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    Tema 1 Acero Tema 1 Acero Document Transcript

    • TEMA 1ESTRUCTURACIÓN DE EDIFICIOS EN MARCOS DE ACERO UNAM FACULTAD DE ARQUITECTURA TALLER CARLOS LAZO BARREIRO “CONSTRUCCIÓN VI” ARQ. JOSÉ MIRANDA CRUZ. ALUMNA: CALZADA NUÑEZ SURY FERNANDA
    • INTRODUCCIÓN ACEROEs la denominación que comúnmente se le da en ingeniería metalúrgica a una aleación dehierro con una cantidad de carbono variable entre el 0,1 y el 2,1% en peso de sucomposición, aunque normalmente estos valores se encuentran entre el 0,2% y el 0,3%. Sila aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se producen fundicionesque en oposición al acero son quebradizas y no es posible forjarlas sino que deben sermoldeadas.El acero conserva las características metálicas del hierro en estado puro, pero la adiciónde carbono y de otros elementos tanto metálicos como no metálicos mejora suspropiedades físico-químicas.Existen muchos tipos de acero en función del o los elementos aleantes que esténpresentes. La definición en porcentaje de carbono corresponde a los aceros al carbono,en los cuales este no metal es el único aleante, o hay otros pero en menoresconcentraciones. Otras composiciones específicas reciben denominaciones particularesen función de múltiples variables como por ejemplo los elementos que predominan en sucomposición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros decementación), de alguna característica potenciada (aceros inoxidables) e incluso enfunción de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas aleaciones de hierro seengloban bajo la denominación genérica de aceros especiales, razón por la que aquí se haadoptado la definición de los comunes o "al carbono" que además de ser los primerosfabricados y los más empleados, sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad deaceros llevó a Siemens a definir el acero como un compuesto de hierro y otra sustanciaque incrementa su resistencia.Los dos componentes principales del acero se encuentran en abundancia en la naturaleza,lo que favorece su producción a gran escala. Esta variedad y disponibilidad lo hace aptopara numerosos usos como la construcción de maquinaria, herramientas, edificios y obraspúblicas, contribuyendo al desarrollo tecnológico de las sociedades industrializadas.
    • CARACTERISTICAS MECÁNICAS Y TECNOLÓGICAS DEL ACEROAunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a queestas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos,químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones decaracterísticas adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunaspropiedades genéricas:  Su densidad media es de 7850 kg/m³.  En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.  El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1.510 °C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1.375 °C, y en general la temperatura necesaria para la fusión aumenta a medida que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las aleaciones eutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1.650 °C.  Su punto de ebullición es de alrededor de 3.000 °C.  Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas.  Relativamente dúctil. Con él se obtienen hilos delgados llamados alambres.  Es maleable. Se pueden obtener láminas delgadas llamadas hojalata. La hojalata es una lámina de acero de entre 0.5 y 0.12 mm de espesor, recubierta generalmente de forma electrolítica por estaño.  Permite una buena mecanización en máquinas herramientas antes de recibir un tratamiento térmico.  Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria y se deforman al sobrepasar su límite elástico.  La dureza de los aceros varía entre la del hierro y la que se puede lograr mediante su aleación u otros procedimientos térmicos o químicos entre los cuales quizá el más conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial, conservar un núcleo tenaz en la pieza que evite fracturas frágiles. Aceros típicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en las herramientas de mecanizado, denominados aceros rápidos que contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y vanadio. Los ensayos tecnológicos para medir la dureza son Brinell, Vickers y Rockwell, entre otros.  Se puede soldar con facilidad.  La corrosión es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas superficiales que posibilitan el progreso de la oxidación hasta que se consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido protegiendo mediante tratamientos
    • superficiales diversos. Si bien existen aleaciones con resistencia a la corrosión mejorada como los aceros de construcción aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los aceros inoxidables.  Posee una alta conductividad eléctrica. Aunque depende de su composición es aproximadamente de 3 · 106 S/m.  Se utiliza para la fabricación de imanes permanentes artificiales ya que una pieza de acero imantada no pierde su imantación si no se la calienta hasta cierta temperatura. La magnetización artificial se hace por contacto, inducción o mediante procedimientos eléctricos. En lo que respecta al acero inoxidable, al acero inoxidable ferrítico sí se le pega el imán, pero al acero inoxidable austenítico no se le pega el imán ya que la fase del hierro conocida como austenita no es atraída por los imanes. Los aceros inoxidables contienen principalmente níquel y cromo en porcentajes del orden del 10% además de algunos aleantes en menor proporción.  Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresión: δL = α δ t° L, siendo a el coeficiente de dilatación, que para el acero vale aproximadamente 1,2 · 10−5 (es decir α = 0,000012). Si existe libertad de dilatación no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatación está impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. El acero se dilata y se contrae según un coeficiente de dilatación similar al coeficiente de dilatación del hormigón, por lo que resulta muy útil su uso simultáneo en la construcción, formando un material compuesto que se denomina hormigón armado. El acero da una falsa sensación de seguridad al ser incombustible, pero sus propiedades mecánicas fundamentales se ven gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles en el transcurso de un incendio. 1. ESTRUCTURACIÓN DE EDIFICIOS EN MARCOS DE ACEROEstas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las estructuras deconcreto, es decir que deben estar diseñadas para resistir acciones verticales yhorizontales.En el caso de estructuras de nudos rígidos, las soluciones generales a fin de resistir lascargas horizontales serán las mismas que para Estructuras de concreto armado.Pero si se trata de estructuras articuladas tal el caso normal en estructuras metálicas,se hace necesario rigidizar la estructura a través de triangulaciones (llamadas cruces deSan Andrés), o empleando pantallas adicionales de concreto armado.
    • Las barras de las estructuras metálicas trabajan a diferentes esfuerzos de compresión yflexión:  Piezas a Compresión  Piezas a Flexión VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURALAlta resistencia: la alta resistencia del acero por unidad de peso permite estructurasrelativamente livianas, lo cual es de gran importancia en la construcción de puentes,edificios altos y estructuras cimentadas en suelos blandos.Homogeneidad: las propiedades del acero no se alteran con el tiempo, ni varían con lalocalización en los elementos estructurales.Elasticidad: el acero es el material que más se acerca a un comportamiento linealmenteelástico (Ley de Hooke) hasta alcanzar esfuerzos considerables.Precisión dimensional: los perfiles laminados están fabricados bajo estándares quepermiten establecer de manera muy precisa las propiedades geométricas de la sección.Ductilidad: el acero permite soportar grandes deformaciones sin falla, alcanzando altosesfuerzos en tensión, ayudando a que las fallas sean evidentes.Tenacidad: el acero tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de energía endeformación (elástica e inelástica).Facilidad de unión con otros miembros: el acero en perfiles se puede conectar fácilmentea través de remaches, tornillos o soldadura con otros perfiles.Rapidez de montaje: la velocidad de construcción en acero es muy superior al resto de losmateriales.Disponibilidad de secciones y tamaños: el acero se encuentra disponible en perfiles paraoptimizar su uso en gran cantidad de tamaños y formas.Costo de recuperación: las estructuras de acero de desecho, tienen un costo derecuperación en el peor de los casos como chatarra de acero.Reciclable: el acero es un material 100 % reciclable además de ser degradable por lo queno contamina.Permite ampliaciones fácilmente: el acero permite modificaciones y/o ampliaciones enproyectos de manera relativamente sencilla.
    • Se pueden prefabricar estructuras: el acero permite realizar la mayor parte posible deuna estructura en taller y la mínima en obra consiguiendo mayor exactitud. DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURALCorrosión: el acero expuesto a intemperie sufre corrosión por lo que deben recubrirsesiempre con esmaltes alquidálicos (primarios anticorrosivos) exceptuando a los acerosespeciales como el inoxidable.Calor, fuego: en el caso de incendios el calor se propaga rápidamente por las estructurashaciendo disminuir su resistencia hasta alcanzar temperaturas donde el acero secomporta plásticamente, debiendo protegerse con recubrimientos aislantes del calor ydel fuego (retardantes) como mortero, concreto, asbesto, etc.Pandeo elástico: debido a su alta resistencia/peso el empleo de perfiles esbeltos sujetosa compresión, los hace susceptibles al pandeo elástico, por lo que en ocasiones no soneconómicos las columnas de acero.Fatiga: la resistencia del acero (así como del resto de los materiales), puede disminuircuando se somete a un gran número de inversiones de carga o a cambios frecuentes demagnitud de esfuerzos a tensión (cargas pulsantes y alternativas).Resistencia de plastificación solamente para columnas cortas. ACEROS ESTRUCTURALESDe acuerdo a la American Society of Testing Materials ASMT  Aceros generales (A-36)  Aceros estructurales de carbono (A-529) b.1 Bajo contenido de carbono (<0.15 %) b.2 Dulce al carbono (0.15 – 0.29 %) b.3 Medio al carbono (0.30 – 0.59 %) b.4 Alto contenido de carbono (0.6 – 1.7 %)  Aceros estructurales de alta resistencia y baja aleación (Mo, V y Cr), (A-441 y A- 572) aleación al 5 %.
    •  Aceros estructurales de alta resistencia y baja aleación, resistentes a la corrosión atmosférica (A-242, A-588).  Acero templado y revenido (A-514).Designación Acero Formas Usos Fy min FuminASTM Ksi tensión ksiA-36 Al carbono Perfiles, Puentes, 36 e < 8" 58 – 80 barras y edificiosNOM B-254 32 e > 8" placas estructurales en general. Atornillados, remachados y soldadosA-529 Al carbono Perfiles y Igual al A-36 42 60-85 placasNOM B-99 e< ½"A-441 Al magneso, Perfiles, Igual al A-36 40-50 60-70 vanadio de placas yNOM B-284 Tanques alta barras resistencia y e < 8" baja aleaciónA-572 Alta Perfiles, Construcciones 42-65 60-80 resistencia y placas y atornilladas,NOM B baja aleación barras remaches. No en puentes e< 6" soldados cuando Fy> 55 ksiA-242 Alta Perfiles, Construcciones 42-50 63-70 resistencia, placas y soldadas,NOM B-282 baja aleación barras atornillada, y resistente técnica e< 4" a la especial de corrosión soldadura atmosféricaA-514 Templados y Placas Construcciones 90-100 100-150 revenidos soldada e< 4" especialmente.
    • No se usa si se requiere gran ductilidadA-53 Tubo de acero con o sin costura negro y galvanizado por inmersión en caliente.NOM B-177A-500 Tubo de acero para usos estructurales formados en frío con o sin costura deNOM B-199 sección circular y otras formas.A-501 Tubo de acero al carbono con o sin costura formado en caliente para uso estructural.NOM B-200A-606 Lámina de acero de baja aleación y alta resistencia. Laminada en caliente o en frío,NOM B-277 resistente a la corrosión.A-570 Lámina de acero al carbono laminada en caliente para uso estructural.NOM B-347A-27 Piezas coladas de acero de alta resistencia.NOM B-353A-668 Forjados de acero al carbono y de aleación para uso industrial general. 1.1 APLICACIÓN ESTRUCTURAL DE PERFILES Y CONEXIONES METÁLICAS Perfiles de acero Para su uso en construcción, el acero se distribuye en perfiles metálicos, siendo éstos dediferentes características según su forma y dimensiones y debiéndose usarespecíficamente para una función concreta, ya sean vigas o pilares.
    • Armadura para un pilar de sección circularSECCIONES DE PERFILES LAMINADOS:
    • 1.2 USO DEL CONCRETO EN ESTRUCTURAS METÁLICASLa construcción compuesta resulta muy económica cuando se emplean elementos ligerosde acero como perfiles de lámina delgada o pequeñas armaduras conectadas a la losa deconcreto.Sistemas para edificios de varios pisos. Se trata aquí especialmente el sistema verticalresistente de los edificios, en particular en lo referente a su eficiencia para resistir lascargas laterales de viento o sismo cuya importancia crece a medida que aumenta la alturadel edificio.Lo ideal sería que el sistema estructural que se requiere y que representa la soluciónóptima para resistir las cargas verticales de diseño, resultase suficiente para resistirtambién sin modificación alguna también las cargas laterales contando para ello con lareducción en los factores de seguridad que admiten las normas de diseño para resistiresta última condición de carga por ser de tipo accidental. Sin embargo, esto llega a sercierto solo en edificios de pocos pisos y en zonas donde las acciones de diseño por sismoo viento son moderadas. A medida que crece la altura, las modificaciones para resistircargas laterales son mayores.El problema puede plantearse como el de sobreprecio que hay que pagar para laresistencia a cargas laterales, el cual aumenta con el número de pisos hasta que paraedificios muy altos este es el aspecto que domina la elección del sistema estructural másapropiado.El sistema estructural debe permitir proporcionar resistencia a las fuerzas laterales yrigidez para mantener las deformaciones ante esas cargas dentro de los límitestolerables. El segundo aspecto suele ser más decisivo que el primero para definir elesquema estructural apropiado. No puede separarse de manera tajante el estudio delsistema de soporte vertical del relativo a los sistemas de piso de un edificio, ya que eltrabajo conjunto es el que define el comportamiento y la eficacia, especialmente en loque se refiere a las cargas laterales. Por ello, aunque el énfasis se ponga en el sistemavertical, se hará mención de la interacción de este sistema con el sistema de piso. 1.3 SOLDADURAS REMACHES Y PERNOS SOLDADURAEs un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales,(generalmente metales o termoplásticos), usualmente logrado a través de la coalescencia(fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar unmaterial de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de material fundido(el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija. A veces la presiónes usada conjuntamente con el calor, o por sí misma, para producir la soldadura. Esto estáen contraste con la soldadura blanda y la soldadura fuerte que implican el derretimiento
    • de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlaceentre ellos sin fundir las piezas de trabajo.Muchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura, incluyendouna llama de gas, un arco eléctrico, un láser, un rayo de electrones, procesos de friccióno ultrasonido. La energía necesaria para formar la unión entre dos piezas de metalgeneralmente proviene de un arco eléctrico. La energía para soldaduras de fusión otermoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gascaliente.Mientras que con frecuencia es un proceso industrial, la soldadura puede ser hecha enmuchos ambientes diferentes incluyendo al aire libre, debajo del agua y en el espacio. Sinimportar la localización, sin embargo la soldadura sigue siendo peligrosa y se deben tomarprecauciones para evitar quemaduras, descarga eléctrica, humos venenosos, y lasobreexposición a la luz ultravioleta. PROCESOS DE SOLDADURASoldadura por arco. Estos procesos usan una fuente de alimentación para soldadura paracrear y mantener un arco eléctrico entre un electrodo y el material base para derretirlos metales en el punto de la soldadura. Pueden usar tanto corriente continua (DC) comoalterna (AC) y electrodos consumibles o no consumibles. A veces la región de la soldaduraes protegida por un cierto tipo de gas inerte o semi inerte, conocido como gas deprotección y el material de relleno a veces es usado también.Soldeo blando y fuerte. Es un proceso en el cuál no se produce la fusión de los metalesbase, sino únicamente del metal de aportación.El soldeo blando se da a temperaturas inferiores a 450 ºC.El soldeo fuerte se da a temperaturas superiores a 450 ºC.Y el soldeo fuerte a altas temperaturas se da a temperaturas superiores a 900 ºC. GEOMETRÍALas soldaduras pueden ser preparadas geométricamente de muchas maneras diferentes.Los cinco tipos básicos de juntas de soldadura son la junta de extremo, la junta deregazo, la junta de esquina, la junta de borde, y la junta-T.Existen otras variaciones, como por ejemplo la preparación de juntas doble-V,caracterizadas por las dos piezas de material cada una que afilándose a un solo puntocentral en la mitad de su altura.La preparación de juntas solo-U y doble-U son también bastante comunes en lugar detener bordes rectos como la preparación de juntas solo-V y doble-V, ellas son curvadas,teniendo la forma de una U.Las juntas de regazo también son comúnmente más que dos piezas gruesas dependiendodel proceso usado y del grosor del material, muchas piezas pueden ser soldadas juntas enuna geometría de junta de regazo.
    • A menudo, ciertos procesos de soldadura usan exclusivamente o casi exclusivamentediseños de junta particulares. Por ejemplo, la soldadura de punto de resistencia, lasoldadura de rayo láser, y la soldadura de rayo de electrones son realizadas másfrecuentemente con juntas de regazo. Sin embargo, algunos métodos de soldadura, comola soldadura por arco de metal blindado, son extremadamente versátiles y pueden soldarvirtualmente cualquier tipo de junta. Adicionalmente, algunos procesos pueden ser usadospara hacer soldaduras multipasos, en las que se permite enfriar una soldadura, yentonces otra soldadura es realizada encima de la primera. Esto permite, por ejemplo, lasoldadura de secciones gruesas dispuestas en una preparación de junta solo-VDespués de soldar, un número de distintas regiones pueden ser identificadas en el áreade la soldadura. La soldadura en sí misma es llamada la zona de fusión másespecíficamente, ésta es donde el metal de relleno fue puesto durante el proceso de lasoldadura. Las propiedades de la zona de fusión dependen primariamente del metal derelleno usado, y su compatibilidad con los materiales base. Es rodeada por la zonaafectada de calor, el área que tuvo su micro estructura y propiedades alteradas por lasoldadura. Estas propiedades dependen del comportamiento del material base cuandoestá sujeto al calor. El metal en esta área es con frecuencia más débil que el materialbase y la zona de fusión, y es también donde son encontradas las tensiones residuales. 1 La junta de extremo cuadrado 2 Junta de preparación solo-V 3 Junta de regazo o traslape 4 Junta-T VENTAJAS DE LA SOLDADURA  El empleo de conexiones soldadas en vez de atornilladas o remachadas permite un ahorro de material (hasta de un 15%).  La soldadura requiere menos trabajo y por lo tanto menos personal que la colocación de remaches o tornillos (un soldador puede reemplazar una cuadrilla de remachadores).  La soldadura permite una gran variedad de conexiones, cosa que no se puede con remaches o tornillos.
    •  Las conexiones soldadas son más rígidas que las demás, lo cual permite una verdadera continuidad en la transmisión de elementos mecánicos entre miembros.  Debido a la mayor resistencia del metal de aportación las conexiones soldadas permiten una gran resistencia a la fatiga.  Las estructuras soldadas pueden repararse muy fácilmente a diferencia del resto.  Las conexiones soldadas han permitido la construcción de estructuras soldadas y "limpias".  Las conexiones soldadas permiten ajustes de proyecto más fácilmente que en otro tipo de conexiones.  El trabajo de soldadura es silencioso comparado con el remachado.  Hay un ahorro considerable en el cálculo, detallado y montaje de las estructuras. DESVENTAJAS  Las conexiones rígidas puede n no ser óptimas en el diseño.  La revisión de las conexiones soldadas no es muy sencillo con respecto al resto.  La creencia de la baja resistencia a la fatiga en conexiones soldadas. REMACHEEs un elemento de fijación que se emplea para unir de forma permanente dos o máspiezas. Consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) que en su fin dispone de una cabeza.Las cabezas tienen un diámetro mayor que el resto del remache, para que así alintroducir éste en un agujero pueda ser encajado. El uso que se le da es para unir dospiezas distintas, sean o no del mismo material.Existe un pequeño matiz diferenciativo entre un roblón y un remache. Los roblones estánconstituidos por una sola pieza o componente, mientras que los remaches pueden estarconstituidos por más de una pieza o componente. Es común denominar a los roblonestambién remaches, aunque la correcta definición de roblón es para los elementos de uniónconstituidos por un único elemento.Las ventajas de las uniones remachadas/roblonadas son:  Se trata de un método de unión barato y automatizable.  Es válido para unión de materiales diferentes y para dos o más piezas.  Existe una gran variedad de modelos y materiales de remaches, lo que permite acabados más estéticos que con las uniones atornilladas.  Permite las uniones ciegas, es decir, la unión cuando sólo es accesible la cara externa de una de las piezas.Como principales inconvenientes destacar:  No es adecuado para piezas de gran espesor.  La resistencia alcanzable con un remache es inferior a la que se puede conseguir con un tornillo.  La unión no es desmontable, lo que dificulta el mantenimiento.
    •  La unión no es estanca. CLASIFICACIÓN  Remaches de compresión  Remaches ciegos Remache ciego con mandril de estiramiento Con pasador guiado Roscados Expandidos químicamente PERNOEl perno o espárrago es una pieza metálica larga de sección constante cilíndrica,normalmente hecha de acero o hierro. Está relacionada con el tornillo pero tiene unextremo de cabeza redonda, una parte lisa, y otro extremo roscado para la chaveta,tuerca, o remache, y se usa para sujetar piezas en una estructura, por lo general de granvolumen. Tuerca con su perno. Modelos de pernos
    • 1.4 TRANSPORTACIÓN Y MONTAJEAl seleccionar el proceso constructivo a utilizar en un proyecto, es necesaria la correctaevaluación del transporte. En gran medida, del resultado de esta evaluación se decide silos elementos serán fabricados en planta fija, en planta móvil o a pie de obra.La incidencia del costo del transporte en el costo total de la obra es directamenteproporcional a la distancia por recorrer y a la complejidad del flete. En condicionesnormales, es aceptable que una obra que esté a menos de 350 km tenga un costo portransporte del 10 al 20 por ciento del costo total de los prefabricados.Existen dos tipos de fletes: los que por sus características de peso y dimensiones seejecutan con equipos de transporte ordinario y los que exceden el peso y dimensionespermitidos en las normas y reglamentos locales o federales. Los primeros se realizan concamiones o tractocamiones y plataformas, los segundos con equipos de transporteespecializado. Por los riesgos que implican el exceso de peso y dimensiones, estasmaniobras las deben realizar empresas que cuentan con registro en la Secretaría deComunicaciones y Transportes. EQUIPOS DE TRANSPORTE ESPECIALIZADOS TIPOS Y CAPACIDADESPara realizar fletes se utilizan combinaciones vehiculares de tractocamiones acoplados asemirremolques. A continuación se define una clasificación atendiendo a su tipo, seincluyen los más comunes usados en México.Tractocamión (T): Vehículo automotor destinado a soportar y arrastrar semirremolques yremolques. Normalmente se utilizan vehículos con motores diesel de 300 a 450 HP.Semirremolque (S): Vehículo o plataforma sin eje delantero unido a un tractocamión demanera que sea jalado y parte de su peso sea soportado por éste. Es posible tambiénutilizarlos separados del tractocamión pero unidos a trabes de grandes dimensiones. Tractocamión con semirremolque acoplado.Tractocamión con semirremolque unido a trabe.Remolque (R): Vehículo o plataforma con eje delantero y trasero no dotado de medios depropulsión y destinado a ser jalado por un vehículo automotor o acoplado a unsemirremolque.
    • Módulo (M): Plataformas acoplables longitudinal y lateralmente, con ejes direccionales ysuspensión hidráulica o neumática. Módulo direccional de 5 ejes (M5) para 65 toneladas.Patín delantero (PD) y Patín trasero (PT): Bastidores de uno o más ejes con llantas paratransferir carga, también conocidos como “dollys”. En ocasiones estos dollys tienendirección propia para facilitar las maniobras. Vista de un patín trasero.Grúa industrial (GI): Máquina de diseño especial autopropulsable o montada sobre unvehículo para efectuar maniobras de carga, descarga, montaje y desmontaje.Unidad piloto (UP): Vehículo de motor dotado de una torreta y señales de advertenciapara conducir y abanderar el tránsito de las grúas industriales o las combinacionesvehiculares por los caminos y puentes. Unidad piloto.Las combinaciones vehiculares especiales podrán aceptarse cuando se trate deltransporte de carga indivisible (es decir, una sola viga) con peso útil menor a 90toneladas. El transportista deberá demostrar con una memoria de cálculo la distribuciónde cargas de la combinación y que la carga se desplaza con seguridad considerando lascaracterísticas geométricas de la ruta que se seguirá.
    • NORMAS Y REGLAMENTOSDependiendo de la ruta a tomar el transportista deberá respetar las normas yreglamentos que se encuentren en vigor en las entidades por las que transitará, de talforma que si los viajes no son locales deberá respetar la norma NOM-040-SCT-2-1995 que corresponde al transporte de objetos indivisibles de gran peso o volumen,peso y dimensiones de las combinaciones vehiculares de las grúas industriales y sutránsito por caminos y puentes de jurisdicción federal. Además, deberá respetar la Leyde caminos, puentes y autotransporte federal, el reglamento de autotransporte federal yservicios auxiliares, el reglamento sobre el peso, dimensiones y capacidad de los vehículosde autotransporte que transitan en los caminos y puentes de jurisdicción federal.La norma NOM-012-SCT-2-1995 trata sobre el “Peso y Dimensiones Máximas con los quepueden Circular los Vehículos de Autotransporte que Transitan en los Caminos y Puentesde Jurisdicción Federal”. La dimensión máxima de una combinación vehicular paratransitar en condiciones ordinarias es 20.8 m por lo que al restarle la dimensión deltractocamión resulta una pieza de 15.8 m. El peso útil máximo permitido es 26.4toneladas, de tal forma que toda pieza que exceda estas cantidades tendrá que sertransportada por una compañía que cuente con el servicio especializado de carga. Paraello, la norma dicta restricciones. Entre las más importantes están:1) Los transportes se sujetarán a los siguientes horarios: de lunes a viernes con luzdiurna y en la noche de 0:00 a 6:00 horas, y los sábados de 6:00 a 14:00; durantevacaciones normalmente se restringen los permisos.2) Las combinaciones vehiculares especiales no podrán transitar en convoy.3) Las rutas deben estar previstas y señaladas en el permiso y sólo podrán modificarseen caso de emergencia.4) Dependiendo de las dimensiones deben llevar una o dos unidades piloto las cualesdeben conducir, abanderar y apoyar la logística de la transportación. Éstas deben cumplircon una serie de especificaciones técnicas y de operación referentes a color, iluminación,señalización, avisos y características físicas, entre otras.5) En condiciones climatológicas adversas la combinación debe detenerse en un sitioseguro hasta que éstas sean favorables para continuar.6) Todas las unidades deberán transitar con las torretas y los faros principalesencendidos.7) Dependiendo de la combinación vehicular y del tipo de carreteras, se especificanvelocidades máximas y cargas máximas por llanta y por eje; dependiendo de las cargas seespecifican otros aspectos como la distancia entre ejes internos y la altura del centro degravedad de la carga. SEGURIDADPara no correr riesgos es importante observar las disposiciones de señalización yabanderamiento que exige la Secretaría de Comunicaciones y Transportes. Por su peso la
    • cantidad de energía liberada en una colisión es muy grande; además siempre será másdifícil detener vehículos con cargas y dimensiones excesivas.En los accesos a las obras es conveniente tener señalizaciones adicionales y bandererospara auxiliar a los operadores y maniobristas. Los terraplenes y terracerías deben estarnivelados y bien compactados para evitar hundimientos o que se atasque el equipo.En ocasiones existen sitios en la ruta por donde no pasa la combinación vehicular; sinembargo existe la posibilidad de “colear”, es decir auxiliar la maniobra levantando con unagrúa la parte posterior del elemento. Para esto es necesario que el área cercana estélibre de cables y obstáculos. Resulta muy peligroso aproximarse a cables de alta tensiónpues, dependiendo de las condiciones de humedad, intensidad y voltaje a distanciasmenores a 1.50 m se puede formar un arco y transmitir la corriente al equipo. Límite de acercamiento de los equipos con líneas conductoras de electricidad.Cuando se requieren permisos especiales de otras dependencias como Ferrocarriles,Comisión Federal de Electricidad y Policías Municipales entre otros, resulta convenienteprogramar y coordinar los trabajos con anticipación para evitar tiempos muertos detractocamiones o grúas. ACCESORIOS Y HERRAMIENTASExisten accesorios y herramientas adicionales como mangueras de sistema de frenos demayor longitud que las convencionales para remolques o patines traseros, extensionespara luces y torretas, letreros según lo marca la norma y cadenas y gatas paraaseguramiento de la carga, entre otros.Para la conducción de una combinación que requiera de unidad piloto, es conveniente quese cuente con sistemas de radio-comunicación.Para maniobras complejas existen dollys o módulos direccionales que permitenmaniobrabilidad en los patines traseros. También es frecuente que cuando en el acceso auna obra no hay espacio suficiente, se realicen maniobras con dos tractocamiones“espalda con espalda”. Para operar los equipos direccionales se debe contar conherramientas y equipo especial.
    • Maniobra “espalda con espalda” CONSIDERACIONES ADICIONALES DE ANÁLISISPuntos de apoyo: Al transportar las piezas prefabricadas deben estar apoyadasexclusivamente en los puntos considerados desde el diseño, de lo contrario pueden sufrirdaños.Asimismo, en caso de formar estibas o tongas, los apoyos de las camas superiores debencoincidir perfectamente con los de las camas inferiores para evitar distribuciones deesfuerzos y momentos distintas a las consideradas en el análisis. Al colocar las piezas enlas unidades de transporte se deben apoyar sobre elementos de madera o en apoyosespecialmente diseñados para ello. Detalle de los apoyos durante el transporteLo más común es que los elementos prefabricados estén diseñados para apoyarsesimplemente en sus extremos; sin embargo por maniobrabilidad en el transporte enocasiones se requiere meter hacia adelante el patín trasero o colocar el apoyo posterioren voladizo. Al hacer esto se genera un momento negativo que sumado al que genera elpresfuerzo debe ser contrarrestado con acero de refuerzo ordinario.
    • MONTAJEEn las obras prefabricadas el montaje representa entre 10 y 30 por ciento del costototal de la obra. En términos generales, mientras mayor sea el volumen de la obra, menorserá el costo relativo del montaje.Sin embargo, hay que considerar que los equipos de montaje por ser especializados ygeneralmente de gran capacidad, tienen costos horarios elevados, por lo que resultaindispensable una buena planeación de todas las actividades.Para la elección adecuada del equipo hay que considerar que la capacidad nominal con laque se le denomina comercialmente a una grúa es la carga máxima que soportará pero conel mínimo radio y a la menor altura. Es obvio que la capacidad nominal de una grúa siempretendrá que ser mayor que la carga más grande a mover. Esta capacidad disminuiráproporcionalmente a la distancia a lanzar el elemento a partir del centro de giro de lagrúa y a la altura a levantarlo.Los rangos de capacidad se basan en condiciones ideales:1) Nivel de piso firme2) Viento en calma3) No llevar la carga lateralmente ni balanceándose4) Buena visibilidad5) La maquinaria debe estar en buenas condiciones, que no tenga miembros estructuralesni dañados ni fatigados y debe estar equipada como “recién salida de la fábrica”.En términos simples podemos calcular la capacidad requerida, C, de una grúa con lasiguiente función: C = 0.37 W dDonde C es la capacidad requerida, W el peso del elemento (T) y d es la distancia desdeel punto de rotación de la pluma hasta el centro del claro de la pieza a montar (m).También es importante considerar que las grúas de mediana y gran capacidad (mayoresde 45 toneladas) tienen en sí mismas exceso de peso y dimensiones, por lo que sutraslado y acceso a las obras en ocasiones resulta imposible o incosteable. EQUIPOS DE MONTAJE TIPOS Y DIMENSIONESLos equipos de montaje para elementos prefabricados los podemos dividir en dos grupos,los de pequeña capacidad y los de mediana o gran capacidad.En general, los elementos para losas cortas como las losas alveolares, prelosas y viguetas,entre otros, y los elementos para fachadas y muros se consideran de peso pequeño,aunque se pueden montar con grúas hidráulicas, en ocasiones se utilizan grúas torre, quesi bien son muy versátiles por su gran alcance, no tienen la capacidad suficiente paralanzar elementos medianos lejos de su centro de rotación. En obras de menorenvergadura, se utilizan malacates, gatos y pórticos.Las grúas hidráulicas se dividen en telescópicas y estructurales o de celosía.
    • Grúa telescópica. Grúa estructural o de celosía.Las primeras tienen las siguientes ventajas: tienen mayor precisión ya que poseen unafunción más al extender su pluma y por lo mismo pueden introducirla en lugaresinaccesibles para una pluma rígida. Estas grúas se dividen en montadas sobre camión yautopropulsadas o todo terreno. En general las grúas telescópicas de menos de 140toneladas pueden transitar completas y listas para trabajar llegando a la obra, sobretodo, las montadas sobre camión. Las autopropulsadas tienen mayor movilidad por sumenor tamaño y porque poseen dirección en ambos ejes, además de que pueden transitarcon cierta carga sobre los neumáticos; sin embargo para tránsitos largos requieren de untractocamión con cama baja para su traslado, lo que incrementa el costo. Elmantenimiento en el sistema hidráulico de estas grúas debe ser más riguroso porque lapérdida de presión complicará las maniobras.Las grúas estructurales o de celosía superan a las anteriores en capacidad, ya que supluma es mucho más ligera y trabaja en compresión y no a flexión; sin embargo entránsitos largos deberán contar con tractocamiones para transitar los accesorios, de talforma que al llegar y al salir de una obra requieren de tiempo y espacio para armarcontrapesos y la longitud de pluma necesaria. Normalmente están montadas sobre camión,el cual cuenta con el sistema hidráulico de gatos para estabilizarse. También existensobre orugas que pueden hacer traslados muy cortos pero con toda la carga, mientras quelas montadas sobre camión no pueden transitar con toda la carga. ACCESORIOS Y HERRAMIENTASUn montaje puede ser auxiliado por gran cantidad de accesorios o herramientas parafacilitar la maniobra, sobre todo cuando el equipo está cerca de su capacidad límite,cuando por obstáculos el acceso sea complicado o cuando por diseño los prefabricadosrequieran ser izados de puntos especiales. A continuación se mencionan algunos de ellos:
    • Perno de izaje: Perno metálico que atraviesa un prefabricado donde se requiere que lasujeción sea articulada. Se utiliza para montajes de elementos que se transportanhorizontalmente y se colocan en posición vertical.Balancín: Elemento generalmente metálico colocado en forma horizontal del que sesujetan los estrobos y que permite tomar una pieza de varios puntos de forma tal quedicha pieza reduzca su longitud a flexión y la carga axial. Montaje de columna para puente utilizando balancín y perno de izaje.Tortugas: Accesorios para trasladar objetos pesados sobre superficies planas. Tienensistemas de rodamiento con gran capacidad de carga y poca fricción. También se puedenutilizar placas metálicas con grasa.Perno de nivelación: Accesorio que se coloca en la base de una columna desde sufabricación para ajustar el nivel de desplante de ésta, corrigiendo posibles diferenciaspor el trazado en campo. Tortugas y perno de nivelaciónArmadura de montaje: Trabe provisional generalmente formada por armaduras metálicassobre la cual se apoya la punta de una trabe de gran longitud que corre sobre tortugaspara cruzar al extremo contrario de una hondonada.
    • Armadura de montaje.Tirford: Malacate mecánico y manual para jalar la carga hasta el punto deseado.Grilletes: Anillo que sujeta cables de izaje o estrobos con la oreja del prefabricado. Vista de los estrobos y grilletes.Gatos: Gatos hidráulicos o de arena en forma de botella para levantar o empujar odescender elementos de gran peso.Puntal o pie derecho: Elemento de apoyo provisional para mantener en posición vertical unelemento pendiente de conectarse definitivamente.Barriletes de izaje: Dispositivo con cuerda interior, anclado al prefabricado. Sirve paraalojar a un tornillo que sujeta una oreja de izaje con articulación doble o sencilla. PROCEDIMIENTOS TOLERANCIAS Y HOLGURASTolerancia es el margen de imprecisión aceptado en las dimensiones de los elementosprefabricados originado por procedimientos constructivos o por error, mientras queholgura significa el espacio libre entre las piezas que se debe prever desde el proyectoejecutivo para hacer posible el ensamble. A mayores tolerancias permitidas, mayoresdeberán ser las holguras.Las tolerancias que permite la construcción con elementos prefabricados son menores alas tolerancias permitidas en una obra convencional ya que los elementos a ensamblarse
    • tienen una longitud predeterminada y es costosa su modificación. Las tolerancias varíandependiendo de los aspectos que a continuación se mencionan:a) Dimensiones del prefabricado: a mayores dimensiones del elemento, mayorestolerancias y holguras, no sólo por posibles errores, sino por facilidad de maniobrab) Dirección de la medición: la importancia de la precisión depende si se mide el ancho, elperalte o la longitudc) Tipo de construcción: por razones arquitectónicas, estéticas o de instalaciones yacabados, las edificaciones requieren de mayor precisión que los pasos o puentesvehicularesd) Tipo de prefabricado: los precolados de fachada requieren de tolerancias menores, asícomo los elementos estructurales que tienen acabados aparentese) Dependencia u orden de secuencia: la posición de los elementos de los cualesdependerá el apoyo de más elementos montados posteriormente, requiere de muchaprecisión porque los errores se acumulan. Así, un error en la cimentación afectará alresto de la estructuraPor lo anterior, es necesaria la consideración de holguras desde el proyecto ejecutivopara posibles correcciones durante el montaje y para facilitar el ensamble o laintroducción de elementos prefabricados. De igual forma, las posibles irregularidades queparecieran insignificantes en los perfiles de los prefabricados requieren de considerarholguras en el ancho de elementos ya que de lo contrario, cuando estas se acumulan alfinal, tienen errores tan grandes que imposibilitan la colocación de los últimos elementos. MONTAJE DE ELEMENTOS VERTICALESColumnas. Lo primero es obtener los niveles de la obra y adecuar el perno de nivelación alnivel de desplante según el proyecto. Se prepara la columna retirando accesorios que enlo sucesivo no se utilizarán como son ganchos de izaje para maniobras y atiesadores queno se requieran, entre otros.Para el montaje de las columnas se acostumbra primero descargar del camión al piso paraluego tomar la pieza de los puntos preestablecidos. Cuando las piezas son pequeñas, setoma del extremo superior y la grúa gira a medida que levanta la columna hasta llegar alcentro de gravedad de la pieza en posición vertical. Cuando la pieza es de mayoresdimensiones, se toman los dos extremos con malacates independientes o con dos grúas sila capacidad de una no es suficiente. Mientras una levanta el extremo superior la otratoma el extremo inferior, hasta que la primera toma el total de la carga, se suelta lasegunda grúa y la primera coloca la columna en su posición.Todos los elementos deben colocarse perfectamente a plomo en todas sus caras y a todasu altura. Antes de conectarse definitivamente se debe confirmar su verticalidad conmétodos topográficos o con plomada.
    • Generalmente el análisis estructural supone que las columnas están empotradas alsistema de cimentación, por lo que es necesario transmitir a éste las cargas verticales yel momento de empotramiento.Tres formas de lograrlo:a) Candelero: Es un hueco cuyas dimensiones en la base son poco mayores a las de lacolumna a empotrar. Su refuerzo debe estar ligado a la cimentación. Una vez colocada ypuesta a plomo la columna, se acuña perfectamente en todas sus caras y se cuela elespacio entre el candelero y la columna con mortero con estabilizador de volumen,asegurándose que penetre perfectamente en la parte inferior mediante un mortero dealto revenimiento. Se debe esperar a que el relleno obtenga resistencia para retirar lascuñas superiores y para cargar sobre la columna las piezas subsecuentes.Normalmente es posible continuar con el procedimiento de montaje después de 24 horasutilizando una buena mezcla. Montaje de columnas en candelero.Vainas: Son huecos o perforaciones en la cimentación mayores al diámetro de las varillasde armado principal que sobresalen de la cara inferior de las columnas. Estas varillas seintroducen en las vainas que previamente se saturaron con adhesivo epóxico de altaresistencia el cual adhiere la varilla de la columna con la cimentación. La ventaja de esteprocedimiento es que se utiliza el peralte total de la cimentación para transmitir lascargas verticales, la desventaja es que se requiere de mucha mayor precisión en loscolados en sitio y cualquier corrección es costosa. Además, se requiere de apuntalamientoprovisional, mayor espacio y de herramienta más cara. Esta conexión no debe usarse enzonas sísmicas ya que no es capaz de transmitir ni cortantes ni momentos y tiene unacapacidad mínima para resistir volteos.
    • Montaje de columnas en vaina.c) Placa soldada: Se dejan las preparaciones de acero estructural en la cimentación y enla columna con el anclaje suficiente para transmitir los esfuerzos deseados y se suelda encampo placa con placa. En general, no es recomendable usar soldadura para conectarelementos estructurales debido a que es costoso, requiere de un riguroso control decalidad, es sensible a la corrosión y su falla es frágil ante cargas dinámicas como lasoriginadas por los sismos. MONTAJE DE ELEMENTOS HORIZONTALESTrabes portantes y de rigidez. Preferentemente, estos elementos deben ser tomadosdirectamente del tractocamión que los transporta y colocados en la estructura en unasola maniobra, para lo cual el operador debe estudiar el sitio óptimo para estabilizar sugrúa y realizar el menor número de movimientos posibles. Una vez colocada y centrada lapieza se revisa el plomo de sus costados y centros de trazo. Si es necesario se calza dellado que se requiera y se acuña para garantizar su correcta colocación. Cuando serequiere soldadura, se puntea sólo lo necesario antes de soltar los grilletes, para que lapieza soporte su peso propio; mientras la brigada de montaje prosigue con otras piezas,la de soldadura terminará los cordones según proyecto. Montaje de columnas y trabes.
    • Montaje de elemento de gran tamaño; nótese la posición de la grúa al centro del claro1.5 PROTECCIÓN CONTRA INTERPERIE E INCENDIOTratamientos superficialesDebido a la facilidad que tiene el acero para oxidarse cuando entra en contacto con laatmósfera o con el agua es necesario y conveniente proteger la superficie de loscomponentes de acero para protegerles de la oxidación y corrosión. Muchos tratamientossuperficiales están muy relacionados con aspectos embellecedores y decorativos de losmetales.Los tratamientos superficiales más usados son los siguientes:  Cincado: tratamiento superficial antioxidante por proceso electrolítico o mecánico al que se somete a diferentes componentes metálicos.  Cromado: recubrimiento superficial para proteger de la oxidación y embellecer.  Galvanizado: tratamiento superficial que se da a la chapa de acero.  Niquelado: baño de níquel con el que se protege un metal de la oxidación.  Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezas pequeñas de acero, como la tornillería.  Pintura: usado especialmente en estructuras, automóviles, barcos, etc.Tratamientos térmicosUn proceso de tratamiento térmico adecuado permite aumentar significativamente laspropiedades mecánicas de dureza, tenacidad y resistencia mecánica del acero. Lostratamientos térmicos cambian la microestructura del material, con lo que laspropiedades macroscópicas del acero también son alteradas. Los tratamientos térmicos que pueden aplicarse al acero sin cambiar en su composiciónquímica son:  Temple  Revenido  Recocido  NormalizadoLos tratamientos termoquímicos son tratamientos térmicos en los que además de loscambios en la estructura del acero también se producen cambios en la composición
    • química de la capa superficial, añadiendo diferentes productos químicos hasta unaprofundidad determinada. Estos tratamientos requieren el uso de calentamiento yenfriamiento controlados en atmósferas especiales. Entre los objetivos más comunes deestos tratamientos está aumentar la dureza superficial de las piezas dejando el núcleomás blando y tenaz, disminuir el rozamiento aumentando el poder lubrificante, aumentarla resistencia al desgaste, aumentar la resistencia a fatiga o aumentar la resistencia a lacorrosión.  Cementación (C): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentración de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmósfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona periférica obteniéndose después por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el núcleo.  Nitruración (N): aumenta la dureza superficial incorporando nitrógeno en la composición de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 °C, dentro de una corriente de gas amoníaco, más nitrógeno.  Cianuración (C+N): endurecimiento superficial de pequeñas piezas de acero. Se utilizan baños con cianuro, carbonato y cianato sódico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 °C.  Carbonitruración (C+N): introduce carbono y nitrógeno en una capa superficial con hidrocarburos como metano, etano o propano; amoníaco (NH3) y monóxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 °C y es necesario realizar un temple y un revenido posterior.  Sulfinización (S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por acción del azufre. El azufre se incorporó al metal por calentamiento a baja temperatura (565 °C) en un baño de sales.Entre los factores que afectan a los procesos de tratamiento térmico del acero seencuentran la temperatura y el tiempo durante el que se expone a dichas condiciones almaterial. Otro factor determinante es la forma en la que el acero vuelve a latemperatura ambiente. El enfriamiento del proceso puede incluir su inmersión en aceite oel uso del aire como refrigerante.El método del tratamiento térmico, incluyendo su enfriamiento, influye en que el acerotome sus propiedades comerciales. Según ese método, en algunos sistemas de clasificación, se le asigna un prefijo indicativodel tipo. Por ejemplo, el acero O-1, o A2, A6 (o S7) donde la letra "O" es indicativo deluso de aceite (del inglés: oil quenched), y "A" es la inicial de aire; el prefijo "S" esindicativo que el acero ha sido tratado y considerado resistente al golpeo (Shockresistant).
    • REFERENCIAS es.wikipedia.org/wiki/Acero catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/lar/ochoa_p.../capitulo6.pdf www.construaprende.com › DOCUMENTOS › APUNTES www.construmatica.com/.../Estructuras_Metálicas www.arqhys.com/principales94.html html.rincondelvago.com/tuercas-y-remaches.html www.anippac.org.mx/capitulo06.pdf www.construmatica.com/construpedia/Ejecuci%C3%B3n_de_Estructuras_ Met%C3%A1licas