Acero y madera by josegem

REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION SUPERIOR U.P.T DEL NORTE DE MONAGAS “LUDOVICO SILVA” CARIPITO EDO MONAGAS

ACERO Y

MADERA

Autores: Escandón José V-23.895.126 Palma Yuneixy V-21.499.065 López Magdiel V-1650097 Celinton Josué V- 0829859 Asesor: ING. Kenia Phillips Materia: Acero y Madera 4to Año Caripito, Marzo de 2015 INDICE

Pág. .

HISTORIA DEL ACERO ESTRUCTURAL.

. 6-7

.7-11

.11-15

.15-17

.17-18

ACERO CUANDO ES SOMETIDO A CARGAS .

.18-20

CURADO DEL ACERO.

.20-22

INTRODUCCIÓN

ACERO.

PRIMERAS EDIFICACIONES DE ACERO EN EL MUNDO Y VENEZUELA .

EDIFICACIONES MÁS IMPORTANTES EN ACERO. FALLAS EN EDIFICACIONES DE ACERO. CLASIFICACION DE MIEMBROS Y ESTRUCTURAS DE ACERO

PROPIEDADES Y COMPORTAMIENTO DEL

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE ACERO

.24-25

TIPOS DE ACERO .

.25-28

NORMAS Y CRITERIOS DE DISEÑO PARA EL ACERO. .

.22-24

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ACERO ESTRUCTURAL.

.28-30

PROCESO CONSTRUCTIVO DEL ACERO.

.30-35

PERFILES Y TIPOS.

.35-38

ALEACIONES DEL ACERO

. .

.38-40

CARGAS DE DISEÑO.

.40-41

.41-42

MANTENIMIENTO DEL ACERO ESTRUCTURAL. TIPOS DE DE MADERA. .

. .

.43-44

ELÁSTICAS DE LA MADERA. .

.44-46

.46-47

.47-49

. .

.50-51

ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE MADERA.

.51-52

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA MADERA.

. .

.52

PROPIEDADES RESISTENTES Y

COMPORTAMIENTO DE LA MADERA CUANDO ES SOMETIDA A CARGAS SIMPLES Y COMBINADAS. CLASIFICACIÓN DE MIEMBRO Y ESTRUCTURAS DE MADERA. . NORMAS Y CRITERIO DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE MADERA. CARGAS DE DISEÑO.

.49-50

PRIMERAS EDIFICACIONES EN MADERA.

EDIFICACIONES MÁS IMPORTANTES DE MADERA.

.52-55

.56-57 . 58

FALLAS DE LAS EDIFICACIONES DE MADERA

UNIONES DE MADERA.

.58-60

CURADO DE LA MADERA.

.60

CONCLUSIÓN

.61

BIBLIOGRAFIA

.62-63

INTRODUCCION Es el material estructural más usado para construcción de estructuras en el mundo. Es fundamentalmente una aleación de hierro (mínimo 98 %), con contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeñas cantidades de minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fósforo, azufre, sílice y vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie. Es un material usado para la construcción de estructuras, de gran resistencia, producido a partir de materiales muy abundantes en la naturaleza. Es relativamente barato de fabricar y es el material más fuerte y más versátil disponible para la industria de la construcción. El acero al ser usado en estructuras posee ciertas características, propiedades, ventajas, desventajas, y se rige por determinados criterios o normas para su diseño y montaje, lo cual todo profesional en la materia o futuro ingeniero debería saber ya que como antes se menciona el acero es el material más usado para la construcción por lo que representa la actualidad en las obras de construcción. En la siguiente investigación se abarcan datos importantes acerca del acero, además de, obras importantes y antiguas, tipos de perfiles, entre otros temas. La madera es un material orto trópico encontrado como principal contenido del tronco de un árbol. Los árboles se caracterizan por tener troncos que crecen cada año y que están compuestos por fibras de celulosa unidas con lignina. Las plantas que no producen madera son conocidas como herbáceas. Como la madera la producen y utilizan las plantas con fines estructurales es un material muy resistente y gracias a esta característica y a su abundancia natural es utilizada ampliamente por los humanos, ya desde tiempos muy remotos. La madera tiene características muy convenientes para su uso como material estructural y como tal se ha empleado desde los inicios de la civilización. Al contrario de la mayoría de los materiales estructurales, tiene resistencia a tensión superior a la de compresión, aunque esta última es también aceptablemente elevada. Su buena resistencia, su ligereza y su carácter de material natural renovable constituyen las principales cualidades de la madera para su empleo estructural.

1) ACERO.

Aleación de hierro con pequeñas cantidades de carbono y que adquiere con el temple gran dureza y elasticidad. El Acero estructural es 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.

2) HISTORIA DEL ACERO ESTRUCTURAL

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 góticos y el 6

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. Recién comenzado el siglo XIX, 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.

3) PRIMERAS EDIFICACIONES DE ACERO EN EL MUNDO Y VENEZUELA Ironbridge. El puente fue construido en 1779 para unir la ciudad de Brosely con el pequeño pueblo minero de Madeley y el creciente centro industrial de Coalbrookdale.

Puente de las Artes. Construido de 1801 a 1804, fue el primer puente de acero de la capital francesa

El Metropolitan Life Insurance Tower. Se encuentra ubicado en el número 1 de la Avenida Madison. Fue construido para la compañía de seguros Metropolitan Life Company. En el año 1907, por los arquitectos americanos Napoleon Le Brun e hijo, tiene 213 metros de altura y cincuenta plantas.

Home Insurance Buildin.g Fue un edificio construido en 1885, en Chicago, Illinois, USA y derribado en 1931, obra del arquitecto William Le Baron Jenney. El edificio Fue el primer rascacielos construido en el mundo usando el acero estructural. Edificado entre los años 1884 y 1885.

La Torre Eiffel. Inicialmente nombrada torre de 300 metros es una estructura diseñada por Maurice Koechlin y Émile Nouguier y construida por el ingeniero francés Gustave Eiffel en París en 1889.

En Venezuela se Encuentran.

El puente de Angostura, sobre el río Orinoco en la región de Guayana Al momento de su finalización era el noveno puente colgante del mundo. Su construcción comenzó el 19 de diciembre de 1962, y fue inaugurado el 6 de enero de 1967 por el presidente Raúl Leoni.

Puente sobre el río Caripe, Estructura construida en la década de 1940 para permitir la comunicación entre las dos mitades de la ciudad de Caripito, dividas por el río Caripe. Es una estructura completamente de acero en el mismo estilo de los llamados puentes de guerra.

4) EDIFICACIONES MÁS IMPORTANTES EN ACERO.

El edificio Empire State es un rascacielos situado en la intersección de la Quinta Avenida y West 34th Street, en la ciudad de Nueva York, Estados Unidos. Su nombre deriva del apodo del Estado de Nueva York. Fue el edificio más alto del mundo durante más de cuarenta años.

La Torre

Kuala

Lumpur

una

estructura

localizada

en Kuala

Lumpur construida en 1995. Es utilizada para la telecomunicación y con los 421 m de altura que alcanza su antena, se le considera como una de las torres más altas del mundo

La Torre Eiffel. Inicialmente nombrada torre de 300 metros es una estructura diseñada por Maurice Koechlin y Émile Nouguier y construida por el ingeniero francés Gustave Eiffel en París en 1889. 12

El Burj Al Arab es un hotel de lujo con una altura de 321 metros, siendo el cuarto hotel mรกs alto de todo el mundo.

Las Torres Petronas situadas en Kuala Lumpur son las torres gemelas mรกs altas del mundo. Estas torres cuentan con una altura de 452 metros.

En Venezuela se Encuentran.

El puente General Rafael Urdaneta o puente sobre el Lago, como es llamado localmente, es un puente que cruza la parte más angosta del Lago de Maracaibo, en el Estado Zulia, al noroeste de Venezuela, y conecta la ciudad de Maracaibo con el resto del país. Su longitud es de 8.678,90 m y su ancho 19,4 m. Es una construcción mixta de Acero y Concreto.

El puente de Angostura sobre el río Orinoco en la región de Guayana Al momento de su finalización era el noveno puente colgante del mundo. Actualmente sigue siendo el más largo de América Latina. Tiene una longitud de 1.678,5 m y un ancho de 14,6 m

Puente Orinoquia, como fue bautizado el día de su inauguración convirtiéndose en la segunda estructura en ser levantada sobre el río Orinoco después del puente de Angostura. Es una de las obras de infraestructura más

importantes de la zona sur de Venezuela. Tiene una longitud de 3.156 m y su ancho es de 24,7 m.

5) FALLAS EN EDIFICACIONES DE 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 contraventeo.

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 determinada 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 deja de 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. La mayor parte de los metales al exponerse a medio ambiente sin protección reaccionan con los elementos de ese ambiente dando lugar así al fenómeno de corrosión el producto de la corrosión se deposita sobre el material y éste reduce su espesor. La corrosión se puede presentar en seco, a temperatura normal, la importante es la corrosión húmeda que se presenta en presencia de líquidos, normalmente agua. Los aceros resistentes a la corrosión son caros, por ellos se utilizan pinturas o compuestos asfálticos para protegerlos. La corrosión se acelera por la presencia de corrientes eléctricas y por el contacto entre metales de distinto potencial eléctrico en presencia de humedad. En todos los casos la clave contra los efectos nocivos de la corrosión, la palabra clave es el mantenimiento.

Fuego. Los edificios de acero cuyas condiciones externas e internas no permiten que en caso de incendio se alcancen grandes temperaturas (400° C) no requerirán en general ninguna protección y pueden considerarse resistentes al fuego. Para temperaturas grandes el acero debe aislarse terminantemente con resistentes al fuego. Para temperaturas grandes el acero debe aislarse terminantemente con materiales resistentes al fuego.

Sismo. Los sismos son movimientos convulsivos en el interior de la tierra y que generan una liberación repentina de energía que se propaga en forma de ondas provocando el movimiento del terreno. Pueden provocar daños en las estructuras como vigas, armaduras, columnas y fracturas de placas de cortante.

6) CLASIFICACIÓN DE MIEMBROS Y ESTRUCTURAS DE ACERO.

La estructura de acero es el armazón que le da forma a un edificio (Esqueleto), sostiene a un edificio, lo fija al suelo y hace que las cargas se transmitan a 19

éste, se clasifican en: Columnas, Vigas, Barras y Planchas. Los miembros estructurales se clasifican en Perfiles, los perfiles estructurales son piezas de acero laminado cuya sección transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o ángulo.

7) PROPIEDADES Y COMPORTAMIENTO MECÁNICAS DEL ACERO CUANDO ES SOMETIDA A CARGAS.

Son las propiedades que expresan el comportamiento de los metales frente a esfuerzos o cargas tendentes a alterar su forma. Un resumen de los diferentes tipos de cargas fundamentales a los que puede estar sometido cualquier estructura o maquina son: tracción, compresión, cortadura, flexión torsión pandeo y la combinación de esta.

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. Esta deformación se conoce como creep. Comportamiento del Acero sometido a 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

ser

sometido

esfuerzo

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 aun más la carga llegara a romperse la probeta. Elasticidad: capacidad de un cuerpo elástico para recobrar su forma a 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 mas 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 o la reducción de área porcentual que se produce.

8) CURADO DEL ACERO. Limpieza inicial El primer proceso de limpieza se lleva a cabo, generalmente, antes de que se entregue el edificio al propietario. Si se han protegido adecuadamente las partes de acero inoxidable, es posible que sólo sea necesario realizar una "Limpieza de mantenimiento" en el momento de la entrega. A menudo, una capa de plástico autoadhesivo protege las partes de acero inoxidable durante la fabricación, el transporte y el montaje. A pesar de que proporciona una excelente protección contra los daños y la suciedad, algunos plásticos se deterioran al exponerse a las radiaciones ultravioletas de los rayos del sol; esto puede hacer que el plástico no se desprenda con facilidad. Los plásticos autoadhesivos también pueden quedarse pegados a la superficie de acero inoxidable. En cuanto dejen de ser necesarios para ofrecer protección durante los procesos de instalación / construcción, los plásticos autoadhesivos protectores deben desprenderse, comenzando desde la parte superior del edificio y finalizando en la parte inferior. Las salpicaduras de mortero y cemento se pueden tratar con una solución que contenga una pequeña cantidad de ácido fosfórico. Aclare con agua (preferiblemente agua desionizada) y seque. El agua desionizada reduce el riesgo de dejar marcas de

agua. Las empresas especialistas en acabados ofrecen productos para este fin. Nunca se debe utilizar quita mortero o ácido clorhídrico diluido sobre el acero inoxidable. En el caso de que haya sido utilizado o de que haya caído un poco sobre el acero inoxidable, aclare con abundante agua fría. Limpieza de mantenimiento En aplicaciones exteriores como fachadas, la lluvia puede ser suficiente para limpiar con eficacia todas las acumulaciones de suciedad y otros depósitos, dependiendo del grado de exposición del alzado. Durante las tareas de limpieza regulares, se debe prestar especial atención a las zonas resguardadas para asegurar que se eliminan las acumulaciones de contaminantes llevados por el aire. Esto es muy importante en lugares industriales o marítimos donde las acumulaciones de cloruros o SOx transportadas por el aire pueden provocar corrosión localizada si éstas no se eliminan eficazmente. En aplicaciones interiores las marcas de dedos pueden ser un problema. Existe una gran cantidad de acabados para el acero inoxidable, muchos de los cuales están especialmente indicados para utilizarlos en zonas públicas muy frecuentadas. Seleccionar los acabados que son menos dados a mostrar las marcas de dedos en el proceso de diseño reducirá los esfuerzos y costes de limpieza durante la vida útil de un edificio terminado. Los acabados cepillados, que son una elección bastante extendida para los acabados de interiores, pueden mostrar las marcas de dedos en el período inmediatamente posterior a la instalación; sin embargo, la visibilidad de las marcas se hace menos evidente después de que se hayan realizado algunas operaciones de limpieza.

9) NORMAS Y CRITERIOS DE DISEÑO PARA EL ACERO.

AISI-SAE La norma AISI/SAE (también conocida por SAE-AISI) es una clasificación de aceros y aleaciones de materiales no ferrosos. Es la más común en los Estados Unidos. AISI es el acrónimo en inglés de American Iron and Steel Institute (Instituto americano del hierro y el acero), mientras que SAE es el acrónimo en inglés de Society of AutomotiveEngineers (Sociedad de Ingenieros Automotores). En 1912, la SAE promovió una reunión de productores y consumidores de aceros donde se estableció una nomenclatura y composición de los aceros que posteriormente AISI expandió. En este sistema los aceros se clasifican con cuatro dígitos. El primero especifica la aleación principal, el segundo indica el porcentaje aproximado del elemento principal y con los dos últimos dígitos se conoce la cantidad de carbono presente en la aleación. El sistema del ASTM (American Society for Testing and Materials) para metales consta de una letra (A para materiales ferrosos, B para materiales no ferrosos), seguido por un número arbitrario asignado de forma secuencial. Los estandares que pueden ser suministrados en unidades Métricas ASTM tienen un sufijo M. Por ejemplo: ASTM A 516 / A 516M-90 (2001) Grado 70 - corresponde a: Placas (Laminas) para recipientes a presión, de acero al carbono, de moderada y baja temperatura de servicio: • La "A" describe que es metal ferroso, pero lamentablemente no lo sub-clasifica como hierro fundido, acero al carbono, acero aleado o acero inoxidable. • 516 es un número secuencial, sin ninguna relación con las propiedades del metal. • La "M" indica que el estándar A 516M está escrito en las unidades del sistema Internacional SI (la "M" viene de la palabra "Métrico"), por lo tanto, conjuntamente A 516 / A 516M utiliza tanto pulgada-libra y unidades del SI. • El 90 indica el año de la adopción o la última revisión.

• (2001) El número entre paréntesis indica el año de su última aprobación. • El grado 70 indica la resistencia a la tracción mínima en ksi, 70 ksi o 70.000 psi ASTM A36 / A36M – 14 A1011 / A1011M Especificación para Acero, hojas y tiras, laminado en caliente, Carbón, estructural, de alta resistencia y baja aleación, de alta resistencia y baja aleación con Mejora Conformabilidad y ultra-alta resistencia A1018 / A1018M Especificación para Acero, hojas y tiras, de espesor pesados rollos, laminado en caliente, Carbón, Comercial, Dibujo, estructural, de alta resistencia y baja aleación, de alta resistencia y baja aleación con Mejora Conformabilidad y ultraalta resistencia A27 / A27M Especificación para Acero Castings, Carbón, de aplicación general A307 Especificación para acero al carbono Tornillos, pernos y varilla roscada 60 000 PSI de fuerza de tracción A325 Especificación para Tornillos Estructurales, Acero, tratados térmicamente, 120/105 ksi tracción mínima fuerza A325M Especificación para pernos estructurales, de acero, con tratamiento térmico 830 MPa a la tracción mínima de fuerza (métrico) A500 Especificación para conformado en frío-soldados y sin costura de acero al carbono estructural Tubing en las Rondas y Formas A501 Especificación para Hot-Formado soldados y sin costura de acero al carbono estructural Tubing A502 Especificaciones para los remaches, acero, estructuras A563 Especificación para carbono y aleaciones de acero Tuercas A563M Especificación para carbono y acero de aleación Nuts (métrico) 25

A6 / A6M Especificación de requisitos generales para Bares estructural de acero laminado, placas, Formas, y láminas de acero A668 / A668M Especificación para Acero Forjado de carbono y de aleación, para el general Uso industrial F1554 Especificaciones para tornillos de anclaje, de acero, 36, 55, y la fuerza de rendimiento de 105 ksi F568M Especificación para carbono y aleaciones de acero roscada exteriormente métricas sujetadores (métrico)

10) ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE ACERO.

Elementos lineales: •

Verticales,

comprimidos

rectos: Columna (sección

circular)

o pilares (sección poligonal), pilote (cimentación). •

Horizontales,

flexionados

rectos: viga o arquitrabe, dintel, zapata

corrida para cimentación, correa de sustentación de cubierta. •

Diagonales y rectos: Barras de arriostramiento de cruces de San Andrés, barras diagonales de una celosía o entramado triangulado, en este caso los esfuerzos pueden ser de flexión tracción dominante o compresión dominante.

•

Flexionados y curvos, que corresponden a arcos continuos cuando los esfuerzos se dan según el plano de curvatura o a vigas balcón cuando los esfuerzos son perpendiculares al plano de curvatura.

Elementos bidimensionales: •

Horizontales, flexionados y planos, como los forjados, las losas de cimentación, y las plateas o marquesinas.

•

Verticales, flexionados y planos, como los muros de contención.

•

Verticales, comprimidos y planos, como los muros de carga, paredes o tabiques.

•

Flexionados y curvos, como lo son las láminas de revolución, como los depósitos cilíndricos para líquidos.

•

Traccionados y curvos son las membranas elásticas como las paredes de depósitos con fluidos a presión.

Elementos tridimensionales: •

Las ménsulas de sustentación

•

Las zapatas que presentan compresiones según direcciones cerca de la vertical al pilar que sustentan y tracciones en direcciones cerca de la horizontal.

11) 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, etc. Construcciones metálicas, puentes, estructuras, fachadas de edificios, puertas

metálicas, hormigoneras, grúas, palas excavadoras. Vagones ferrocarril, chasis de camiones, basculantes, cisternas, semirremolques. •

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: Barra de Acero cuya superficie presenta resaltos o corrugas que mejoran la adherencia con el hormigón, que forman estructuras de hormigón armado.

•

Acero Galvanizado: El Acero Galvanizado por inmersión en caliente es un producto que combina las características de resistencia mecánica del Acero y la resistencia a la corrosión generada por el Cinc.

Propiedades del Acero Galvanizado: •

Resistencia a la abrasión

•

Resistencia a la corrosión

Aplicaciones: El acero galvanizado se utiliza para la Edificación, Instalaciones Industriales, Grandes Estructuras, Automoción, Armaduras galvanizadas para hormigón, Agricultura y Ganadería, Equipamientos de Carreteras, Elementos de unión, Mobiliario Urbano, estructuras para el deporte y tiempo libre, Electricidad y comunicaciones, Transporte. •

Acero Inoxidable: Se denomina Acero Inoxidable a 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 28

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: Acero constituido por un mínimo

especificado

elementos

de aleación; el aumento de la proporción de carbono reduce su ductilidad y soldabilidad aunque aumenta su resistencia. •

Acero Aleado: Acero que 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: Tipo de acero cuyos 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: Acero que no ha sido desoxidado por completo antes de ser vertido en moldes; contiene muchas sopladuras pero no aparecen grietas.

•

Aplicaciones: El acero efervescente se emplea para grandes requisitos superficiales; suele usarse en perfiles, chapas finas y alambres.

•

Acero Estirado en frío: Acero sometido a un tratamiento especial mediante el cual se ha mejorado su límite elástico.

•

Acero Estructural: Acero laminado en caliente y moldeado en frío; se lo usa como elemento portante.

•

Acero Intemperizado: Acero de gran resistencia que desarrolla una capa de óxido sobre sus superficies cuando se lo expone a las lluvias y 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.

12) VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ACERO ESTRUCTURAL. 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 puentes 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 grandes cantidades se denomina tenacidad.

Otras ventajas importantes del acero 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 de prefabricar los miembros de una estructura.

•

Rapidez de montaje.

•

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

•

Resistencia a la fatiga.

•

Posible rehúso 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. Estas piezas son incombustibles, pero su resistencia reduce al contacto con el fuego a altas temperaturas como por ejemplo, los incendios. El acero es un buen conductor de calor de manera que estos sin protección pueden transmitir suficiente calor de sección a sección incendiando un edificio de manera adyacente, por lo tanto es recomendable 31

protegerlo con aislantes o acondicionar la construcción con un sistema de rociadores para que cumpla con los requisitos que exige el código de construcción de donde se localicé.

•

Susceptibilidad al pandeo.- Entre más largos y 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.

•

Fatiga: La resistencia del acero se puede reducir si exceden la carga sobre un área o también si tiene muchos cambies del tamaño de la fuerza de tención. Para evitar este defecto es necesario saber la carga máxima que soporta cada área y no sobre excediendo el peso al que ya se está estimado.

13) PROCESO CONSTRUCTIVO DEL ACERO.

Un proyecto resuelto a través del empleo de estructuras metálicas tiene de manera general las siguientes etapas: 1. Proyecto estructural (Diseño estructural) 2. Ingeniería de proyecto 3. Abastecimiento de materiales 4. Fabricación 5. Embarque 6. Montaje

7. Supervisión

ABASTECIMIENTO DE MATERIAL Es una de las etapas cuyo impacto se ve reflejado en tiempo y costo durante la ejecución del proyecto, de ahí la importancia de la comunicación entre los diseñadores, fabricantes y constructores de estructuras de acero. Los factores determinantes son: Existencia del material seleccionado Disponibilidad del mismo Tiempos de entrega Rutas de suministro Medios de transporte Lista de avanzada de materiales Son utilizadas para efectuar las compras de materiales. Se indican con el mayor detalle posible cantidades, dimensiones y tipos de los materiales que conformarán los diversos elementos de la estructura. FABRICACION A realizar en talleres especializados que cuenten con instalaciones y equipos adecuados y una cuidadosa selección de personal. Características Procesos industrializados modernos Control de calidad en cada operación Estructuras absolutamente terminadas y prefabricadas Etapas: Enderezado De preferencia en frío por medios mecánicos Aplicación de calor en zonas locales Trazo Se indican sobre el material los cortes que constituyen la forma o contorno del mismo Corte Mediante taladro, cizalla, sierra o soplete Con equipos guiados mecánicamente Con procesos automatizados (control numérico computarizado) Habilitado Se refiere a la preparación del material antes de ser sometido al siguiente proceso, garantizando que esté libre de impurezas, que puedan disminuir la eficiencia de la junta.

Armado Es el proceso que junta entre sí los varios elementos de que se compone una pieza Requiere de habilidades y conocimientos por parte del armador: Técnicas de armado Sujeción temporal de elementos Especificaciones de separación entre ellos Alineamiento y soldadura, entre otras. Soldadura Es el proceso que consiste en unir dos piezas de metal mediante la aplicación de calor intenso, presión o ambas, fundiendo los bordes del metal permanentemente. Pintura el objetivo de la pintura de taller es proteger el acero durante un periodo de tiempo corto y puede servir como base para la pintura final. Embarque el proceso que consiste en seleccionar las piezas previamente designadas por el orden marcado en el programa de embarque, cargando con ellas los transportes que llevarán esta carga a la obra. Características: Seguimiento de una secuencia lógica para entrega de material Conocimiento de las dimensiones y geometría de las piezas por enviar Programación de los transportes necesarios Conocimiento de las vías de comunicación entre la planta y la obra Conocimiento de los horarios en que es posible entregar el material Conocimiento de las restricciones viales para transportes de carga Manejo cuidadoso y con dispositivos apropiados para la carga del material Montaje la unión o ensamble ordenado en el sitio de la obra de los elementos estructurales prefabricados para formar una estructura completa. Etapas: Recopilación de información y antecedentes: Datos del cliente Contrato celebrado (alcances y sanciones) Localización de la obra Programa de obra Tonelaje de la obra Datos de la supervisión Planos de montaje

MONTAJE Conocimiento y evaluación de la obra: Identificación de accesos Áreas de desembarco de estructura. Áreas de almacenamiento de estructura Áreas disponibles para zona de oficinas y almacén Tomas de corriente eléctrica Determinación de horarios de desembarco Eliminación de obstrucciones para maniobras de montaje y desembarco Orden y avance de los trabajos de cimentación Planeación del montaje Reconocimiento topográfico del lugar Verificación del banco de nivel Verificación de distancia entre ejes Ratificación y en su caso rectificación la distribución de anclas y dados de cimentación Selección del método de montaje Los métodos usados en el montaje de estructuras de acero varían según: Tipo y tamaño de estructura Condiciones del lugar Disponibilidad del equipo Preferencia del montador Tiempo para la ejecución de la obra Dificultades de montaje Selección del equipo de montaje El equipo empleado para el montaje de una obra requiere del análisis de los siguientes puntos: Método de montaje empleado versatilidad, maniobrabilidad, capacidad de carga Velocidad de operación Seguridad para la realización de maniobras de montaje Economía Elaboración del programa de embarque Parte medular para el proceso de construcción de cualquier estructura metálica Sentido común, la experiencia del montador y la visualización de los posibles problemas para su montaje. Elaboración de una lista que involucra el orden y los tiempos en que deben de ser recibidas las piezas en campo. Montar con agilidad y seguridad, de manera que se pueda garantizar la ejecución ordenada e integral de la obra, entregando áreas terminadas.

Recepción y almacenamiento de estructura Debe de contar con un método que le permita registrar y organizar el material recibido. Debe de permitirle observar la desviación del programa original, así como la identificación de defectos en los elementos recibidos. Debe hacerse adecuadamente para evitar obstruir vías de tránsito y acceso, así como dobles maniobras. Debe hacerse con cuidado y limpieza verificación del programa de avance de obra Este es un método de control que nos permite identificar el cumplimiento de las expectativas planteadas o su desviación, para la toma oportuna de acciones preventivas o correctivas. SUPERVISION Es un proceso cuya finalidad es mantener el control de calidad, la seguridad y el correcto desarrollo de los trabajos para la ejecución de la obra. Características: Debe ser oportuna, ordenada, controlada y programada Requiere especial vigilancia en la geometría de la estructura Requiere del estricto cumplimiento de las normas que rigen cada proceso Se debe tener plena consciencia de la participación humana como constante de dicho proceso Es de vital importancia contar con un laboratorio externo además de la división interna dedicada a esta función Conexiones El diseño y la fabricación de las conexiones tiene por objeto la transmisión de cargas, fuerzas y momentos de manera eficiente y segura. Soldadas Sencillas y económicas Requieren menos trabajo en taller Mayor supervisión en obra Mano de obra calificada Dificultad en la inspección visual Aplicación de calor durante el proceso Atornilladas Proceso en frío

Rápida instalación Menor mano de obra especializada Facilidad en la inspección visual Reposición de piezas dañadas Requiere de precisión en la fabricación de las conexiones Manejo de piezas pequeñas Vigilancia y organización en almacén tanto de obra como de planta

14) PERFILES Y TIPOS. El Perfil de acero estructural, tamaño, composición, fuerza, almacenamiento, etc. Está regulada en los países más industrializados, sus nombres varían en América y Europa. Los tipos de perfil de acero estructural más comunes son: •

Perfil HEB:

Es un perfil muy usado en construcción, se utiliza para columnas, pilotes, vigas, refuerzo y otros usos de gran resistencia.

•

Perfil tipo U o Canal

El perfil tipo U o canal como su nombre lo indica es en forma de canal o C, se utiliza para vigas y columnas que se unen y sueldan, en usos de rendimiento medio.

•

Perfil angular o ángulos

Puede ser de lados iguales o desiguales, se utiliza en dinteles, columnas, vigas de rendimiento, estructuras secundarias.

•

Tubo de Acero circular

La tubería hueca circular de acero se utiliza preferiblemente para columnas.

•

Tubo de acero cuadrado sección hueca

Estas secciones cuadradas o rectangulares se utilizan con mayor frecuencia como columnas, pero también puede ser utilizado como vigas, abrazaderas y en otros usos.

•

Placas de acero estructural

Se trata de piezas planas de acero estructural, cortadas a medida. En general tienen entre 1/8” a 6” de espesor. Se utiliza en bases de columnas, vigas y columnas hechas a medida, piezas de conexión (es decir, las placas de refuerzo, placas de soldadura, etc.), así como cualquier otra aplicación donde el tamaño no es estándar y son medidas muy especificas.

•

Perfiles de Corte

Normalmente son las secciones de ala ancha de un perfil HEB o IPE, que se cortan por la mitad para formar una sección “T”. Se utiliza para dinteles, vigas, tirantes y columnas. •

Perfiles ECO Z

El PERFIL ECO Z es un producto conformado en frío y fabricado con acero de alta resistencia mecánica, según la norma ASTM (American Society for Testing and Materials) A570 grado 50 presentando un esfuerzo de fluencia de 3.515 Kgf/cm² (como valor mínimo). El PERFIL ECO Z tiene una aplicación específica como correa de techos en edificaciones de cubiertas livianas, donde la acción principal es la del viento. Se recomienda el uso de Perfil ECO Z en techos para: Instalaciones Industriales, Instalaciones Agrícolas, Instalaciones Deportivas, Centros Comerciales, Escuelas, Hospitales y Cerramientos de fachadas.

15) ALEACIONES DEL ACERO Todos los aceros contienen además del carbono otros elementos químicos que en parte son debidos al proceso de producción adoptado, o que le han sido agregados para obtener determinadas propiedades en su aplicación. Los elementos químicos que intervienen en una aleación del acero son: hierro, carbono, manganeso, silicio, columbio, níquel, azufre, fósforo, etc. •

Hierro (Fe): El hierro es el elemento simple más importante en el acero, y comprende aproximadamente el 95% de su composición. Los aceros con un porcentaje bajo de hierro no se clasifican como “estructurales”.

•

Carbono (C): Después del hierro, el carbono es el elemento químico más importante en el acero. Un incremento del carbono aumenta la resistencia del acero y reduce su ductilidad y soldabilidad: los aceros estructurales usuales

típicamente tienen contenido de carbono que varía de 0.05 a 0.25%. Los aceros estructurales de hace más 40 años tenían contenido de carbono que variaba de 0.15 a 0.25%. Los aceros ASTM A36 y ASTM A7 son un ejemplo de estos tipos de acero. En los últimos cinco años se han desarrollado aceros con menor contenido de carbono. Estos son aleados para alcanzar la resistencia y ductilidad requeridas. Esto ha sido posible gracias a nuevos procesos de producción (arco eléctrico), técnicas de metalurgia y colada continua. El bajo contenido de carbono también mejora la soldabilidad.

•

Manganeso (Mn): El manganeso tiene efectos similares a los del carbono. Se usa en aceros estructurales en cantidades que varían de aproximadamente 0.5 a 1.7%.

•

Silicio (Si): El silicio es uno de los dos elementos desoxidantes más importantes del acero, lo que significa que es muy efectivo para remover oxígeno del acero durante el vaciado y proceso de solidificación. El contenido típico del silicio en aceros estructurales es menor de 0.4%, pero debe ser por lo menos 0.1%.

•

Columbio (Cb): El Columbio (llamado Niobio en Europa) se usa para mejorar la resistencia del acero. Tiene efectos similares a los del manganeso y vanadio, y frecuentemente se usa en combinación con el vanadio. Debido a los requisitos de soldabilidad, el C b se usa en cantidades menores de 0.05. (Ejemplo, el acero A572).

•

Níquel (Ni): El níquel es un agente poderosamente anticorrosivo, y también es uno de los elementos más importantes para aceros de alta tenacidad. El contenido de níquel generalmente varía entre 0.25 y 1.5%, dependiendo de los requisitos del acero.

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Azufre (S) y Fósforo (P): Ambos elementos son perjudiciales en la resistencia del acero, pero especialmente en la ductilidad y soldabilidad. El azufre promueve la segregación del acero. Por esta razón, el contenido de S y P se limita a no más de 0.04 a 0.05%. Los aceros de colada continua generalmente tienen un contenido de azufre de alrededor de 0.02 a 0.03%.

•

Cromo (cr). 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.

Aceros al cromo-níquel., 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 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.

16) CARGAS DE DISEÑO. CARGAS VERTICALES: Las cargas permanentes actúan con una magnitud constante y una posición fija durante todo la vida útil de la estructura. Se clasifican en: Cargas muertas o gravitatorias: Corresponden al peso propio de los elementos estructurales y además, los elementos no estructurales unidos a la estructura, tales como: vigas cielos rasos columnas rellenos en pisos dinteles acabados en general losas otros muros ventanas plomería Inst., Eléctricas y sanitarias. Cargas por empujes: Los empujes de suelos o agua en las paredes de los sótanos o los muros de contención de suelos en zonas de grandes desniveles. CARGAS DE VIENTO (W): CARGAS DE VIENTO el efecto del viento sobre una estructura depende de la densidad y velocidad del aire, del ángulo de incidencia del viento, de la forma y de la rigidez de la estructura y de la rugosidad de la superficie terrestre. Son cargas dinámicas pero se hacen aproximaciones usando cargas estáticas equivalentes. Se verifica por la acción de este sobre las superficies edificadas, que se traduce en una fuerza de empuje o succión, con escasa importancia en las construcciones bajas, importantes en las altas y muy importantes en las estructuras de bajo peso frente a su superficie expuesta. Eventos climáticos más importantes con relación al viento: HURACANES Y TORNADOS. TORNADOS. CARGAS DE SISMOS (S): son cargas dinámicas que también pueden ser aproximadas a cargas estáticas equivalentes. 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 más desfavorable que es la horizontal.

17) MANTENIMIENTO DEL ACERO ESTRUCTURAL. Bajo determinadas condiciones atmosféricas el acero sufre fenómenos de corrosión. Las formas de evitarla es mediante: •

Protección de las estructuras mediante Galvanización a fuego (por inmersión)

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Uso de aceros resistentes a la corrosión, denominados patinables, del tipo Corten o similares, con un contenido de cobre que forma una pátina (capa de óxido externa que inhibe la corrosión ulterior)

•

Mediante el uso de productos ya revestidos en zinc o zinc-aluminio: perfiles conformados en frío a partir de chapas galvanizadas, Corresponden a materiales de menor espesor relativo usado en construcciones livianas.

•

Aplicación de pinturas anti-óxido.

Fuego •

Entre los materiales que limitan la transferencia de calor se encuentran las pinturas intumescentes, mantos de lana de vidrio u otros materiales aislantes.

•

Así mismo complementan la protección contra el fuego los denominados elementos de protección activa, tales como rociadores.

1) TIPOS DE DE MADERA.

Se pueden hacer numerosas clasificaciones de la madera. La estructura de la madera es lo que determina la diversidad de los troncos y su utilización. Hay distintos tipos de madera que se distinguen: Por su dureza en relación con el peso específico. A este respecto las maderas pueden ser: Duras. Son las procedentes de árboles de crecimiento por lo que son más caras, y debido a su resistencia, suelen emplearse en la realización de muebles de calidad. Aquí tenemos ejemplos de maderas duras: Roble: Es de color pardo amarillento. Es una de las mejores maderas que se conocen; muy resistentes y duraderas. Se utiliza en muebles de calidad, parqué, entre otras. Nogal: Es una de las maderas más nobles y apreciadas en todo el mundo. Se emplea en mueble y decoración de lujo. Cerezo: Su madera es muy apreciada para la construcción de muebles. Es muy delicada porque es propensa a sufrir alteraciones y a la carcoma. Encina: Es de color oscuro. Tiene una gran dureza y es difícil de trabajar. Es la madera utilizada en la construcción de cajas de cepillo y garlopas. Olivo: Se usa para trabajos artísticos y en decoración, ya que sus fibras tienen unos dibujos muy vistosos (sobre todo las que se aproximan a la raíz. Castaño: se emplea, actualmente, en la construcción de puertas de muebles de cocina. Su madera es fuerte y elástica. Olmo: Es resistente a la carcoma. Antiguamente se utilizaba para construir carros. Blandas. Son las que proceden básicamente de coníferas o de árboles de crecimiento rápido. Son las más abundantes y baratas. Aquí tenemos ejemplos de maderas blandas:

Álamo: Es poco resistente a la humedad y a la carcoma. En España existen dos especies: El álamo blanco (de corteza plateada) y el álamo negro, más conocido con el nombre de chopo. Abedul: Árbol de madera amarillenta o blanco-rojiza, elástica, no duradera, empleada en la fabricación de pipas, cajas, zuecos, etc. Su corteza se emplea para fabricar calzados, cestas, cajas, etc. Aliso: Su madera se emplea en ebanistería, tornería y en carpintería, así como en la fabricación de objetos de pequeño tamaño. De su corteza se obtienen taninos. Alnus Glutinosa: Su madera se emplea en ebanistería, tornería y en carpintería, así como en la fabricación de objetos de pequeño tamaño. De su corteza se obtienen taninos. Alnus incana: Su madera es blanda y ligera, fácil de rajarse. Es utilizada en tallas, cajas y otros objetos de madera. Carcoma: Insecto coleóptero muy pequeño y de color casi negro, cuya larva roe y talla la madera. Pino: es la madera más utilizada hoy en día debido a su precio, calidad y dureza. Su color oscila entre el amarillo y el blanquecino roble.

2) PROPIEDADES RESISTENTES Y ELÁSTICAS DE LA MADERA.

Dureza: Es la resistencia opuesta por la madera a la penetración o rayado. Interesa por lo que se refiere a la facilidad de trabajo con las distintas herramientas y en el empleo de la madera en pavimentos. Es mayor la dureza del duramen que la de la albura y la de la madera vieja que la de la joven.

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. 48

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. Fatiga: Llamamos límite de fatiga a la tensión máxima que puede soportar una pieza sin romperse. Hendibilidad: Propiedad que presenta la madera de poderse romper a lo largo de las fibras, por separación de éstas, mediante un esfuerzo de tracción transversal. Es una cualidad interesante cuando se trata de hacer leña, en cambio es perjudicial cuando la pieza ha de unirse por clavos o tornillos a otras adyacentes.

3) COMPORTAMIENTO DE LA MADERA CUANDO ES SOMETIDA A CARGAS SIMPLES Y COMBINADAS. Flexión como factor limitante del cálculo. Esto es debido a que se suelen utilizar mayoritariamente secciones rectangulares con una proporción del canto y el espesor no muy elevada y a que la madera presenta un

módulo de elasticidad bajo (aproximadamente entre 10 y 20 veces menor que el acero). Tracción y compresión perpendicular a las fibras. La madera es poco resistente si la carga se aplica perpendicularmente a las fibras. La resistencia a la tracción perpendicular suele ser de un 5,0% a un 1,4 % de la resistencia a la tracción paralela a las fibras. La solicitación en dirección perpendicular a las fibras suele ser el factor limitante en el cálculo de uniones, encuentros y elementos estructurales de sección variable y/o de directriz curva. En la construcción con madera es importante evitar cambios imprevistos en los proyectos que puedan ocasionar que un elemento estructural quede sometido a los efectos de una tracción o compresión perpendicular a las fibras no considerada en el cálculo. Igualmente en el diseño de las uniones y encuentros será importante considerar el natural movimiento de la madera (por ejemplo por acción de condiciones climáticas del medio muy variables a lo largo del año) para evitar la aparición de tensiones perpendiculares a las fibras.

4) CLASIFICACIÓN

MIEMBRO

ESTRUCTURAS

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.

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.

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.

Estructuras de Madera Madera aserrada en tamaños-corrientes: Secciones con espesor de 2 a 4 pulg y ancho de 2 pulg o más (utilizadas principalmente para fabricar CABRIOS, VIGUETAS, PIES DERECHOS O TABLONES). Vigas y tirantes: Secciones rectangulares de 5 pulg o más de espesor y ancho de 2 pulg o más de espesor, clasificadas para FLEXIÓN si la cargas se aplica en la cara angosta.

Postes y maderas. Secciones transversales cuadradas o casi cuadradas, de 5 x 5 pulg o más grandes y ancho no más de 2 pulg mayor que el espesor, clasificadas para COMPRESIÓN donde hay poca flexión. Terrazas: Madera de 2 a 4 pulg de espesor, machihembrada o ranurada para lengüeta en la cara angosta, clasificada para usos PLANOS (principalmente como terraza de tablones).

5) NORMAS Y CRITERIO DE DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE MADERA. A área total de la sección, mm² (cm²) A1 área efectiva de la sección transversal de las chapas en la dirección considerada, mm² (cm²) Aa área de la superficie de apoyo por aplastamiento, mm² (cm²) A1 superficie de apoyo de la pija igual a D lp , mm² (cm²) Am área bruta del elemento principal, mm² (cm²) An área neta del elemento igual a Am menos el área proyectada del material eliminado para conectores o cualquier otro tipo de corte, mm² (cm²) As suma de las áreas brutas de las piezas laterales, mm² (cm²) b ancho de la sección transversal, mm (cm) C factor para obtener los valores efectivos de propiedades geométricas de madera contrachapada (tabla A.1) CH contenido de humedad (sección 1.5)

Ck factor de esbeltez crítico (sección 3.2.3.2) Cm factor de corrección por condición de apoyo para la determinación del momento amplificado (sección 3.3.5) Cs factor de esbeltez (sección 3.2.3.2) D diámetro del conector, mm (cm) Do diámetro o lado de la rondana (tabla 6.3), mm (cm) d peralte de la sección, mm (cm) de peralte efectivo para determinación de la resistencia a cortante de un miembro con conectores (sección 6.1.2), mm (cm) dr profundidad del recorte (sección 3.2.4.3), mm (cm) E0.05 módulo de elasticidad correspondiente al 5° percentil, MPa (kg/cm²) E0.50 módulo de elasticidad promedio, MPa (kg/cm²) eb excentricidad por encorvadura, mm (cm) er longitud del recorte medido paralelamente a la viga desde el paño interior del apoyo más cercano hasta el extremo más alejado del recorte (sección 3.2.4.3), mm (cm) FR factor de resistencia fcu valor modificado de esfuerzo en compresión paralela a la fibra, MPa (kg/cm²) fcu’ valor especificado de esfuerzo en compresión paralelo a la fibra, MPa (kg/cm²) ff u valor modificado de esfuerzo en flexión, MPa (kg/cm²) ff u’ valor especificado de esfuerzo en flexión, MPa (kg/cm²) 53

fnu valor modificado de esfuerzo en compresión perpendicular a la fibra, MPa (kg/cm²) fnu’ valor especificado de esfuerzo en compresión perpendicular a la fibra, MPa (kg/cm²)

6) CARGAS DE DISEÑO. Las especificaciones nos llevan al uso de los procedimientos del ASD y LRFD para el diseño de miembros estructurales de madera y sus conexiones. Una ventaja de la Especificación del LRFD es que presenta un análisis comprensivo para el diseño de la construcción con madera. Mientras la NDS guía el diseño de miembros sólidos-aserrados y conexiones, el Timber Construction Manual provee primeramente procedimientos para el diseño de miembros de madera laminada encolada y conexiones, el LRFD es completo ya que combina información de muchas fuentes para proveer al ingeniero una especificación de diseño comprensiva, incluyendo procedimientos de diseño para miembros de madera, conexiones, vigas I, cerchas conectadas con placas metálicas, madera laminada encolada, SCL, paneles de madera, postes y pilotes. Uno de los primeros problemas que el diseñador debe considerar es determinarlos tipos de madera y/o productos que están disponibles para su uso. Para proyectos pequeños, es mejor elegir materiales fácilmente disponibles en la región, para proyectos grandes, la selección de un amplio conjunto de especies puede ser posible puesto que los costos de envío se podrían compensar con el volumen de material requerido. 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.

7) ELEMENTOS ESTRUCTURALES DE MADERA.

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 55

resistencia adecuada al esfuerzo cortante. En consideraci贸n de la esbeltez que presente o requiera la columna, estas ser谩n cortas, medianas y largas.

8) VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA MADERA.

Desventajas:

•

Antes de su construcción, la madera debió ser tratada con productos hidrófugos (repelentes al agua).

•

Necesita un constante mantenimiento.

•

La madera debe tener una capa en la parte exterior de barniz o pintura resistente a los rayos ultravioletas o de lo contrario la resistencia al sol será poca.

•

No es un elemento constructivo para grandes alturas.

•

Debe de fumigarse, o la madera será atacada por insectos.

Ventajas:

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Facilidad de trabajarse y belleza.

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Es más rápido construir una casa de madera que la de otro material común.

•

Adaptabilidad.

•

Buen aislante eléctrico, térmico y acústico.

•

Alta resistencia.

โ ข

Bajo costo.

9) PRIMERAS EDIFICACIONES EN MADERA.

En Europa, la utilizaciรณn de la madera en construcciรณn remonta al principio de la civilizaciรณn, los edificios antiguos mas celebres en Europa son, sin duda, Las Iglesias De Troncos De Noruega construidas por centenares entre siglos XI y XIII y de las cuales unas 30 siguen en pie. 59

La Casa Fairbanks (construida en 1636), en Dedham, Massachusetts, es la casa con estructura de madera mĂĄs antigua de NorteamĂŠrica.

La Casa de la plantación Parlange (de. 1750), en “Pointe Coupé”, Luisiana, se edificó con una técnica particular llamada “bousillage” (tierra, musgo y pelos de ciervo) y la estructura es de madera de ciprés sobre unos cimientos de ladrillos moldeados a mano.

El Temple Horyu-ji de Nara. Japón es reputado por su tradición de construcción de madera y posee el edificio de madera más antiguo del mundo. Ese templo, llamado “Horyu-ji”, habría sido erigido al principio del siglo VIII (alrededor de 711) y posiblemente antes porque una de las columnas de Hinoki (ciprés japonés), parece haber sido cortado en el año 594.

La arquitectura Indohispana (Palafitos) es la que se comienza a desarrollar a partir del a単o 1498 d.C., a単o en el que llegan los colonizadores a costas venezolanas. En el siglo XV se proyectan dos tipos de arquitecturas, la trabajada por los abor鱈genes venezolanos, y la construida por los espa単oles en territorio venezolano.

10) EDIFICACIONES MÁS IMPORTANTES DE MADERA. El Metropol Parasol, conocido popularmente como las Setas de la Encarnación es una estructura de madera con 2 columnas de hormigón que albergan los ascensores de acceso al mirador y que está ubicada en la céntrica plaza de la Encarnación de la ciudad de Sevilla, en la comunidad autónoma de Andalucía (España). Tiene unas dimensiones de 150 x 70 metros y una altura aproximada de 26 metros

La Torre Stadthaus de Londres es una construcci贸n de nueve pisos y 29 apartamentos de madera.E sta estructura residencial es el edificio de madera m谩s alto del mundo, con un total de 30 metros de altura

El Edificio con forma de Cesta es la sede corporativa de la empresa Longaberger Basket Company, especializada en fabricar cestas de madera de arce hechas a mano El edificio, con una base de 59 metros de largo y 38 de ancho, posee siete plantas y el techo de cristal permite ver sus asas superiores.

11) FALLAS DE LAS EDIFICACIONES DE MADERA.

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Sismos.

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Fuego.

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Deslizamientos de Tierra.

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Sustancias Químicas.

12) UNIONES DE MADERA. En los trabajos con la madera se hace muy frecuente la necesidad de unir varias piezas para conformar un artículo determinado. Ejemplos de las diferentes formas que se puede unir la madera lo puedes observar en muebles, puertas y ventanas, en los encofrados o en cualquier otra labor donde se utiliza la madera como materia prima constructiva. Existen dos formas básicas para unir la madera: empalmes y ensambles. Veamos las características generales y los tipos de uniones que se utilizan con mayor frecuencia en cada caso. Empalme. Es la unión de dos o más piezas de madera con la finalidad de alcanzar determinada longitud. Los empalmes son muy utilizados en los encofrados y en la construcción de viviendas y embarcaciones. Entre los tipos más utilizados están: A) A tope B) A corte inglete. C) A media madera. D) A media madera con tarugos E) Caja y espiga o machihembrado.

F) Cola de milano.

Los empalmes par que sean más seguros y resistentes deben estar acompañados de pegamentos, tarugos, puntillas o tornillos. En la imagen que mostramos a continuación puedes observar tres formas diferentes de utilizar tornillos pasantes para reforzar un empalme. Ensamble. Es la unión de dos o más piezas de madera formando ángulos. Los ensambles son muy utilizados en las construcciones con madera o más bien imprescindibles cuando se habla de confeccionar o construir algo con madera. Algunos de los empalmes que se utilizan con mayor frecuencia en los trabajos con la madera son: a tope con diferentes variantes; a media madera por las cabezas o extremos; en "T". Veamos cada uno de ellos. Ensamble a tope. Es el más sencillo de todos. Como puedes observar en la figura las piezas se unen simplemente a tope, sin que medie ninguna construcción para reforzar la unión. Para aumentar la rigidez del ensamble se debe utilizar pegamento y utilizar algunas de las variantes indicadas en la figura: tornillos o tarugos.

En el caso de utilizar los tarugos estos se deben confeccionar de una madera que sea más dura de las que intervienen en el ensamble. Ensambles a media madera Llamado también a media madera en los extremos. Se destaca por su construcción sencilla y la forma rápida de su confección. En la figura se puede observar su forma. El rebajo para el acople siempre será la mitad del grueso de la pieza que se unen. Si el grueso es a entonces la parte que se desecha es ½ de a y la que queda también es ½ de a. Los pasos para su confección los puede observar en la figura siguiente: Ensamble a media madera tipo "T". Este ensamble es muy utilizado en los trabajos hogareños y sobre todo en la confección de muebles sencillos y paneles para divisiones. Al igual que el ensamble anterior su construcción es sencilla. El grueso de la espiga y la profundidad de la cajuela o rebajo son iguales y responden a ½ del grueso de cada

una de las dos piezas que lo conforman, el ancho de la cajuela es igual al ancho de la otra pieza que formará el ensamble.

13) CURADO DE LA MADERA. La fase conocida como “secado natural” sería más apropiado denominarla como de “curado”. Mientras que el secado sólo se refiere a la pérdida en la madera de la humedad relativa, en el “curado” se produce, además, una desaparición de compuestos negativos y un enriquecimiento de compuestos positivos, es decir, una limpieza necesaria para el futuro establecimiento de una estrecha colaboración entre las sustancias que la madera cederá al vino. Asimismo, la madera se endurece, adquiriendo, por desecación, resistencia ante la putrefacción en la bodega. El tiempo de secado es variable, dependiendo del corte y del tipo de madera; puede ser natural o forzado, aunque existe la certeza de que el secado natural a la intemperie, bajo el agua de lluvia, el viento y el sol, es el modo más adecuado para curar la madera destinada a la crianza de vinos de calidad. La pérdida lenta y progresiva de la humedad, la ausencia de grietas y fracturas, y la degradación fúngica (que suaviza la agresividad tánica de la madera con el vino) son algunas de sus ventajas.

CONCLUSION El objetivo principal de este trabajo es construir al avance del conocimiento del acero estructural investigando acerca de diferentes puntos sobre el tópico. Es posible concluir su importancia en las estructuras por características antes mencionadas, la superioridad como material estructural con respecto a otros elementos, además de sus amplias ventajas y variedad en el mercado. Este elemento estructural a pesar de algunas desventajas que pueda tener es sumamente rentable en la utilización de obras ya sean obras de grandes envergaduras o más pequeñas por su factibilidad tanto en el montaje como en la economía. Sin duda el acero esta y seguirá estando presente en el desarrollo constructivos, tal vez en el futuro se obtengan mayores beneficios de las estructuras de acero pero no deben estar muy alejadas de lo que actualmente existe que de por si es asombroso. En comparación con los elementos de acero testeados en las mismas condiciones, la madera no tiene nada que envidiar, el comportamiento mecánico es adecuado y nos permite considerarla como un material muy adecuado para la construcción de estructuras. El principal problema de este material es que aun es un elemento poco conocido y que a nivel comercial no es fácil de encontrar, además de la nula existencia de normativa que pueda regular estas uniones, a diferencias de las estructuras metálicas o de hormigón. Por estos motivos es por los que me planteo la continuación de los estudios de estos materiales a nivel de refuerzo y con el fin de poder desarrollar una metodología de cálculo para este tipo de uniones, adaptando la normativa existente tanto a nivel nacional como internacional a la nueva tipología, esperando con ese trabajo ayudar a la divulgación de este tipo de estructuras y a la posible investigación en este material, sobre todo aplicado a los campos de la restauración arquitectónica que tantos problemas presenta.

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