Sistemas constructivos nancy_vasquez
- 1. INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO “SANTIAGO MARIÑO” EXTENSION BARINAS SISTEMAS CONSTRUCTIVOS UTILIZADOS EN LA CONSTRUCCION DE OBRAS EN ESTRUCTURAS METALICAS Nancy Vasquez 13.985.293 23/08/2014
- 2. Sistemas Constructivos utilizados en la construcción de obras en Estructuras Metálicas. El Sistema Constructivo es un conjunto de elementos, materiales, técnicas, herramientas, procedimientos y equipos, que son característicos para un tipo de edificación en particular. Los sistemas constructivos deben cumplir con las 3 variables o premisas de organización o clasificación: herramientas, mano de obra y materiales. Una estructura es un conjunto de partes unidas entre si que forman un cuerpo, una forma o un todo, destinadas a soportar los efectos de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo. Una estructura metálica es cualquier estructura donde la mayoría de las partes que la forman son materiales metálicos, normalmente acero; estas tienen excelentes características para la construcción, son muy funcionales y su costo de producción suele ser más económico que otro tipo de estructuras. Normalmente cualquier proyecto de ingeniería, arquitectura, utiliza estructuras metálicas. Como las estructuras están formadas por un conjunto de partes, estas deben cumplir unas condiciones: Rígida, que no se deforme al aplicar las fuerzas sobre ella; Estable, es decir, que no vuelque; Resistente que al aplicarle las fuerzas, todos los elementos que la forman sean capaces de soportar la fuerza a la que se verán sometidos sin romperse o deformarse. Una vez conocido lo antes descrito se pueden mencionar 5 sistemas constructivos utilizados en la construcción de obras en estructuras metálicas, indicar sus partes y proceso constructivo.
- 3. 1-Sistema de Paneles Estructurales: son estructuras tridimensionales de alambre de acero pulido o galvanizado de alta resistencia, que lleva al centro un alma de espuma de poliuretano, poliestireno, expandidos o tubos de cartón parafinados. Los elementos construidos con panel soportan esfuerzos de compresión, flexión, cortante, flexo compresión y torsión, derivados de cargas tanto (muerta y viva), como accidentales (vientos y sismos). Los paneles son elementos modulares formados por tiras de polietileno expandido, auto extinguible, con refuerzo constituido por mallas de alambre bidireccional y transversal para unión de ambas capas, el cual se recubre con mortero concreto obteniéndose un elemento rígido y ligero. Las características de los paneles son: al ser enlucidos conforman un muro solido; resistentes con propiedades de aislamiento; termo acústicos; resistentes al fuego; fáciles de manejar y montar; versátiles ya que se utilizan en muros interiores como exteriores, en muros curvos, arcos, cubiertas planas, inclinadas; fáciles de transportar por su bajo pes y cabe destacar que las construcciones con paneles son antisísmicas. La forma de instalación se realiza de la siguiente forma, en la cimentación se debe amarrar al cimiento de varillas de 3/8”. El montaje se realiza con los paneles que se deslizan dentro de la varilla de 3/8” en forma de U amarrados estos con alambre al lado exterior de la malla del panel. La unión de los paneles, se realiza después de amarrar los paneles entre si, se coloca una tira de malla plana de 20 cm de ancho por ambas caras del panel con alambre o grapas, en los paneles esquineros se usan malla esquinera de 30 cm. Con respecto a los marcos en puertas y ventanas se refuerzan con varilla tipo U y en olas esquinas de los buques deben colocarse en tiras de 60 cm, de la malla diagonal. Existen muchos paneles estructurales que varían en algunas características de acuerdo a la casa comercial.
- 4. 2-Sistema Mixto: es el sistema constructivo donde las estructuras poseen secciones mixtas, es decir, secciones resistentes en las cuales el acero estructural (Estructuras Metálicas y las Estructuras de Concreto Armado) trabajan en forma solidaria. Se agregan a estos elementos básicos otros materiales como armaduras pasivas, armaduras de pretensar, etc. El estudio de las acciones mixtas se aplica a casos límite en que el acero estructural desaparece, quedando la sección mixta reducida a una sección típica de Concreto Armado o pretensado. Cada material por separado ofrece soluciones valiosas en el ámbito de la construcción; por ello, el empleo racional y combinado donde se aprovechan las cualidades de cada uno, limitando o eliminando lo desfavorable, se complementan con una apropiada utilización de técnicas, considerando variables como la zonificación, maquinarias, mano de obra, plazos de ejecución entre otros. De esta manera se puede obtener una solución con amplias posibilidades de diseño. Las Ventajas de las Estructuras Mixtas son: que el empleo de estas estructuras mixtas para forjados, dinteles y soportes, ha ido ganado posiciones por sus ventajas tales como: apropiada rigidez, monolitismo y arriostramientos sin fragilidad, economía de bajos costos. Además ofrece grandes posibilidades para el uso de los materiales prefabricados por la facilidad de las uniones, permitiendo la fácil y rápida ejecución. Donde más se aprovecha la estructura mixta es en los
- 5. casos de barras a flexión ya que se produce una doble solicitación de compresión y tracción, favorable a las propiedades de los materiales básicos, y en apropiado paralelismo con las condiciones de uso de las construcciones. Es importante también el empleo en estos casos del Concreto en zonas de trabajo a tracción de las piezas mixtas, ya que puede ser apto tanto como soporte físico de armaduras embebidas en el mismo como para su mejora en las condiciones de estabilidad, inercia o funcionales de las secciones de acero estructural con costos razonables. Una pieza mixta está compuesta básicamente por tres elementos estructurales diferenciados: la sección del concreto, la sección metálica y los conectores; estos últimos pueden llegar a reemplazarse total o parcialmente por la adherencia entre el acero y el concreto.
- 6. 3-Sistema de Estructuras Metálicas (CONDUVEN, IPN Ó SIMILAR) para Viviendas Unifamiliares: Los diseños estructurales se deben preparar con unas consideraciones estrictas para el montaje en la obra. Se debe planear el arreglo, la cantidad, tipo y localización de los empalmes y conexiones de campo, para evitar la duplicación innecesaria del equipo de construcción y proporcionar el plan de montaje más simple posible, con un mínimo de trabajo de campo. Antes de empezar a montar o colocar piezas, hay que revisar la parte en la que se va a desplantar la estructura, la revisión consiste en alineaciones y nivelaciones. Teniendo éstas revisiones y las piezas preparadas se procede al montaje sujeto al siguiente orden: Se montarán en primer término las columnas marcadas en el plano de montaje con las marcas, estas no serán soldadas definitivamente a la cimentación, sino sólo punteadas por facilidad en la alineación posterior. A continuación de las columnas se montarán los puntales junto con los tensores marcados respectivamente, los cuales serán unidos a las columnas por una placa de montaje en la parte inferior y unos pernos en la parte superior, llevando la marca. Una vez que estos elementos quedan completamente libres de movimiento, se facilita el montaje, las cuales llevan las marcas respectivamente. Se finaliza el montaje con la alineación de la estructura y la soldadura definitiva de sus piezas.
- 7. 3-A-Sistema de Estructura Metálica Apernada (SIEMA): es un sistema que usa el acero como elemento principal. Está concebido para la construcción de viviendas multifamiliares de hasta tres pisos (viviendas de baja altura). En el caso de la estructura, estas viviendas le exigen al sistema estructural una cierta flexibilidad que el SIEMA ofrece y además las uniones apernadas permiten la adición de nuevos elementos a la estructura original. 4-Sistema HSS, Hollow Structural Section (en español, Secciones Estructurales Huecas): Es un sistema constructivo basado en elementos tubulares de acero, los cuales pueden tener forma cuadrangular (SHS), rectangular (RHS) o circular (CHS). Es un sistema manejado mayormente en los Estados Unidos, es por ello que la nomenclatura para identificar los elementos esta basada en pulgadas. Desde el 2005 se produce Pruebas en cuatro diferentes especificaciones por la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (American Society for Testing and Material, ASTM). Estas son las especificaciones ASTM A500, ASTM A847, ASTM A501 y ASTM A618; donde las primeras dos son producidas tomando en cuenta el proceso de Resistencia Eléctrica a la Soldadura. La ASTM A501 esta relacionada
- 8. con los elementos HSS moldeados por medio de calor y toma en cuenta los diferentes tipos de formas de los elementos de acero. La ASTM A618 es de menor aleación y mayor fortaleza. La conexión “placa de tapa” hace que las cargas de tensión sean transmitidas a la columna que puede ser de tipo SHS, RHS O CHS. La compresión en este tipo de elemento es mínima debido a la acción soportante de la columna. La conexión “rodilla unida” se puede aplicar únicamente en elementos de tipo SHS Y RHS cuyas dimensiones son exactamente las mismas. Con la conexión “Y/T” se puede tener la capacidad de unir a dos elementos estructurales que se unan creando un ángulo de 45°. La viga principal puede ser cualquier tipo de estos elementos tubulares e incluso puede ser una viga I. en cuanto al elemento secundario puede ser cualquiera de los tres tipos de secciones, siempre y cuando sus dimensiones sean las apropiadas para ajustarse a la viga principal. La conexión “X” es similar al anterior, pues tanto la viga principal como la secundaria pueden ser cualquiera de los tres tipos de secciones que existen con este material, siempre y cuando las secciones coincidan entre si para tener buen acoplamiento. La conexión “K/N espaciada” puede ser muy útil cuando dos diferentes elementos estructurales están ubicados de tal manera que unos de sus extremos coinciden en la misma viga. La particularidad que tiene la modalidad “espaciada” es que debe existir una separación considerable de los dos elementos estructurales y el vértice real que existe. La “K/N traslapada” tiene las mismas características que la anterior conexión, pero los elementos secundarios se montan en la viga primaria de tal manera que los dos ejes coincidan en el vértice que se formara por los tres elementos. Además de esta clasificación de conexiones basadas en la constitución física, existen otros aspectos técnicos que se toman en cuenta para elegir la conexión
- 9. adecuada en cada una de las partes del edificio. Existen cuatro categorías para hacer estas distinciones las cuales se mencionan a continuación: 1- Conexiones simples de perforación: en sistemas de marcos típicos son hechas soldando un elemento de conexión a una columna o viga HSS y después atornillarlo para lograr una mayor seguridad. Los tipos de conexión son: Plato sencillo, Angulo sencillo, Asiento sin reforzar, Doble ángulo, Asiento reforzado, A través del Plato. 2- Conexiones de momentos: en la actualidad no existen conexiones estándares entre vigas tipo I y columnas tipo HSS; pero si varias posibles recomendaciones de cómo lograrlo. Estas son vigas sobre columnas para construcciones de una sola planta, vigas a través de una columna, plato de borde empalmado a través de la columna, plato de borde empalmado alrededor de la columna, conexiones directas de la viga a la columna. 3- Conexiones en extremos: son usada básicamente para apuntalar a los diferentes elementos del sistema. Se pueden hacer por medio de soportes, tapas o simplemente soldando alrededor de la viga. 4- Conexiones directas: las conexiones de soldaduras entre elementos de HSS son usadas comúnmente en las armaduras para conectar las diferentes ramificaciones a las vigas principales con soldadura alrededor de las diferentes ramas. Estos tipos de conexiones son: conexión T o Y, una sola ramificación perpendicular o en ángulo, conexión K con dos o tres ramificaciones, cruces donde la carga es transferida a través de los miembros principales de las ramificaciones, empalmes en los extremos.
- 10. 5-Sistema de Estructuras de entramados de acero galvanizado de bajo espesor (LIGHT STEEL FRAMING): Hace ya varias décadas se ha desarrollado este sistema constructivo amparado en los atributos y ventajas de la construcción en acero. El Steel Frame, como se le conoce coloquialmente, es la respuesta de la industria del acero a la construcción de entramados de madera, muy difundida en algunos países como Usa y Canadá. Inspirado en dichos sistemas y en reemplazo de los elementos típicos de madera, se han desarrollado una serie de perfiles abiertos conformados en frío a partir de chapas de acero de bajo espesor y galvanizadas por inmersión en caliente en proceso continuo. Estos perfiles, en diversas dimensiones y espesores, están compuestos típicamente por canales abiertas tipo “U” (para soleras inferiores) y canales atiesadas tipo “C” (para pies derechos y montantes).
- 11. La combinación de estos perfiles permite conformar diversos tipos de vigas, dependiendo de la cantidad de elementos que converjan, lo que permite dar respuesta a una amplia variedad de requerimientos estructurales. Aunque con frecuencia se asocia a edificaciones de altura máxima de dos pisos más una buhardilla, la verdad es que con el sistema del Steel Frame se pueden enfrentar proyectos de mayor altura sin problemas. Lo anterior se completa con diversos perfiles complementarios, como los perfiles tipo “omega” (que se usan como costaneras y o entramados de cielo), y otros perfiles menores tipo”z” y “u” (perfiles resilentes, perfiles de término para cielos, etc.). Con el conjunto de perfiles desarrollados para este sistema constructivo se pueden construir desde tabiques divisorios no estructurales, tabiques y muros estructurales, envigados de entrepiso y estructuras de cubierta así como todo tipo de cerchas (desde cerchas tradicionales, cerchas habitables para mansardas, hasta cerchas curvas facetadas). El sistema en sí construye tabiques estructurales disponiendo una serie de pies derechos o montantes distanciados usualmente a 400 o 600mm, que se fijan a una solera inferior y a otra superior, mediante conexiones de tornillos auto perforantes. Tanto los pies derechos como las soleras emulan las dimensiones más típicas de la construcción en madera (2” x 4”), los distanciamientos más frecuentes y hasta la instalación de la placa arriostrantes de madera contrachapada o de partículas (OSB). Todo está concebido para una transición fácil y cómoda entre la construcción típica en madera y esta alternativa y evolución hacia la construcción en acero. Las similitudes son comparables hasta el punto en que se debe comenzar a hablar de los diferentes atributos de cada una de los materiales y, especialmente, de su sistema de conexiones. La versatilidad de este sistema constructivo permite recibir las más variadas expresiones y terminaciones exteriores e interiores por lo que se adapta muy eficaz y eficientemente a distintos requerimientos y tipologías de proyectos. En
- 12. verdad, con el Light Steel Framing, se puede concebir, proyectar y construir una gran diversidad y variedad de proyectos. Sin embargo, más allá de los esfuerzos de difusión que son responsabilidad de cada productor, los atributos y ventajas de esta forma de construir y de proyectar son múltiples. Entre ellos los perfiles de acero son de bajo espesor, variando entre los 0,5mm (para elementos no estructurales) y los 0,85mm y 1,5mm (para elementos estructurales), por lo que las estructuras son de muy bajo peso, muy maniobrables y fácilmente transportables por hasta uno o dos personas. Tienen gran resistencia mecánica y permiten conformar estructuras de grandes prestaciones que responden a altas exigencias estructurales. Son estables dimensionalmente y no varían por efecto de humedades o temperaturas del ambiente. Permiten soluciones de estructuras sismo-resistentes.