tiene un material para resistir la deformación al ser solicitado por fuerzas externas. En el caso de la madera los valores del módulo de elasticidad varían en cantidades significativas en las distintas especies y de acuerdo con el grado de humedad.

COMPORTAMIENTO AL SER SOMETIDAS A CARGAS SIMPLES Y CARGAS COMBINADAS El conocimiento de cómo reaccionará la madera al ser exigida, se obtiene a través de la experimentación, mediante ensayos que se aplican al material y que determinan los diferentes valores de esfuerzos a los que puede estar sometida.

Compresión paralela a las fibras: Es la resistencia de la madera a una carga en dirección paralela a las fibras, se realiza en columnas cortas para determinar la tensión de rotura, tensión en el límite de proporcionalidad y módulo de elasticidad.

Compresión normal a las fibras: Es la resistencia de la madera a una carga en dirección normal a las fibras, aplicada en una cara radial, determinando la tensión en el límite de proporcionalidad y tensión máxima.

Flexión estática: Es la resistencia de la viga a una carga puntual, aplicada en el centro de la luz, determinando la tensión en el límite de proporcionalidad, tensión de rotura y el módulo de elasticidad.

Cizalle: Es la medida de la capacidad de la pieza para resistir fuerzas que tienden a causar deslizamiento de una parte de la pieza sobre otra.

Tracción paralela a las fibras: Es la resistencia a una carga de tracción en dirección paralela a las fibras.

Tracción normal a las fibras: Es la resistencia que opone la madera a una carga de tracción en la dirección normal a las fibras. Según la posición del plano de falla con respecto a los anillos de crecimiento, se puede distinguir la tracción normal tangencial y la tracción normal radial.

CLASIFICACIÓN DE MIEMBROS Y ESTRUCTURAS DE MADERA La clasificación de las maderas estructurales de acuerdo a la NSR-98 se hace en función de la densidad básica. El grupo A corresponde a las maderas de mayor resistencia, con densidades en el rango de 710 a 900 kg/m.

El grupo B corresponde al intermedio, con densidades entre 560 y 700 kg/m. El grupo C es el de menor resistencia, con densidades entre 400 y 550 kg/m. Teniendo en cuenta que el peso de la madera varia con el contenido de humedad, se define la densidad básica como la relación entre la masa seca y el volumen húmedo de la muestra. Las especies de un mismo grupo se supone que reúnen individualmente las características del grupo, pero no siempre tienen características similares de trabajabilidad y durabilidad naturales. Puede decirse que para especies con densidades superiores a 800 kg/m3 la madera no requiere tratamientos preservadores.

NORMAS Y CRITERIOS DE DISEÑOS DE ESTRUCTURAS DE MADERA El diseño de elementos de madera y de los dispositivos de unión requeridos para formar estructuras, se llevará a cabo según los criterios de estados límites establecidos en las Normas Técnicas Complementarias sobre Criterios y Acciones para el Diseño Estructural, allí se fijan los requisitos que deben satisfacerse en cuanto a seguridad y comportamiento en condiciones de servicio. El diseño podrá efectuarse por medio de procedimientos analíticos o experimentales. En el diseño por métodos analíticos las acciones internas se determinarán considerando que los elementos estructurales y las estructuras tienen un comportamiento lineal elástico. Existen tablas que proporcionan valores especificados de resistencia y rigidez para los diferentes tipos de maderas estructurales. Una de las ventajas de la construcción con madera es su economía, sin embargo, la elección apropiada de materiales es la clave de una estructura eficiente y económica. En la norma existen valores de diseño para las condiciones de servicio, y además aclara que el diseñador tiene la responsabilidad de ajustar las condiciones de uso, es decir que el diseñador es el que finalmente determina los ajustes apropiados

de los valores de diseño para las específicas condiciones de carga a que se verá expuesta la estructura. Los métodos ayudan a diseñar los miembros estructurales en base a ciertos esfuerzos permisibles, lo que se conoce como Diseño de Esfuerzos Admisibles o Diseño de Esfuerzos de Trabajo.

CARGAS DE DISEÑO Las estructuras de madera, al igual que con otros materiales, deben diseñarse para resistir la aplicación de las cargas, según las definiciones siguientes: Cargas muertas: Esencialmente consisten en el peso propio de la edificación. En casos particulares, las cargas de servicio que son de aplicación continua en el tiempo (bibliotecas, depósitos etc.) se consideraran como muertas para el cálculo de las deformaciones diferidas. Cargas vivas: Consisten principalmente en cargas de ocupación del edificio, por tanto son las sobrecargas de servicio, que la estructura debe resistir conforme al uso de la misma. Cargas ambientales: Son principalmente las de granizo, nieve, ceniza, presión y succión de viento, sísmicas y de empujes de suelo. Esfuerzos Admisibles: Para el diseño estructural deberá usarse los esfuerzos admisibles, porque son consecuencia de un proceso de ensayos con maderas. Los valores indicados están respaldados por un numero grande de repeticiones lo cual le da confiabilidad. Los elementos estructurales deben diseñarse para que los esfuerzos resultantes de la aplicación de las cargas de servicio, sean menores o iguales a los esfuerzos admisibles del material. Paralelamente se deben calcular o evaluar las deformaciones en los elementos con la aplicación de las cargas de servicio, estas deformaciones deben ser menores Además

iguales

a las deformaciones admisibles.

deben tomarse en cuenta las deformaciones diferidas debido a cargas

permanentes, para que la deformación total sea adecuada.

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE MADERA Los elementos estructurales de madera deben ser resistentes a la compresión y a la flexión, en el primero de los casos tendremos las columnas, 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 de 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 separadores 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 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 y esto dependerá de la carga, la sección y la longitud que se le dé 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 a la columna o cualquiera de sus componentes, independientemente de que se haya calculado para un eje mayor o menor. VENTAJAS DE LA MADERA - La madera es un material estructural ecol ógico, 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 cas o 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. - 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

madera es

posible

realizar

construccion es

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.

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 CONSTRUIDAS CON MADERA -En el corazón de Zúrich, el grupo mediático Tamedia ordenó la construcción de un edificio de madera de siete pisos, el más grande que se haya edificado nunca en ese material. Su autor, el arquitecto japonés Shigeru Ban, también conocido por sus obras en cartón. Aunque fue elegido sin concurso, el proyecto de Shigeru Ban debía cumplir con tres condiciones: un ambiente de trabajo agradable, durabilidad y un bajo presupuesto. -Templo Horyu-ji – Japón. Este templo fue construído 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. - 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. - 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. - Stavkirke: Es un tipo particular de templos cristianos medievales construido de madera, anteriormente eran comunes en la Europa del Norte pero en el presente confinados casi exclusivamente en Noruega. Las más antiguas tienen edades superiores a los 800 años. Su característica particular es su técnica de construcción, que consiste en un armazón de madera formado de gruesos postes circulares, sostenidos por espigas a un marco cuadrado de soleras de madera, que a su vez se halla asentado sobre cimientos de roca, protegiendo a la madera de la humedad. La técnica le confiere, además de resistencia a las condiciones climáticas, estabilidad y rigidez. La stavverk es descendiente de las desaparecidas iglesias de postes, construcciones de técnica más sencilla, aunque en ocasiones bastante similares a las propias stavkirke. En la actualidad, quedan en pie 28 stavkirke medievales en Noruega, una en Suecia y una más en Polonia (esta última de origen noruego). Entre las más conocidas figuran la Iglesia de Borgund, de espectacular diseño y la mejor representante del género, y la Iglesia de Urnes, probablemente la más antigua y un descollante ejemplo del arte decorativo nórdico, declarada Patrimonio de la Humanidad por la Unesco.

FALLAS EN UNA CONSTRUCCIÓN DE MADERA Al igual que en edificaciones con materiales tradicionales, las construcciones con madera pueden presentar algunos inconvenientes, entre ellos tenemos:

Roturas locales: En algunas ocasiones se pueden encontrar piezas aisladas partidas entre los parecillos de una cubierta o en las viguetas, dentro de un conjunto en buen estado y sin deformaciones notables. En estos casos, es muy probable que el fallo se deba a un defecto exagerado (normalmente un nudo o grupo de nudos en el vano central de la pieza) que disminuye en alto grado la calidad de la madera puntualmente. Si no es un defecto extendido y no existen grandes deformaciones en el resto de las piezas, no resulta preocupante. Arriostramiento insuficiente: Los defectos de arriostramiento pueden hacerse relevantes en estructuras compuestas por pilares y formas de cubierta, sobre todo si son de más de una planta. Una estructura que no cuente con el necesario arriostramiento fallará si no encuentra elementos no estructurales que puedan servirle de apoyo. A veces puede que exista un sistema de arriostramiento de resistencia suficiente pero con rigidez escasa, lo que hace prácticamente inútil su misión. Fendas de secado y revirado de las piezas: Las fendas de secado en la madera de gran escuadría son inevitables. La contracción transversal de la madera de coníferas es del orden del 0,20 % por cada grado de humedad. Esto quiere decir que una madera que pase de la condición de verde (por encima del 30 % de contenido de humedad) a un 10 % en condiciones secas de interior, sufrirá una merma del orden del 4 % de sus dimensiones transversales. En una madera enteriza (que contenga el corazón de la pieza en el centro de la sección) la diferencia de contracción en la dirección radial y tangencial provoca un inevitable fendado en las caras de la pieza que para el caso anterior se puede estimar en un 2 % en cada cara. Es decir, una sección de 200 x 200 mm tendrá fendas en cada cara de al menos unos 4 mm de grueso.

UNIONES DE ELEMENTOS EN CONTRUCCIONES DE MADERA La estabilidad de las estructuras de madera depende fundamentalmente de la capacidad de las uniones, la predicción del comportamiento de ellas es muy compleja por lo que los diseños se basan en normas obtenidas a partir de ensayos experimentales. Las uniones más usadas en nuestro medio son con puntillas y pernos. Las uniones constituyen puntos críticos, ya que a veces no se dedica la misma atención que al resto del dimensionado de la estructura. Es importante revisar los detalles constructivos de las uniones para detectar si existen signos de aplastamientos localizados sobre los elementos de fijación; normalmente estos fallos se despejan al comienzo de la vida útil de la estructura. También se pueden encontrar roturas en las zonas de ensambles de las piezas. La estructura sufre unas deformaciones añadidas debidas a las deformaciones elásticas, que son consecuencia de los deslizamientos que se producen en las uniones.

CURADO DE LA MADERA Es el proceso de remoción de humedad de la madera verde (piezas recién cortadas), que se efectúa de dos maneras: secada al aire exponiendo la madera a aire más seco durante un largo periodo de tiempo, o secada al horno calentándola para expulsar su humedad. La madera curada es en general más rígida, más fuerte y menos propensa a cambiar de forma. Existen varios métodos que se usan en la preservación de la madera, el preservante se aplica por medios mecánicos. Son inversiones costosas donde se requiere una gran producción que justifique la inversión realizada, pero que garantiza una efectiva protección de la madera, estos métodos se hacen bajo condiciones que pueden controlarse fácilmente. Entre los procedimientos más utilizados se encuentran los denominados de Célula Llena y Célula Vacía. METODO BETHELL: Es uno de los métodos más antiguos (1938), por John Bethell, consiste en introducir la madera dentro del cilindro de tratamiento el cual es

cerrado herméticamente, seguidamente, se pone en funcionamiento una bomba de vacío de modo de extraer el aire del cilindro, para poder introducir el líquido preservador de un modo general; El proceso Bethell es de célula viva. METODO LOWRY: Existen dos procesos denominados de Lowry y Rueping, con ellos se pretende preservar la madera lo más profundamente posible pero con absorción relativamente baja del preservante.

MANTENIMIENTO DE LA MADERA El mantenimiento debe ser planificado, de manera que el esfuerzo sea minimizado. Existen dos tipos de mantenimiento: el preventivo y el correctivo, que no aumentan sino que mantienen el valor del edificio. Preventivo: comprende las acciones de carácter periódico y permanente a través del tiempo, que permiten anticipar el deterioro de los elementos que constituyen la infraestructura, producto del uso. Permiten su operación continua, confiable, segura y económica. Correctivo: implica las acciones de carácter puntual en partes, piezas, materiales, y en general,

de los elementos que constituyen la planta física,

deteriorada por el agotamiento de su vida útil u otros factores externos. Permite su recuperación, restauración o renovación. Toda edificación de madera aunque esté bien construida requiere de revisiones, ajustes y reparaciones durante su existencia. Al poco tiempo de construida probablemente debe ser necesario arreglar fisuras en las uniones, desajustes de puertas y ventanas y apretar tornillos o tuercas de pernos para corregir los desajustes debidos al asentamiento del terreno y a la acomodación de la madera a la humedad del ambiente. Posteriormente debe ser necesario efectuar revisiones periódicas y ejecutar los arreglos necesarios. a) Reclavar los elementos que por la contracción de la madera,

por vibraciones o por cualquier otra razón se hayan desajustado y apretar las tuercas en uniones hechas con pernos y tornillos. b) Si se encuentran roturas, deformaciones o podredumbres en las piezas estructurales, se debe dar aviso al constructor. c) Repintar las superficies deterioradas por efectos del viento, de la humedad y del sol. d) Si la madera ha sido tratada con inmunizantes colocados con brocha, aplicar un nuevo tratamiento con la periodicidad y las precauciones que recomienda el fabricante del producto que se use. e) Revisar los sistemas utilizados para evitar las termitas aéreas y subterráneas. f) Fumigar por lo menos una vez al año para evitar la presencia de insectos domésticos y ratas. g) Mantener las ventilaciones de áticos y sobre cimientos sin obstrucciones. h) Inspeccionar posibles humedades que puedan propiciar el crecimiento de hongos y eliminar las causas. i) Limpiar y si es necesario, arreglar canales y desagües de los techos. j) Verificar la integridad de la instalación eléctrica. k) Verificar los sistemas especiales de protección contra incendios cuando existan. l) En caso de construcciones sobre pilotes, se deben revisar el apoyo homogéneo de la estructura, su nivelación y el estado de ellas.

Ejercicio Sea una columna de planta de un edificio acorticado cuyo uso está destinado a viviendas, para obtener el valor de mayoración de cargas sometida a las diferentes cargas de servicios (Factor capítulo 7 de las Normas sismo-resistente) carga permanente 62Ton, cargas variables 04Ton, cargas por viento 18Ton, Sx=45Ton; Sy=30Ton; SH=27Ton.

Formulas I. 1.4 × Cp II. 1.2 × Cp +1.6 × Cv +0.5 × Cvt

III. 1.2× Cp+ 1.6 × Cvt 0 + 0.5 × Cv IV. 1.2 × Cp + 1.3 × w +0.5 × Cv + 0.5 Cvt 0 V. 0.9 × Cp ± 1.3 × w VI. 1.2 × Cp + ɤ ×Cv ± S VII. 0.9 ×Cp ± S VIII. 1.2 × Cp + ɤ × Cv + Sh × Ω0 IX. 0.9 × Cp ± Sh × Ω0

Datos: Cp= 62 Ton Cv= 04Ton w= 198Ton Sx= 45 Ton

Sy= 30Ton Sh= 27 Ton Ω0 = 3 ɤ = 25% Uso vivienda S= Sx + Sy= 45Ton + 30Ton= S= 75Ton

I. 1.4 × 62Ton= 86.8 Ton II. 1.2 × 62Ton +1.6 × 04Ton +0.5 × Cvt 0= 80.8Ton III. 1.2× 62Ton + 1.6 × Cvt 0 + 0.5 × 04 Ton= 76.4 Ton IV. 1.2 × 62 Ton + 1.3 × 18 Ton + 0.5 × 04Ton + 0.5 Cvt 0= 99.80 Ton V. 0.9 × 62Ton + 1.3 × 18Ton= 79.2Ton 0.9 × 62Ton ˗ 1.3 × 18 Ton= 32.4 Ton VI. 1.2 × 62Ton + 25% × 04Ton + 75Ton= 150.4 Ton 1.2 × 62Ton + 25% × 04Ton ˗ 75= 0.4 Ton VII. 0.9 ×62 Ton + 75 Ton= 130.8 Ton 0.9 ×62 Ton ˗ 75 Ton= ˗19.2 Ton VIII. 1.2 × 62 Ton + 25% × 04 Ton + 27 Ton × 3= 156.4 Ton 1.2 × 62 Ton + 25% × 04 Ton - 27 Ton × 3= ˗5.6 Ton IX. 0.9 × 62Ton + 27 Ton × 3= 136.8 Ton 0.9× 62Ton ˗ 27 Ton × 3= ˗25.2 Ton

CONCLUSIÓN . Los aceros y la madera son en sí mismos materiales resistentes y de mucha durabilidad. Es necesario llevar a cabo con regularidad algunas tareas para mantener sus buenas condiciones, y que de este modo, no se vean comprometidas sus bondades. El acero estructural puede laminarse en forma económica en una gran variedad de formas y tamaños sin cambios apreciables en sus propiedades físicas. Generalmente los miembros estructurales más convenientes son aquellos con grandes momentos de inercia en relación con sus áreas. Los perfiles I, T y L tienen esta propiedad. Las propias características de la madera y el acero componen sus ventajas y desventajas, y los convierten materiales muy versátiles en los procesos constructivos, permitiéndonos traer a la realidad imaginación.

grandes ideas de diseño, que desafían a la

ANEXOS

Perfil de acero

Porche de madera

Casa de madera

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