Tipos de Acero Estructural y Estructuras de Acero

Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales

INDICE

ACERO ESTRUCTURAL ............................................................................................................... 2 A. TIPOS DE ACEROS ESTRUCTURALES: ...................................................................... 2 1.

Aceros Al Carbono .........................................................................................................3

2.

Aceros De Alta Resistencia Y Baja Aleación ...........................................................4

3.

Aceros Estructurales De Alta Resistencia, Baja Aleación Y Resistentes A La Corrosión Atmosférica ...........................................................................................5

4.

Aceros templados y enfriados ....................................................................................6

5.

Aceros De Alta Resistencia..........................................................................................6

B. Clasificación del acero estructural Según su Forma................................................ 8 1.

Perfiles Estructurales ....................................................................................................8

2.

Barras, varillas, alambres y cables ............................................................................9

3.

Planchas ..........................................................................................................................10

4.

Cuadro Resumen de la ASTM ....................................................................................11

SISTEMAS ESTRUCTURALES .................................................................................................. 12 1. Marcos Rígidos: ................................................................................................................ 13 2. Marcos Con Contraventeos Concéntricos ................................................................ 17 3. Contraventeos Excéntricos ........................................................................................... 21 4. Marcos Rígidos Con Muros De Cortante ................................................................... 25 5. Marcos Arriostrados ........................................................................................................ 27 6. Marcos Con Muros De Concreto O De Mampostería .............................................. 29 BIBLIOGRAFIAS: .......................................................................................................................... 35

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ACERO ESTRUCTURAL

Se define como acero estructural a lo que se obtiene al combinar el hierro, carbono y pequeñas proporciones de otros elementos tales como silicio, fósforo, azufre y oxígeno, que le contribuyen un conjunto de propiedades determinadas. La composición química del acero es de suma importancia en sus efectos sobre sus propiedades tales como la soldabilidad, la resistencia a la corrosión, la resistencia a la fractura frágil, etc. La ASTM (American Society for Testing and Materials) específica los porcentajes exactos máximos de carbono, manganeso, silicio, etc., que se permiten en los aceros estructurales. En las décadas pasadas, un acero estructural al carbono designado como A36 y con un esfuerzo mínimo de fluencia Fy= 36 klb/plg2, era el acero estructural comúnmente usado. Sin embargo, más recientemente, la mayoría del acero estructural usado se fabrica fundiendo acero chatarra en hornos eléctricos. Con este proceso puede producirse un acero de 50 klb/plg2, A992, y venderse a casi el mismo precio que el acero A36.Los aceros de 50 klb/plg2 son los que predominan en uso actualmente. En décadas recientes los ingenieros y arquitectos continuamente requieren aceros más fuertes, aceros con mayor resistencia a la corrosión, con mejores propiedades de soldabilidad y diversas características. Actualmente existe una gran cantidad de aceros clasificados por la ASTM e incluidos en la especificación AISC. A. TIPOS DE ACEROS ESTRUCTURALES:

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales 1. Aceros Al Carbono •

Estos aceros tienen como principales elementos de resistencias al carbono y al manganeso

en

cantidades

cuidadosamente

dosificadas;

es

utilizado

en

construcción de estructuras metálicas, puentes, torres de energía, torres para comunicación y edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas, herrajes eléctricos y señalización. . Los aceros al carbono tienen sus contenidos limitados a los siguientes porcentajes máximos: 1.7% de carbono, 1.65% de manganeso, 0.60% de silicio y 0.60% de cobre. Estos aceros se dividen en cuatro categorías, dependiendo del porcentaje de carbono: 

Acero de bajo contenido de carbono: 6 0.15%.



Acero dulce: 0.15 a 0.29%. (Los aceros estructurales al carbono quedan dentro de esta categoría.)



Acero medio al carbono: 0.30 a 0.59%.



Acero con alto contenido de carbono: 0.60 a 1.70%.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales 2. Aceros De Alta Resistencia Y Baja Aleación Existe un gran número de aceros de este tipo clasificados por la ASTM; son empleados en la construcción de estructuras metálicas, puentes, torres de energía, torres para comunicación, herrajes eléctricos, señalización y edificaciones remachadas, atornilladas o soldadas. Estos aceros obtienen sus altas resistencias y otras propiedades por la adición, aparte del carbono y manganeso, de uno a más agentes de aleación como el columbio, vanadio, cromo, silicio, cobre y níquel. Se incluyen aceros con esfuerzos de fluencia comprendidos entre 40 klb/plg2 y70 klb/plg2. Generalmente tienen mucha mayor resistencia a la corrosión atmosférica que los aceros al carbono. El término baja aleación se usa arbitrariamente para describir aceros en los que el total de elementos de aleación no excede el 5% de la composición total del acero.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales 3. Aceros Estructurales De Alta Resistencia, Baja Aleación Y Resistentes A La Corrosión Atmosférica

Cuando los aceros se alean con pequeños porcentajes de cobre, se vuelven más resistentes a la corrosión. Cuando se exponen a la atmósfera, las superficies de estos aceros se oxidan y se les forma una película adhesiva muy comprimida (conocida también como “pátina bien adherida” o “capa de óxido”), que impide una mayor oxidación y se elimina así la necesidad de pintarlos. Después de que ocurre este fenómeno (en un periodo de 18 meses a 3 años, depende del tipo de exposición, por ejemplo rural, industrial, luz solar directa o indirecta, etc.), el acero adquiere un color que va del rojo oscuro al café y al negro. El primer acero de este tipo lo desarrolló en 1933 la U. S. Steel Corporation para darle resistencia a los carros de ferrocarril, que transportaban carbón y en los que la corrosión era muy intensa. Estos aceros tienen gran aplicación, particularmente en estructuras con miembros expuestos y difíciles de pintar como puentes, torres de transmisión eléctrica, etc., sin embargo, no son apropiados para usarse en lugares donde queden expuestos a brisas marinas, nieblas o que estén continuamente sumergidos en agua (dulce o salada) o el suelo, o donde existan humos industriales muy corrosivos. Para que a estos aceros se les forme la pátina, deben estar sujetos a ciclos de humedad y resequedad, de otra manera seguirán teniendo la apariencia de acero sin pintar.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales 4. Aceros templados y enfriados

Difieren de los aceros de alta resistencia en que tienen un porcentaje más elevado de elementos de aleación y en que dependen del tratamiento térmico para desarrollar niveles de resistencia adecuados. El enfriamiento da como resultado un material muy resistente, pero con poca ductilidad en comparación los aceros al carbono. Se usa para fabricar placas solo hasta 4 pulgadas. Su esfuerzo mínimo de fluencia es de 90 klb/plg2 hasta 100 klb/plg2 . 5. Aceros De Alta Resistencia

Existen otros grupos de aceros de alta resistencia como los de ultra-alta-resistencia que tienen fluencias de entre 160 klb/plg2 y 300 klb/plg2. Estos aceros no se han incluido en el Manual del Acero porque la ASTM no les ha asignado un número de clasificación. Actualmente existen en el mercado más de 200 aceros con esfuerzos de fl uencia mayores de 36 klb/plg2. La industria del acero está experimentando ahora con aceros cuyos esfuerzos de fluencia varían entre 200 klb/plg2 y 300 klb/plg2, y esto es sólo el principio. Mucha gente de esta industria cree que en unos cuantos años se dispondrá de aceros con fluencias de 500 klb/plg2. La fuerza teórica de unión entre los átomos de hierro se ha estimado en más de 4 000 klb/plg2. Aunque los precios de los aceros aumentan con el incremento de los esfuerzos de fluencia, el porcentaje de incremento en los precios no es mayor que el porcentaje de incremento de los esfuerzos de fluencia. En consecuencia, el uso de aceros más resistentes resultará económico en miembros a tensión, vigas y columnas. Tal vez la mayor economía se obtendrá con los miembros a tensión (sobre todo en aquellos sin agujeros para tornillos y remaches). Pueden producir ahorros considerables en vigas si las deflexiones no son de importancia o si éstas pueden controlarse (con los métodos descritos en capítulos posteriores). Además, pueden lograrse ahorros sustanciales con los aceros de alta resistencia en columnas robustas de longitudes corta y mediana. Otra fuente de ahorro lo proporciona la construcción híbrida. En 6

Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales este tipo de construcción se usan dos o más aceros de diferentes resistencias, empleando los aceros más débiles en donde los esfuerzos son menores, y los aceros más resistentes en donde los esfuerzos son mayores. Entre los factores adicionales que pueden conducir al uso de los aceros de alta resistencia se cuentan los siguientes: 

Alta resistencia a la corrosión.



Posibles ahorros en los costos de transporte, montaje y cimentaciones debido al menor peso.



Uso de vigas de menor peralte, que permite reducir el espesor de los pisos.



Posibles ahorros en la protección contra el fuego porque pueden usarse elementos más pequeños.

La primera consideración que toman en cuenta muchos ingenieros al escoger un tipo de acero, es el costo directo de los miembros. Dicha comparación puede hacerse fácilmente, pero la consideración económica respecto a qué acero se debe usar, no puede hacerse, a menos que se tomen en cuenta otros factores como pesos, dimensiones, deflexiones, mantenimiento y fabricación. Hacer una comparación general exacta de los aceros probablemente resulte imposible, por lo que debe limitarse a considerar el caso particular en estudio.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales B. Clasificación del acero estructural Según su Forma

El acero estructural, según su forma, se clasifica en: 1. Perfiles Estructurales

El acero estructural puede laminarse en forma económica en una gran variedad de formas y tamaños sin cambios apreciables en sus propiedades físicas. Generalmente los miembros estructurales más convenientes son aquellos con grandes momentos de inercia en relación con sus áreas. Los perfiles I, T, y C, que son de uso tan común, se sitúan en esta clase.

W = Viga de Patín Ancho S = Viga Estándar Americana C = Canal Estándar Americana L = Ángulo WT = Tee estructural cortado de una W

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales 2. Barras, varillas, alambres y cables

Las barras pueden ser de muchas formas, siendo redondas o cuadradas las más comunes. Se utilizan en la fabricación de herramientas y de muchas piezas de maquinaria o de equipos mecánicos. Su forma de producción es muy variada y con una amplia gama de automatización. Las barras más simples o varillas, en cambio. Por su gran tonelaje y su forma simple se producen en trenes continuos. Pueden ser lisas o corrugadas empleadas estas últimas en el refuerzo de estructuras de hormigón. Otro uso del alambre es entorcharlo en torones para formar con ellos toda clase de cables, como los usados en minería, equipos de construcción, líneas de transmisión eléctrica, ascensores, cubiertas y puentes colgantes, etc.

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3. Planchas

Son productos planos de acero laminado en caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y espesores mayores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respectivamente. Este tipo de acero se utiliza para crear vigas para edificios y planchas de refuerzo. Con frecuencia utilizado para fijar vigas de acero, se adhiere una placa de acero a la base de concreto con pernos de anclaje. La viga de acero se suelda o se atornilla a la plancha para crear una base rígida sobre la cual se pueda construir. El peso del edificio se esparce por todo el ancho de la plancha. La mayoría de planchas de grado estructural son de acero con bajo contenido de carbono. Esto permite que la plancha sea taladrada y formada según los requisitos de la construcción. El grado más común de plancha de acero estructural es A36. Este tipo de plancha de acero se utiliza en la fabricación de equipos pesados, como la pala de una excavadora o el chasis de un buldócer. Existen muchos otros grados especializados de planchas de acero, como las planchas marina, de armadura o a prueba de balas. 10


4. Cuadro Resumen de la ASTM

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SISTEMAS ESTRUCTURALES

En la elección del sistema estructural son importantes el tipo y magnitud del esfuerzo a que estará sometida la estructura, las características de las solicitaciones y la geometría de la estructura considerada como un conjunto. Las estructuras se pueden construir de: 

Madera



Mampostería



Concreto



Acero



Combinaciones de estos materiales

La gran mayoría de las estructuras de edificios caen dentro de uno de los tipos aquí indicados:  MARCOS RIGIDOS  MARCOS CON CONTRAVENTEOS CONCENTRICOS  MARCOS CON CONTRAVENTEOS EXCENTRICOS  MARCOS RIGIDOS CON MUROS DE CORTANTE  COMBINACION DE LOS SISTEMAS ANTERIORES

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales 1. Marcos Rígidos: Los marcos rígidos son un tipo de estructura que actualmente ha ido tomando fuerza debido a que facilitan la estructuración de los edificios y más con el uso del acero posibilita cubrir grandes luces. El tipo de estructuración más común hoy en día para edificios tanto de concreto como de acero es el que utiliza marcos rígidos.

Funcionamiento: Los marcos formados por columnas y vigas están unidos formando uniones rígidas capaces de transmitir los elementos mecánicos en la viga sin que haya desplazamientos lineales o angulares entre sus extremos y las columnas en que se apoya sobre las vigas principales, que además de resistir las cargas verticales ayudan a resistir las cargas laterales, se apoyan en algunos casos las vigas secundarias encargadas de soportar el sistema de piso. El empleo de este sistema se debió al desarrollo de nuevos materiales y sistemas de construcción (concreto armado, acero soldado) y a nuevos métodos de análisis y dimensionamiento.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales Entre – ejes: Es la división interna de un marco estructural repetitivo definido por los claros de las columnas.  Columnas centrales : Mayor carga  Columnas laterales : Media carga  Columnas esquinadas : Un cuarto de carga Un marco rígido transfiere el momento de una viga a las columnas de apoyo que dan como resultado que las columnas compartan la resistencia a la flexión con la viga.

Usos de marcos rígidos: Son ideales para:  Gimnasios  Supermercados  Hangares  Bodegas o cualquier aplicación, donde el espacio interior libre es necesario.

Beneficios o ventajas de usar los marcos rígidos  Flexibilidad en el aprovechamiento del espacio interior.  Interior libre  Rápida construcción  Diseño flexible incomparable.  Menor costo.  Variedad de columnas.  Mínima pendiente de la cubierta.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales Tipos de marcos rígidos:  De soporte lateral: Muros y tirantes cruzados.  De soporte vertical: Columnas y muros.  De espaciamiento horizontal: Pisos, losas, armaduras, vigas.

Análisis estructural de un marco rígido El análisis estructural implica un conocimiento de la solicitación que obran sobre la estructura y de las dimensiones de sus elementos. Estos datos son imprecisos cuando se inicia el diseño, ya que solo se conocen en forma aproximada las dimensiones que tendrán los elementos. Mediante un proceso cíclico el proyectista va ajustando los datos iniciales (dimensiones de los elementos) a medida que va precisando el análisis. Solamente en la fase final de este proceso se hace un cálculo numérico relativamente refinado. Resumiendo lo anterior, tenemos que la finalidad del análisis estructural es conocer los elementos mecánicos a que estarán sujetos los elementos de la estructura y el comportamiento que este presentara debido a las solicitaciones.

Métodos de Análisis estructural  Método de las fuerzas : Método de las flexibilidades  Método de las deformaciones: Método de Cross, Método de las rigideces, Método de kani.  Métodos aproximados (cargas horizontales): Método del portal, Método del cantiléver, Método de Bowman.

Método de diseño:

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales Método de los esfuerzos de trabajo o esfuerzos permisibles (Método elástico)

Consiste en el proceso siguiente: Las acciones internas (carga axial, momentos, fuerzas cortantes y torsiones) inducidas en los distintos elementos de la estructuras por las solicitaciones de servicio o de trabajo que actúan sobre estas, se calculan por medio de un análisis elástico. Se determinan después los esfuerzos producidos en las distintas secciones por las acciones internas, por métodos también basados en hipótesis elásticas. Los esfuerzos de trabajo así calculados deben mantenerse por debajo de ciertos valores de esfuerzos permisibles que se consideran aceptables.

Método de resistencia ultima ( Método plástico) Las acciones internas que las solicitaciones externas producen sobre las estructuras, se determinan por medio de un análisis elástico, como en el caso anterior. Los elementos de la estructura se dimensionan de tal manera que su resistencia a las diversas acciones de trabajo a las que puedan estar sujetas sea igual a dichas acciones multiplicadas por un factor de carga de acuerdo con el grado de seguridad deseado.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales 2. Marcos Con Contraventeos Concéntricos La principal característica de un sistema contraventeado concéntricamente es su alta rigidez elástica. La distribución de las diagonales permite ante la acción de cargas laterales: o

Desarrollar cargas axiales altas

o

Desarrollar momentos flexionantes bajos. Ejemplos de contraventeos concéntricos.

Historia: Antes de los años 60´s los contraventeos concéntricos se utilizaron para resistir cargas laterales debidas a vientos. En la década de los 60´s y 70´s se utilizaron los sistemas contraventeos concéntricamente para resistir cargas debidas a sismo. Las recomendaciones de diseño de contraventeos concéntricos, desarrolladas en los 60´s fueron adaptadas al diseño sísmico. En los años 70´s y 80´s se llevaron a cabo amplias investigaciones referentes al comportamiento no lineal de sistemas contraventeados, que fueron la base para los códigos actuales de diseño.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales Algunos criterios de diseño se han basado en el concepto “solamente tensión”. Tradicionalmente se han utilizado para estos diseños de los elementos tales como: ángulos, redondos o soleras.

Parámetros básicos Influyen en el comportamiento histérico de los elementos de los contraventeos:  Relación de esbeltez  Condiciones de frontera  Sección transversal de la diagonal

Relación de esbeltez (ᶙ = kl/r): Clasificación de diagonales: 

Esbeltas : ᶙ > 110 para A-36

; ᶙ> 130 para A-50



Robustas : ᶙ< 50 para a – 36

; ᶙ< 60 para A-50



Intermedias : 50< ᶙ< 110 para A-36 ; 60< ᶙ< 130 para A-50 Comportamiento de diagonales:



Esbeltas: Pandeo elástico a G< 0.5 Fy, poca rigidez en la configuración pandeada.



Robustas: Fluencia y pandeo local dominan la respuesta.



Intermedias: el pandeo local es menos critico que el pandeo inelástico.

Condiciones de frontera: Estudios experimentales han mostrado que las condiciones de frontera tienen el mismo efecto en las deformadas elástica e inelástica. A sí mismo, se ha observado que las condiciones de frontera tienen poco efecto sobre el comportamiento histerético de las diagonales.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales Sección transversal de la diagonal: Eficiencia de las secciones de mayor a menor: 1. Tubos circulares 2. Tubos rectangulares 3. Secciones I 4. Secciones T 5. Ángulos dobles

Filosofía de diseño de los contraventeos concéntricos La selección de la rigidez de la viga generalmente no es considerada por el diseñador y tiene una influencia fundamental en el comportamiento cargadesplazamiento del sistema durante el intervalo inelástico. 

Diagonales de contraventeo:

La respuesta post- pandeo del marco (tipo chevron) es extremadamente sensible a la relativa rigidez a flexión de la viga con respecto a la rigidez axial de la diagonal y no puede ser determinada mediantes análisis elásticos. Por esta razón se recomienda el uso de diagonales robustas y poco esbeltas. El factor de reducción se considera 0.8 

Conexiones:

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales La filosofía de diseño se considera la energía sísmica se disipa en las diagonales por lo que las conexiones tendrán que diseñarse para que se comporten elásticamente en todo momento. Los principios de diseño por capacidad son adecuados para cumplir este objetivo. 

Columnas: Debido a la alta sensibilidad durante la respuesta no lineal del sistema se recomienda ser conservador en el diseño de columnas: P= cargas gravitacionales + cargas axiales por momento de volteo sísmico + posibles cargar axiales por desequilibrio en diagonales.



Vigas :

o

Deben ser continuas con las columnas.

o

Deben soportar las cargas gravitacionales sin considerar los contraventeos.

o

Patines de vigas en el punto de intersección deben tener arriostramiento lateral.

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3. Contraventeos Excéntricos Es un sistema híbrido para resistir cargas laterales compuesto por: 

Marco resistente a momento.



Diagonales de contraventeo. Combina las múltiples ventajas de marcos convencionales, minimizando sus desventajas. Características:

 Alta rigidez elástica.  Respuesta inelástica estable después bajo carga cíclica.  Excelente ductilidad.  Adecuada capacidad de disipación de energía.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales Surgieron como alternativa de sistemas contraventeados en zonas de alta sismicidad. Las investigaciones se inician a mediados de los 70’s (Roeder y Popov) y continuaron hasta mediados de los 80’s (Engelhardt, Kasai y Popov). Actualmente son una realidad como aplicación estructural.

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Filosofía de diseño de los contraventeos excéntricos Restringir el comportamiento inelástico a los eslabones de cortante y diseñar el resto de los elementos del marco para que puedan soportar las cargas máximas transmitidas por los eslabones. El uso de este concepto de diseño por capacidad permitirá limitar las fuerzas inducidas en elementos seleccionados del marco. El eslabón se diseña para el nivel de fuerzas seleccionado (fuerzas reducidas) y el resto de los componentes se diseña para la capacidad del eslabón considerando plastificación total y endurecimiento por deformación. Las relaciones que se presentan más adelante son útiles para un diseño preliminar. Dependen solamente de la geometría y son independientes de si el comportamiento del eslabón es elástico o inelástico. Los eslabones se pueden diseñar usando resultados de un análisis elástico y las acciones de los otros elementos se pueden obtener usando conceptos de equilibrio.

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El comportamiento de un marco contraventeado excéntricamente depende fundamentalmente de la longitud del eslabón de cortante o excentricidad (e) (Fig. 1a). Un caso extremo, cuando e = 0 (Fig. 1b), se refiere a un sistema contraventeado concéntricamente, en el cual se tiene una gran rigidez elástica; sin embargo, la falla de este sistema estaría dada por el pandeo de una de sus diagonales. El otro extremo, se define cuando e = L (Fig. 1c), siendo un caso típico de un marco a flexión, en el que su comportamiento queda regido por la capacidad a flexión de sus elementos. El caso general de un contraventeo excéntrico posee una gran rigidez elástica, un comportamiento histerético estable y una gran capacidad de disipación de energía.

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4. Marcos Rígidos Con Muros De Cortante En muchos edificios altos, actualmente se ha recurrido a muros de cortante, con el objeto de aumentar la rigidez, en el uso de la losa plana o aligerada que resulta un sistema de piso flexible, es necesario que los elementos verticales absorban efectos de cargas laterales, de ahí la necesidad de este tipo de muro.

Estos muros pueden ser de mampostería o concreto reforzado o prefabricado. Desde luego que los muros de concreto son los que tienen mayor resistencia.

Ventajas: 

Se economiza al seguir usando la cantidad mínima de material con vigas y columnas, y reforzando ciertas crujías, rellenándolas con muros de concreto armado, que rigidizan por completo dicho marco.



Permite que la estructura se más estable.



Se aumenta la seguridad estructural ya que si falla el marco rígido, todavía está el muro y viceversa.

Edificio estructurado con una combinación de marcos rígidos y muros de cortante. Es recomendable económicamente hablando emplear estos sistemas en edificios de no más de 50 niveles.

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Los muros de corte frecuentemente son de concreto reforzado o mampostería reforzada, presentando los de este último tipo aislamiento proporcionado por el espacio vacío incluido en el muro, dando lugar a que en el interior del edificio se atenúen las variaciones térmicas y acústicas. En una edificación, la carga horizontal se distribuye entre todos los muros de corte de cada planta, en proporción directa a su rigidez. Cuando existen ejes con marcos y muros de corte, estos serán más rígidos que los ejes que contengan solamente marcos.

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5. Marcos Arriostrados Al igual que los marcos rígidos, los marcos arriostrados están formados por vigas y columnas, teniendo adicionalmente elementos en diagonal formando triángulos en la estructura. Los nudos pueden ser articulados. Los arriostres, miembros diagonales, trabajan a carga axial de tensión o de compresión, evitando el ladeo de la estructura. La colocación de los elementos diagonales puede ser en X, K o V como se muestra a continuación:

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales Un caso frecuente de marcos arriostrados se muestra en la figura, donde los elementos en diagonal están situados en el plano inclinado del techo (formando diafragma) y en la dirección perpendicular al marco rígido formando diafragmas verticales. Los elementos en diagonal están diseñados para que resistan las fuerzas laterales por medio de tensión axial y son llamados comúnmente tensores.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales 6. Marcos Con Muros De Concreto O De Mampostería Este tipo de estructuras poseen marcos rígidos de acero en una dirección, con cerramiento de la edificación usando muros de concreto o muros de mampostería. Es importante determinar si estos muros forman parte del sistema estructural, en cuyo caso son utilizados parcial o totalmente para para resistir las fuerzas laterales. En caso contrario tales muros serán tomados como elementos secundarios. La siguiente figura muestra un arreglo de marcos con muros de concreto o de mampostería.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales 7. Armaduras Una armadura está formada por un grupo de miembros (también llamados barras) que forman uno o más triángulos, en un solo plano, y están dispuestos de manera que las cargas externas se aplican en los nudos o juntas y teóricamente solo producen tensión o compresión axiales en los miembros. En la siguiente figura se muestra algunos tipos de armadura.

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Armaduras Tridimensionales Es un sistema de barras en el espacio, unidas entre sí por sus extremos por articulaciones de manera que forman una estructura espacial rígida. Sus elementos están dispuestos de manera que las cargas externas se aplican en los nudos o juntas y teóricamente solo producen tensión o compresión axiales en los miembros. La siguiente figura muestra un arreglo de miembros que forman una armadura tridimensional:

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales Entrepisos La utilización de elementos de acero combinados con otros materiales, tales como concreto, madera, etc.; para la construcción de entrepisos, es de uso bastante frecuente. Generalmente los entrepisos están formados con un sistema de vigas de carga apoyadas sobre columnas, paredes, armaduras, etc. Sobre las que se apoya una serie de vigas de menor dimensión, llamadas viguetas o vigas secundarias. Como vigas secundarias pueden usarse joists, que son vigas de alma abierta. Sobre estos elementos descansa el piso que puede ser de tablones de madera, losetas prefabricadas de concreto o una losa de concreto fundida en el lugar. La figura muestra algunos de los sistemas usados para entrepiso. Las uniones entre los diversos elementos y los anclajes a la estructura principal son importantes para que el entrepiso pueda funcionar como diafragma horizontal.

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Tipos de Acero Estructural y Sistemas Estructurales Techos o cubiertas Es muy común encontrar cubiertas con armaduras de acero o simplemente de vigas inclinadas, como elementos que soporten las cargas del techo. Las armaduras o vigas generalmente están conectadas entre sí por medio de tensores formando un diafragma horizontal y frecuentemente descasan sobre muros de mampostería con columnas de concreto. En otros casos se apoyan en estructuras principales de acero. Sobre las armaduras o vigas inclinadas descansan las costaneras que son las que reciben la cubierta (que pueden ser laminas metálicas, fibrocemento, elementos de concreto, etc.) y la carga viva. La siguiente figura muestra algunos tipos de cubiertas:

Gradas Son un arreglo de vigas inclinadas que van de un piso inferior al piso superior, sobre los que se apoyan los peldaños (de acero, de madera o de concreto). Cuando están apoyadas sobre el suelo están fijadas a un cimiento de concreto y generalmente están apoyadas en vigas en el nivel superior unidas por medio de pernos o soldadura.

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BIBLIOGRAFIAS:

 Arnal, Eduardo (1984) TEORIA DE ESTRUCTURAS I .Tercera Edicion.  Hsieh, Yuan – yu ( 1973) TEORIA ELEMENTAL DE ESTRUCTURAS . Editorial Prentice hall internacional . Madrid , España.  Luchsinger, Cecilio (1979) ESTRUCTURAS Tomo I. Folletos de estructuras N°4  Víctor Escalante Cervera (2003) DISEÑO DE ESTRUCTURAS METALICAS  Jack C. Mccormac Y Stephen F. Csernak (Quinta Edición 2012) DISEÑO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

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