Metales sistemas esqueletales

METALES
Sistemas de Construccióny Estimación – Prof: Dr. Carolina StevensonRodriguez
METALES: sistemas esqueletales

METALES
SISTEMAS DE CONSTRUCCIÓN Y DE ESTIMACIÓN
PROFESOR: Dr. Carolina Stevenson Rodriguez

METALES
CONTENIDO
Relación con el suelo
Pórticos
Entrepisos
Cerchas
Aspectos generales
Uniones
Entramados espaciales

METALES
La solución estructural tiene una gran influencia tanto en el programa constructivo como en los
costos finales del proyecto.
Aspectos Generales

METALES
Una estructura de acero puede ser un 50% más ligera que una estructura de concreto.
Aspectos Generales

METALES
Generalmente el montaje promedio de 20 a 30 componentes de acero por día es razonable en
la mayoría de los proyectos. Esto depende del numero de grúas disponibles y la accesibilidad del
lugar.
Aspectos Generales

METALES
Normalmente la estructura principal tiene una vida útil mayor que otros elementos
constructivos, por lo que se debe considerar flexibilidad y accesibilidad para futuras
modificaciones.
Consideraciones de diseño
•Grandes luces para conseguir
menor número de columnas.
•Techos de mayor altura.
•Mayor libertad en la distribución
de servicios.
Aspectos Generales

METALES
ESTRUCTURA - PÓRTICOS
columna
viga principal
viga secundaria
cimentación
placa de entrepiso
Los pórticos combinan elementos horizontales con elementos verticales, de forma tal que se
origina la continuidad en todo el conjunto asegurando la estabilidad del mismo.

METALES
•Los extremos de las vigas están parcialmente restringidos lo que mejora la resistencia a momentos de flexión.
•Las columnas no solo absorben esfuerzos de compresión sino que absorben flexión debido a la continuidad en el pórtico.
•Las cargas verticales tienden a producir pandeo en las columnas.
Columna + viga
Pórtico

METALES
Condiciones de carga y reacciones
Los elementos del pórtico cambian su comportamiento estructural de acuerdo a los tipos de
soporte, así mismo su diseño debe cambiar .
Diagrama de momentos
Optimización de la forma en relación a los esfuerzos transmitidos

METALES
Pórticos múltiples bajo cargas verticales
Viga Vierendeel
Distribución de momentos en las
columnas de pórticos múltiples
Estructura de pórticos donde la forma
responde a la distribución de esfuerzos

METALES
ESTRUCTURA - RELACIÓN CON EL SUELO
Apoyo fijo
APOYOS EMPOTRADOS

METALES
Apoyo fijo

METALES
London Eye
Apoyo articulado
APOYOS ARTICULADOS

METALES

METALES
Diferentes secciones
ESTRUCTURA – ELEMENTOS

METALES
Alma llena
Secciones tubulares Secciones en perfil
Celosia

METALES
El mayor desafío en el diseño de estructuras de acero consiste en limitar o controlar los
problemas de inestabilidad en miembros o zonas localizadas sometidas a compresión.
Pandeo local en un tubo de acero sometido a compresión.Deformación debido a flexión y carga axial en la base de una columna.

METALES
Los fenómenos de inestabilidad pueden agruparse en dos tipos principales: pandeo global y
pandeo localizado.

METALES
El pandeo lateral torsional es un problema de inestabilidad que puede afectar a las barras
flexionadas, caso típico de las vigas en estructuras de pórticos.
Pandeo de una riostra, terremoto de Hyogoken
Nanbu, Japón

METALES
ESTRUCTURA - UNIONES

METALES
ESTRUCTURA- CONEXIONES
Unión Viga de cubierta
+ Columna
Unión Viga de entrepiso
+ Columna

METALES
Rotación
Momento
Las uniones articuladas no soportan momentos significativos. Las uniones rígidas están
diseñadas para resistir efectos de torsión.

METALES
Unión flexible con ángulos adicionales

METALES
Unión rígida con placas soldadas

METALES
Uniones rigidas de Columna
Igual sección Diferente ancho Diferente ancho y profundidad

METALES
ESTRUCTURA – PÓRTICOS: CONEXIONES
Uniones para vigas perpendiculares Uniones de vigas sobre columnas

METALES
ESTRUCTURA - UNIONES
Uniones para vigas en voladizo

METALES
ESTRUCTURA - ENTREPISOS
La mayoría de los sistemas constructivos de entrepiso parea estructuras en acero están basados
en los principios de construcción mixta.

METALES
La construcción mixta consiste en vigas de acero de perfil en I o en H, con conectadores
soldados al ala superior de la viga para permitir que ésta actúe conjuntamente con la losa mixta
(chapa colaborante y concreto armado “in situ”)
http://www.tatasteelconstruction.com/en/reference/teaching_resources/building_i
n_steel/construction/multi-storey/flooring_system/composite_floor_system_vid
Vigas principales: Entre 6 y 12 m.
Vigas secundarias: 6 - 15 m. de luz y de 2,5 -
4 m. de modulación
Entrepiso con lamina colaborante y losa
de concreto en situ

METALES

METALES
Ventajas: las vigas son más ligeras y tienen menos canto que en la construcción no-mixta,
como consecuencia son más económicas. Amplia disponibilidad de perfiles de acero laminados
en caliente.

METALES
Este es un sistema de entrepiso de poco canto que constan de vigas asimétricas en la que
apoyan las prelosas de concreto, tales como las alveolares.
Vigas principales: Entre 5 m. y 7,5 m.
Entrepiso integrado con vigas asimétricas y placas de
concreto prefabricado
http://www.tatasteelconstruction.com/en/reference/teaching_resources/buildi
ng_in_steel/construction/multi-storey/flooring_system/precast_floor_slab_vid

METALES
La placa alveolar es un elemento superficial plano de hormigón pretensado, con canto
constante, aligerado mediante alveolos logitudinales y capaz de soportar grandes vanos y
sobrecargas

METALES
Entrepisos con vigas alveolares se utilizan para salvar luces, hacer uso eficiente del acero e
integrar servicios, reduciéndose la altura total del edificio.

METALES
Para garantizar la integridad frente al fuego, las armaduras transversales pueden ser
embedidas en las placas prefabricadas alvedares y extenderse al menos 600 mm, en cada placa

METALES
Cofradal 200 (Arval )
Sistemas especiales

METALES
Hoesch Additive Floor® (Hoesch Bausysteme)
Sistemas especiales

METALES
Sistemas especiales
Hoesch Additive Floor® (Hoesch Bausysteme)

METALES
Slimdek® (Corus)
Sistemas especiales

METALES
ESTRUCTURA – PÓRTICOS: CUBIERTA DOS AGUAS

METALES
Diferentes condiciones de soporte y de carga
Diagrama de momentos
Optimización por forma

METALES
Pórtico biarticulado
El pórtico biarticulado está apoyado sobre cimentación mediante articulaciones, y los dos semi-
dinteles están unidos por una conexión rigida.

METALES
Pórtico triarticulado
El pórtico triarticulado está apoyado sobre cimentación mediante articulaciones, y los dos semi-
dinteles también están articulados entre sí.

METALES
ESTRUCTURA - CERCHAS

METALES
King Post
Queen Post
Fink
Howe
Fan Double
Scissors
Scissors Mono
Mono
Polynesian
Room-in-attic
Double Inverted
Three Piece Raised
Centre
Flat
Bowstring
Lenticular
Cantilevered

METALES
Double Fink
Solución 1
Solución 2
Que solución trabaja mejor estructuralmente?

METALES
Fixed sockets Examples of adjustable supports (A=support, B=socket, C=wire)
Cable to cable connections
Strands Wire ropes
Adjustable sockets
Pictures from: Structures in Architecture, G G Shierle. (2006)
ESTRUCTURA - CABLES

METALES
Conexión columna + vigas + cercha

METALES
Conexión columna + cercha s en dos direcciones

METALES
Conexión columna + cercha s triangulares en dos
direcciones

METALES
Conexión entre elementos de la cercha

METALES
Conexión entre elementos de la cercha con platinas auxiliares

METALES
Conexión entre elementos modulares de la cercha

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Centre Pompidou, Paris, France 1978. Piano and Rogers Architects

METALES
Los entramados espaciales trabajan con el principio estructural de la cercha pero están
construidos en tres dimensiones siguiendo patrones geométricos espaciales.
Piramides tetraedrales
Cuboctahedro
uniones
ENTRAMADOS ESPECIALES - 3D

METALES

METALES
The Crystal Cathedral, 1955, Philip Johnson

METALES
Stansted Airport, UK, 1991 by Foster + Partners

METALES
• Allen, Edward, and Joseph Iano. Fundamentals of building construction: materials and methods. 4th ed. Hoboken,
N.J.: J. Wiley & Sons, 2004.
• Arlene Maria Sarmanho. “Steel framing: arquitectura” IBS/CBCA. Rio de Janeiro 2006.
• Instituto Brasileiro de Siderugia. “Ligacoes em estruturas metálicas”. ” IBS/CBCA. Rio de Janeiro 2004.
• Sshulitz, Helmut C. “Steel construction manual” Birkhauser. Basel, Switzerland; Boston, MA c2000.
• Villamil, Sergio. “Construcción metálica en Colombia II: tecnología en la tradición, renovación, rehabilitación y
modernización”. Construdata; Legis. Bogotá 2009.
• Blanc, Alan, Michael McEvoy, and Roger Plank. Architecture and construction in steel. London: E & F N Spon, 1993.
• Davison, Buick. Steel designers' manual. 7th ed. Chichester, West Sussex, UK: Wiley-Blackwell, 2011.
• Schulitz, Helmut C., Werner Sobek, and Karl J. Habermann. Steel construction manual. Basel: Birkhauser, 2000.
BIBLIOGRAFIA

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