cfgs construccion metalica modulo 246 diseño de construcciones

CFGS CONSTRUCCION METALICA
MODULO 246
DISEÑO DE CONSTRUCCIONES
METALICAS
U.T. 8.- ESTRUCTURAS METALICAS.
U.T. 8.- Estructuras metálicas.
8.1.-Concepto de estructura. Condiciones que debe cumplir.
Las estructuras metálicas son conjuntos de piezas unidas entre sí, cuya misión
es sostener cubiertas de edificios, grúas, aparatos de elevación, bastidores de
vehículos, etc.…
Desde el punto de vista de la ingeniería pueden considerarse tres tipos básicos
de estructuras, las armaduras, los armazones y las máquinas.
Las armaduras constan exclusivamente de elementos rectos conectados en
nodos localizados en los extremos de los elementos. Por lo tanto los elementos
de estas estructuras son elementos de dos fuerzas, es decir, elementos sobre
los cuales actúan dos fuerzas iguales y opuestas dirigidas a lo largo del
elemento.
Los armazones también están diseñados para soportar cargas y, asimismo,
son estructuras normalmente fijas y estables. Sin embargo siempre contienen
por lo menos un elemento de fuerza múltiple, esto es, un miembro sobre el que
actúan tres o más fuerzas que generalmente no son longitudinales.
Las máquinas, están diseñadas para transmitir y modificar fuerzas y son
estructuras que contienen partes móviles. Estas tienen también por lo menos
un elemento de fuerza múltiple.
De estas las que tiene más importancia para nuestro curso son las armaduras,
estas están diseñadas parea soportar cargas y son normalmente estructuras
fijas y estables que proporcionan soluciones prácticas y económicas a muchos
problemas, principalmente en el diseño de puentes y edificios.
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U.T. 8.- Estructuras metálicas.
El código técnico de la edificación define el concepto de estructura como el
conjunto de elementos, conectados entre ellos, cuya misión consiste en resistir
las acciones previsibles y en proporcionar rigidez.
Las condiciones que debe cumplir una estructura son:

Estabilidad estática: deberá estar en equilibrio sin que se transforme en
mecanismo.

Estabilidad elástica: todos los elementos de la misma permanecerán
estables bajo la acción de las fuerzas interiores (condición de no
fluencia).

Funcionalidad: Las deformaciones de la estructura no deberán
sobrepasar determinados valores para que esta sea utilizable, tanto por
razones estéticas como funcionales.

Economía: puesto que se trata de un bien económico, la estructura debe
ser compatible con el mínimo costo.

Estética: en el resultado del diseño deben influir las consideraciones
estéticas puesto que estas no están reñidas ni con las consideraciones
económicas ni con la funcionalidad de la construcción.

Integración: La estructura no es en sí un fin, sino un medio para un
desarrollo productivo, cumpliendo solo una misión dentro del proceso,
por lo que deberá ser integrada en orden a satisfacer las necesidades
generales que plantee la solución adoptada para dicho proceso
productivo.
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8.2 Estructura plana y tridimensional.
Las estructuras planas o bidimensionales son aquellas en las que las
estructuras consideradas y las fuerzas aplicadas están contenidas en el plano
de la figura.
Las estructuras tridimensionales son aquellas en las que tanto los elementos
estructurales como las fuerzas aplicadas se encuentran en tres dimensiones.
8.3.- Propiedades y características generales de las estructuras metálicas.
Las estructuras metálicas son un sistema constructivo muy difundido
principalmente por las siguientes propiedades:

Poseer una gran capacidad resistente (acero)

Permitir cubrir grandes luces.

Utilizar piezas prefabricadas en su montaje.

Permitir el uso de medios de unión flexible.

Poseer una buena relación coste de mano de obra- coste de materiales.
Todo esto permite que el empleo de estructuras metálicas nos aporte las
siguientes ventajas:

Construcciones a realizar en tiempos reducidos de ejecución.

Construcciones en zonas muy congestionadas en los que se prevean
accesos y acopios dificultosos.

Edificios con posibilidad de crecimiento y cambios de función o de
cargas.
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
Construcciones con grandes espacios libres.
8.4.- Elementos que forman parte de las estructuras metálicas:
Vigas: Son elementos estructurales diseñados para soportar cargas aplicadas
en varios de sus puntos. En la mayoría de los casos las cargas se aplican
perpendicularmente al eje de la viga causándole esfuerzos cortantes y a
flexión.
Las vigas son elementos sometidos a flexión, esto es debido a que los
esfuerzos más importantes están provocados por el momento flector, bien
porque solo reciben cargas transversales, bien porque se prescinde de los
esfuerzos de tracción y compresión al ser despreciables.
Generalmente están situadas en posición horizontal en la estructura y se
encargan de soportar y transmitir a los pilares cargas verticales casi siempre de
tipo gravitatorio.
Pilares: Son elementos estructurales verticales o ligeramente inclinados que
van a transmitir las cargas verticales, estos elementos vana a trabajar a
compresión o a flexo-compresión y además están sometidos a fenómenos de
pandeo originados por la esbeltez de estos elementos estructurales.
Los pilares son elementos estructurales generalmente situados en posición
vertical y se encargan de transmitir las cargas de las vigas a la cimentación de
la estructura.
Estructuras trianguladas: Son estructuras de barras destinadas en principio a
recibir cargas gravitatorias en luces moderadas a grandes, con estas
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U.T. 8.- Estructuras metálicas.
estructuras se resuelven sistemas estructurales diversos tales como cerchas,
jácenas, pórticos, etc…
Pórticos: Son sistemas estructurales de una sola planta con uno o varios
vanos y constituido por barras rectas (vigas y pilares).
Apoyos o soportes: Son los elementos estructurales encargados de unir las
vigas con otros elementos estructurales como son los pilares. Los proyectistas
disponen de varias formas para apoyar las vigas en los pilares, estas se
estudiarán en unidades de trabajo posteriores:

Apoyos sobre casquillos angulares.

Apoyos rigidizados.

Unión directa del alma de la viga.

Unión de alma mediante angulares.
Anclajes: Son los elementos de la estructura destinados a fijarla a la
cimentación o al suelo.
Nudos: Lugar de encuentro entre dos o más elementos constructivos de un
entramado o estructura.
Podemos clasificar los nudos en:

Articulado. Tipo de nudo que permite el giro pero no el desplazamiento
de los elementos.

Deslizante. Tipo de nudo que impide el movimiento en uno de los tres
ejes del sistema de referencia, pero no en los otros, ni el giro entre los
elementos.
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
Rígido. Tipo de nudo que impide el giro y el desplazamiento de los
elementos. Empotramiento apoyo o unión de un extremo de un elemento
estructural para fijarla, impidiendo el giro, translación y deslizamiento de
este elemento.
Uniones soldadas y atornilladas: Las uniones son los elementos de la
estructura que sirven para efectuar la unión y rigidización entre las piezas que
componen la estructura metálica.
Las uniones actualmente son de dos tipos, soldadas y atornilladas.
Las uniones soldadas son las realizadas mediante la aplicación de los
distintos procedimientos de soldeo.
Las uniones atornilladas son las utilizadas mediante el empleo de tornillería.
Actualmente las uniones roblonadas están en desuso.
Refuerzos: Elementos estructurales empleados para aumentar la resistencia y
la rigidez de una estructura o un elemento estructural. Este refuerzo lo vamos a
efectuar mediante el uso rigidizadores y de cartelas de rigidización
Riostras: Son vigas utilizadas para rigidizar la estructura. Diagonal que se
coloca en los techos para estabilizar y rigidizar su estructura.
8.5.- Tipos de estructuras representativas de construcciones metálicas:
Cuando nos referimos a estructuras metálicas, en el ámbito de este ciclo
formativo, pensamos inmediatamente en naves industriales o edificios de
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U.T. 8.- Estructuras metálicas.
estructura metálica de uso agroindustrial. Pero el concepto de estructura
metálica es mucho más amplio.
En el campo del diseño de las estructuras metálicas no encontramos los
siguientes tipos:

Estructuras metálicas de naves industriales y edificios.

Escaleras metálicas.

Estructuras y elementos de material rodante y agrícola.

Grúas.

Estructuras líneas eléctricas.

Torres, postes, silos, depósitos.

Bancadas y chasis de máquinas y líneas de fabricación o montaje.
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