Este documento describe los diferentes tipos de estructuras metálicas para edificios, incluyendo estructuras apuntaladas, de cascara y colgantes. Explica los pasos para el diseño de una estructura metálica, los elementos clave como columnas, pisos y sistemas de cimentación, y los métodos para proteger el acero de la corrosión y el fuego.

1. EJECUCION DE
EDIFICIOS EN ACERO
ESTRUCTURAL

2. ESTRUCTURAS METÁLICAS
Una estructura, por definición, es un conjunto de partes unidas entre si
que forman un cuerpo, una forma o un todo, cuyo fin es el de soportar
los efectos de las fuerzas que actúan sobre el cuerpo.
La construcción metálica ha alcanzado un papel significativo en el
ámbito de las estructuras de edificación. En este sentido, el acero
laminado se ha configurado, por su gran resistencia y alta fiabilidad,
como el material técnico por excelencia. Por ello, se ha convertido en un
material insustituible en la ejecución de las obras que implican trabajar
y obtener grandes luces y mayores alturas.

3. LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS DE CUALQUIER TIPO
DE EDIFICIO SE CONSIDERAN DE TRES CLASES:
 APORTICADA es un conjunto de elementos, columnas y vigas, Que trabajan a
tensión y compresión para cargas verticales, complementados con un
conjunto de elementos, vigas, Que trabajan a cargas axiales y deflexiones;
conectados por medio de uniones rígidas o mecánicas para darle estabilidad.
 CASCARA la cascara es una cubierta
 COLGANTE Es un sistema de estructura compuesto primordialmente por
cables que constituyen elemento principal de soporte a través de una línea
catenaria, de donde se los soportes secundarios que también son cables.
encuentran en los puentes del tipo llamado y algunos edificios que funcionan
colgados de los pisos superiores.

4. ventajas
 Ventajas del acero estructural.
A continuación vamos a indicar, de manera general, algunas de las principales características que suponen la construcción de
edificaciones con estructuras metálicas en acero:
Es un material de gran resistencia. Esto significa que los elementos que formarán la estructura en cualquier construcción
podrán ser de una sección transversal mucho menor que en el caso del hormigón, ocupando, por lo tanto, menos espacio.
Avisan con grandes deformaciones antes de producirse un fallo debido a que el material es dúctil.
Uniformidad, ya que las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo.
Homogeneidad del material.
Posibilidad de reforma de manera más sencilla para adaptarse a nuevos usos del edificio, lo cual es más habitual en el caso
de equipamientos, edificios de oficinas... que en el caso de viviendas.
Rapidez de montaje, con los consiguientes ahorros en costes fijos de obra.
La estructura metálica puede ser preparada en taller, lo que se traduce en que los elementos llegan a obra prácticamente
elaborados, necesitando un mínimo de operaciones para quedar terminados.
El acero estructural puede laminarse de forma económica en una gran variedad de formas y tamaños. Además se puede
adaptar a necesidades concretas variando las propiedades mecánicas mediante tratamientos térmicos, termoquímicos…
Reutilización del acero tras desmontar la estructura, lo que supone un ahorro de inversión considerable.
Las vigas reticuladas permiten cubrir grandes luces, con los correspondientes beneficios.
Las estructuras de acero son, por lo general, más ligeras que las realizadas con otros materiales; esto supone menor coste
de cimentación.

5. desventajas
 Desventajas del acero estructural.
Corrosión. Este tipo de materiales pueden presentar problemas de corrosión
dependiendo del lugar y los agentes corrosivos externos.
Problemática en caso de incendios. Debido a esto, es conveniente, y en algún caso
obligatorio, recubrir este tipo de estructuras con pintura ignífuga o intumescente para
evitar el colapso de la misma.
Pandeo, ya que se utilizan elementos esbeltos sometidos a compresión (soportes
metálicos). No obstante, las estructuras se calculan evitando estos fenómenos.
Coste económico de la estructura y su posterior mantenimiento: pinturas contra la
corrosión, paneles de protección frente al fuego...
Mano de obra especializada.

6. TIPOS DE ESTRUCTURAS
 ESTRUCTURAS ISOSTATICA: Es la sumatoria de fuerzas horizontales, verticales y
de momento. Es igual a 0,
 ESTRUCTURAS HIPERESTATICA: una estructura es hiperestática o estáticamente
indeterminada cuando está en equilibrio pero las ecuaciones de la estática
resultan insuficientes para determinar todas las fuerzas internas o las reacciones.
 ESTRUCTURA DE VIGA CONTINUA: Consiste en el tipo de viga que pasa por varias
columnas presentándose el encuentro de una columna con una viga continua,
aspecto que condiciona todo el mecanismo de unión é incluso la columna, pues
ésta debe permitir el paso de la viga y además continuar verticalmente.
 ESTRUCTURAS DE PÓRTICOS CON NUDOS RÍGIDOS
En este tipo de estructuras, los soportes y vigas que concurren en un punto forman
un nudo rígido. Es decir, las tangentes a las directrices de las diversas piezas
(soportes o vigas), mantienen ángulos invariables después de la deformación.

7. DISEÑO DE LA ESTRUCTURA METÁLICA
 Se necesita considerar los criterios mínimos ya se como el costo, peso,
tiempo mano de obra menor ,costo de manufactura menor ,disponibilidad en
el mercado recursos técnicos y tecnológicos disponibles máxima rentabilidad
para el propietario
LOS CRITERIOS PUEDEN DEFINIRSE
CON LOS SIGUIENTES PASOS

8. PASOS
1. PLANTAMIENTO : definir las estructuras y funciones del proyecto
2. CONFIGURACIÓN PRELIMINAR : definición de elementos
3. DEFENICION DE CARGAS: Muertas, vivas, impacto, viento, nieve, sismo y
temperatura.
4. ANALISIS DEL MODELO :obtención de fuerzas internas y de reflexión gracias a
las cargas .
5. Escogencia y dimensionamiento :de los elementos.
6. Evaluación: Comparación de las fuerzas y cargas
7. Rediseño: repetición de los pasos
8. Diseño final: Determinar si se ha conseguido un diseño óptimo.

9. Elementos de composición del sistema
 SISTEMA DE CIMENTACIÓN-ANCLAJE :Un prerrequisito para la utilización de un
sistema con anclajes, es que un estrato portante adecuado del subsuelo debe
encontrarse dentro de una longitud económica a la excavación. Los estratos
portantes más comunes en el caso de anclajes son: suelos cohesivos de muy
rígidos a duros, arenas y gravas medianamente a muy densas y roca. Suelos
cohesivos rígidos y suelos granulares sueltos también puede proporcionar un
buen anclaje, a menores capacidades.

10. Tipos de anclaje
 Anclajes Temporales
Ciertos anclajes se utilizan en forma
temporal, por ejemplo para el
sostenimiento de un muro pantalla;
cuando han finalizado los trabajos del
mismo, el anclaje queda fuera de
servicio, y aunque la corrosión afecte
sus paredes metálicas, esto carece de
importancia porque su función ha sido
cumplida.
 Anclajes Permanentes
Los anclajes permanentes cumplen la
función de sujetar un muro de manera
definitiva; tal es el caso de los muros
de contención en carreteras, donde
los anclajes son barras de acero con
tratamiento anticorrosivo para evitar
su deterioro.

11. clases perno, pletinas, anclajes
• Pletina delgada.
• Pletina gruesa.
• Pletina con rigidizado res.
• Pletina con dovela.
• Perno figurado.
• Perno figurado empotrado en
ángulo.
• Perno de cabeza plana.
• Perno de paredes
corrugadas.
• Anclaje directo.
• Anclaje con pletina.
• Anclaje expuesto

12. SISTEMA DE ELEMENTOS A COMPRESIÓN -
COLUMNAS
 Son encargadas de recibir y transmitir las cargas de estructura a los anclajes,
que a su vez las trasmiten al sistema de cimentación. trabajo en estructura es
compresión y un poco a flexión para absorber pandeo vertical.

13. TIPOS DE COLUMNAS
Columnas simples
• Son aquellas que están formadas
por un solo perfil simple en forma
de H en forma de I ocasionalmente
en forma de T
Columnas compuestas
• Son aquellas que formadas por
dos ó más perfiles simples,
donde la unión de los
elementos se con unión ó
cordón continuo de soldadura
Cuando se habla de tipos de columnas se considera un tipo de perfil ó varios tipos de
perfiles que han sido unidos por un medio rígido para adoptar una forma geométrica
específica que cumpla con las áreas de sección requerida

14. • Son aquellas que están formadas
por perfiles en ángulo y chapas,
unidos algunas veces por cordones
continuos de soldadura ó por
cordones discontinuos cuando se
utilizan platinas como elemento
de enlace.
Columnas cruciformes
Columnas tubulares
Son aquellas que están formadas por
perfiles tubulares de sección cuadrada
o circular, con ó sin costuras, con
diferentes presentaciones de paredes
delgadas ó gruesas.
Columnas macizas
Son aquellas que están
formadas por perfiles
completamente macizos,
por lo general cuadrados ó
rectangulares, los que
comúnmente se llaman de
alma llena
Columnas armadas
Son aquellas que están formadas
con perfiles lámina y ángulos de
diferentes dimensiones, unidas
con soldadura. A estas
pertenecen las armadas tipo
celosía.

15. SISTEMA DE ELEMENTOS A FLEXIÓN -
PISOS
Posteriormente cuando la aparición de fisuras y grietas pone en evidencia los errores
de diseño o construcción, creemos que la reparación simplemente consiste en el
arreglo superficial del acabado.
Un primer concepto indica que el piso tendrá un comportamiento según la condición
de su soporte. Si el piso se apoya sobre el terreno, éste deberá poseer las condiciones
adecuadas de capacidad de soporte. Si el acabado cubre una placa de un entrepiso, el
acabado mostrará las deficiencias de la estructura. Así se comprende la necesidad de
revisar algunos aspectos relacionados con los pisos considerados como elementos
estructurales de la mayor importancia.
Un pavimento es una estructura diseñada para soportar cargas puntuales que transitan
sobre él, mientras que un piso tiene características similares pero las cargas
usualmente no poseen la movilidad de los vehículos. En bodegas, es probable que el
almacenamiento de productos sea la variable mas importante sobre el efecto de los
montacargas, cuyas ruedas están a poca distancia unas de otras. Los pavimentos son
las estructuras utilizadas en las vías mientras que los pisos pueden ser los que se
utilizan para uso industrial, comercial o residencial. En cualquier caso, el piso está
constituido por la placa de concreto y el material que la soporta.

16. LOSAS MACIZAS SIN VIGAS
DE ACERO
Genera grandes ahorros al reducir hasta un
30% el consumo de hormigón y un 20% de
acero. A su vez, asegura la plasticidad
necesaria para absorber cargas estáticas y
dinámicas tales como la carga sísmica y la
fuerza del viento por la colaboración entre
tabiques de fachada, losas y núcleo.
El comportamiento estructural y el método
de cálculo usado para las losas Pre nova es
idéntico al de una losa maciza. Está
comprobada, por pruebas de carga in situ
(ver informe ITH), una mayor resistencia a
la flexión y deformación comparada a las
losas macizas, debido a la reducción del
peso propio
LOSAS REFORZADAS CON
VIGAS EN UNA DIRECCIÓN
Sistema utilizado en edificios que tienen
forma alargada, de luces pequeñas, con
columnas externas únicamente, que por
su característica de no tener apoyos
internos ofrece gran flexibilidad en el
diseño. Las cargas se transportan de las
placas a un sistema de vigas metálicas y
de las vigas a las columnas que están
siempre colocadas en el exterior ó
fachada del edificio, conformando
siempre una retícula rectangular.

17. LOSAS REFORZADAS CON VIGAS
EN TRES DIRECCIONES
 Sistema utilizado en edificios de
grandes luces, donde las vigas
primarias del sistema de placa
anterior son recibidas por otro
sistema también en dirección
contraria ó sea en dirección de las
vigas secundarias para trasmitirlo a
las columnas
LOSAS CON ASIENTO METÁLICO
C'LÁMINA COLABORANTE'')
 Aún cuando se dijo que este tipo
de placas no está en la
clasificación más importante, si
son desde el punto de vista
constructivo uno de los sistemas
más difundidos en la ejecución de
edificios en estructura metálica y
por lo mismo se van a considerar
ampliamente.
LOSAS REFORZADAS CON VIGAS EN DOS
DIRECCIONES
• Sistema utilizado en edificios de luces largas y de vigas
continuas donde las vigas del sistema de placa anterior
pasan a ser secundarias y son recibidas con sus
respectivas cargas por otro sistema de vigas en
dirección contraria que se constituyen en las vigas
primarias

18. SISTEMAS DE PROTECCIÓN
 El acero como elemento base para la construcción de estructuras debe estar
protegido contra los agentes externos que contribuyen vigorosamente como
factores de conservación en el tiempo de la estructura: la corrosión y el
fuego.

19. Corrosión acero
 La corrosión es un proceso espontáneo y continuo que afecta a un
material –en este caso el acero- como una serie de alteraciones físico
químicas por la acción de agentes naturales. En general, los metales –
y el hierro en particular- se encuentran en la corteza terrestre en
forma de minerales, de óxidos y/o sales. Para transformar estos
minerales en metales se requiere energía y mientras más energía
demanda el proceso metalúrgico, mayor es la tendencia del metal a
volver a su condición original (Oxido o sal). El acero, cuyo mineral de
origen es el hierro en forma de óxidos, no es ajeno a esta situación y
está, como se sabe, expuesto a la corrosión u oxidación.

20. Comportamiento fuego
El riesgo de incendio es una constante en todo tipo de edificaciones y depende de
una gran variedad de aspectos, entre otros, la estructura y sus materiales
predominantes, la forma y la ventilación, el contenido del edificio y la carga
combustible que representa. Siendo el acero un material de construcción
considerado “no combustible” presenta, sin embargo algunas características que
hacen necesaria su protección frente a la acción del fuego. En general, toda la
legislación relativa a la protección de las estructuras frente al fuego, responde a
los siguientes criterios:
 Proteger la vida de los ocupantes, lo que usualmente se traduce en normativas
relacionadas a la evacuación y salvamento de ellos.
 Proteger las construcciones y permitir el eficaz combate del incendio.
 Proteger las edificaciones vecinas y el espacio público.

21. PROTECCIÓN CON PINTURA
 La protección con pintura resistente al fuego es bastante utilizada, sobre todo
en los elementos que van a dejar a la vista algunas de sus partes y de todas
maneras deberá aplicarse la pintura anticorrosiva antes de aplicar la
correspondiente contra el fuego. Las pinturas tienen como objetivo principal
proteger las partes de la estructura por un tiempo prudencial en el cual
puedan actuar los actores y factores encargados de erradicar el fuego. Por lo
tanto son una solución temporal y en ningún caso se aplican para permitir que
el fuego sea indefinido y mucho menos para responder a casos donde no se
hallan tomado las medidas descritas anteriormente.

22. PROTECCIÓN CON RECUBRIMIMIENTO
Deben recubrirse los elementos estructurales expuestos al fuego interior,
especialmente las columnas. Para estos recubrimientos se usan sustancialmente
materiales como son el hormigón, el asbesto, la fibra de vidrio y el yeso. Consiste
básicamente en revestir totalmente toda la superficie desde el piso hasta la losa
de enrase con placas de alguno de los materiales indicados, pegados con algún
mortero refractario para así aislar completamente del fuego ó aplicar varias
capas sucesivas una vez que la estructura halla sido terminada para evitar las
humedades en el material de revestimiento.

23. Forro en hormigón vaciado:
Consiste en fundir en sitio un revestimiento
alrededor de toda la columna en hormigón y
malla de refuerzo para absorber dilataciones,
con un espesor mínimo de 4 cm
Forro prefabricado:
Consiste en revestir la columna con
alguno de los siguientes elementos
prefabricados: a. Plaquetas de hormigón
prefabricado, pegadas alrededor con una
resina adhesiva. b. Láminas planas de
asbesto cemento, pegadas con una resina
adhesiva. c. Láminas de "gypsum plaster"
incombustible.Forro en estuco:
a. Consiste en aplicar un estuco
plástico hasta de 6 mm alrededor de
la columna.
b. Aplicar una capa de 4 cm de estuco
de cuarzo y cemento, colocado sobre
una base de malla del tipo para
revoque. c. Aplicar una capa de
asbesto cemento liquido lanzado a
pistola.
Forro en chaquetas:
Consiste en forrar la columna en tela de
fibra mineral con refuerzo metálico Cuando
se usan revestimientos de fibras minerales ó
de yeso se deben usar placas de dos
centímetros de espesor colocadas en forma
de cajón alrededor del elemento, unidas con
grapas ó ganchos de conexión. En este
sistema es necesario aplicar previamente
una pintura anticorrosiva a la superficie
protegida.

24. SISTEMA DE CUBIERTAS
Las Cubiertas son estructuras de cierre superior, que sirven como Cerramientos
Exteriores cuya función fundamental es ofrecer protección al edificio contra los
agentes climáticos y otros factores, para resguardo, darle intimidad, aislación
acústica y térmica, al igual que todos los otros cerramientos verticales.
Inicialmente, el planteamiento de la edificación se originó en la creación de
espacios cubiertos, donde lo más importante era la cubierta que resguardaba de
las inclemencias del tiempo y ofrecía un ámbito privado

25. El techo como tal, está sometido a trabajo
diferente al de las placas normales del edificio y a
cargas diferentes, considerándose las siguientes:
 Carga muerta. Menor que las de las placas normales
 Carga viva. Menor que el de las placas normales, compuesta por equipos y
personas que hacen su mantenimiento
 Cargas temporales. No consideradas para las placas normales tales como,
nieve, viento expresado como presión y succión y temperatura 51
 Adicionalmente el techo como cerramiento es una barrera contra el agua
exterior, vapor de agua interior y ruido Indistintamente los techos pueden ser
metálicos, losas en hormigón vaciadas en el sitio ó prefabricadas. Cuando son
metálicos es bastante conveniente y usual encontrar techos de lámina
galvanizada acanalada del tipo corrugada, ribeteada y también en lámina de
aluminio, todos ellos con tratamientos por otros medios para manejar los
cambios de temperatura, ruido, etc

26. SISTEMA DE CIRCULACIONES
VERTICALES
 La circulación vertical se compone de elementos que permite la comunicación
entre espacios situados a distintos niveles en las edificaciones de uso público
o de viviendas. Estos elementos generalmente son las Escaleras y las rampas
de uso de personas y los mecánicos que son los ascensores y los montacargas.
Para nuestra propuesta nos centraremos en los dos primeros: la escalera y las
rampas. Las condiciones físicas de las personas son variables, por ello es
necesario establecer medios de accesos alternativos a las escaleras que son
las rampas.

27. ELEMENTOS DE CONSTITUCIÓN DEL
SISTEMA
 Acero :construcción de estructuras metálicas se clasificaron siempre como aceros al
carbón, designados por la ASTM como A7, el cual tenía un mínimo de resistencia de 33 k si Y
quienes lo utilizaban siempre se referían a este material como el "acero", sin ninguna
identificación adicional. Y aún cuando otros aceros como el de alta resistencia a la
corrosión era de consecución normal en el mercado, la verdad es que rara vez fueron
utilizados en edificios y más bien su utilización se ubicó en la ejecución de puentes. De
ACERO ESTRUCTURAL Los aceros que comúnmente se consiguen para construcción de
estructuras metálicas se consideran de tres clases:
• Acero laminado: producido por un proceso de laminación horizontal o vertical, en frío o en
caliente, según la pieza.
• Acero colado: producido por un proceso de colado vertical del material en caliente para
piezas individuales especiales. 55
• Acero forjado: producido por el doblado ó moldeado en frío de láminas para producir cierto
tipo de elementos.

28. CLASES DE ACERO
 Acero Corten.
 Acero Asustado.
 Acero Corrugado.
 Acero Galvanizado.
 Acero Inoxidable.
 Acero Laminado.
 Acero al Carbono.
 Acero de Aleación.
ACERO CARBONO
 Los aceros al carbón están
clasificados en cuatro categorías,
basados en el porcentaje de carbono
que contienen:
• Bajo en carbono, con un contenido de
menos del 0.15%
• Rebajado en carbono, con un
contenido entre el 0.15% y 0.29%
• Medio en carbono, con un contenido
entre el 0.29% y 0.59%
• Alto en carbono, con un contenido
entre 0.59% y 1.70%

29. PERFILES
 Los perfiles son los elementos ya manufacturados a partir de los diferentes
tipos de acero carbono, que de acuerdo a su posición en la estructura hacen
trabajo para esfuerzos de compresión, tensión, pandeo, arrostramiento;
utilizados como columnas, vigas, perlinas y amarres. Pueden ser laminados en
caliente ó frío, fabricados con base de pletinas y láminas planas con uniones
de soldadura.

30. Tipos de perfiles tubulares
 • Perfil tubular de sección cuadradaEs de sección cuadrada, con variación
del lado entre 6mm y 330mm.
 • Perfil tubular de sección redonda Es de sección circular con diámetro que
varía entre 6mm y 390mm.
 • Perfil tubular de sección rectangular De sección rectangular, hasta de 622
mm.

31. TIPOS DE PERFILES DOBLADOS EN FRÍO
Canales en U y C Perfiles obtenidos de doblar en frío láminas ó cintas de acero
con las que se producen gran variedad de formas y dimensiones para distintos
trabajos en la estructura .

32. CONEXIONES
 Las conexiones son muy importantes en el sentido de que del tratamiento que
se les dé durante su fabricación e izaje de la estructura, depende en parte la
economía del sistema.
Existen diferentes tipos de conexión entre los elementos de composición del
sistema:
- CONEXIÓN COLUMNA - COLUMNA
PLACA DE TAPA SOLDADURA AL TOPE TAJAPUNTAS TAJAPUNTAS

33. CONEXIÓN COLUMNA - VIGA
CONEXIÓN CONEXIÓN CONEXIÓN CONEXIÓN CONEXIÓN
SIMPLE COMPUESTA SOLDADA CULATA MENSULA