Este documento describe los procesos de producción y aplicaciones estructurales del acero. Explica que el acero se produce a partir del mineral de hierro en altos hornos, y luego se refina para eliminar impurezas. También describe los diferentes tipos de acero y sus usos comunes, como en construcción, maquinaria y herramientas. Finalmente, detalla cómo se utilizan perfiles y conexiones de acero en estructuras y cómo se dimensionan y verifican según criterios de resistencia y factores de carga y resistencia.

1. ESTRUCTURACION DE EDIFICIOS EN MARCOS DE ACERO
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONMA DE MEXICO
FACULTAD DE ARQUITECTURA
TALLER CARLOS LAZO
CONSTRUCCION VI
MARTINEZ GUTIERREZ JONATHAN CHRISTIAN

2. INTRODUCCION
Acero, aleación de hierro que contiene entre un 0,04 y un 2,25% de carbono y a la que se añaden
elementos como níquel, cromo, manganeso, silicio o vanadio, entre otros.
FABRICACIO DEL ACERO
Arrabio, es un material fundido que se obtiene en el alto horno mediante reducción del mineral de
hierro. Se utiliza como materia prima en la obtención de las aleaciones férricas fundamentales: las
fundiciones y los aceros.
El acero se obtiene eliminando las impurezas del arrabio, producto de fundición de los altos hornos, y
añadiendo después las cantidades adecuadas de carbono y otros elementos. La principal dificultad para
la fabricación del acero es su elevado punto de fusión, 1.400 ºC, que impide utilizar combustibles y
hornos convencionales. En 1855, Henry Bessemer desarrolló el horno o convertidor que lleva su nombre
y en el que el proceso de refinado del arrabio se lleva a cabo mediante chorros de aire a presión que se
inyectan a través del metal fundido. En el proceso Siemens-Martin, o de crisol abierto, se calientan
previamente el gas combustible y el aire por un procedimiento regenerativo que permite alcanzar
temperaturas de hasta 1.650 ºC.
Producción de acero
El arrabio fundido se vierte en un crisol abierto para ser convertido en acero. El
acero es una forma de hierro producida a partir de mineral de hierro, coque y
caliza en un alto horno. Para fabricar un acero resistente hay que eliminar el
exceso de carbono y otras impurezas.
PRODUCCION DE ARRABIO
Los materiales básicos empleados para fabricar arrabio son mineral de hierro, coque y caliza. El coque
se quema como combustible para calentar el horno, y al arder libera monóxido de carbono, que se
combina con los óxidos de hierro del mineral y los reduce a hierro metálico. La ecuación de la reacción
química fundamental de un alto horno es
Fe2O3 + 3 CO → 3 CO2 + 2 Fe

3. La caliza de la carga del horno se emplea como fuente adicional de monóxido de carbono y como
sustancia fundente. Este material se combina con la sílice presente en el mineral (que no se funde a las
temperaturas del horno) para formar silicato de calcio, de menor punto de fusión. Sin la caliza se
formaría silicato de hierro, con lo que se perdería hierro metálico. El silicato de calcio y otras impurezas
forman una escoria que flota sobre el metal fundido en la parte inferior del horno. El arrabio producido
en los altos hornos tiene la siguiente composición: un 92% de hierro, un 3 o 4% de carbono, entre 0,5 y
3% de silicio, del 0,25% al 2,5% de manganeso, del 0,04 al 2% de fósforo y algunas partículas de
azufre.
Un alto horno típico está formado por una cápsula cilíndrica de acero forrada con un material no
metálico y resistente al calor, como asbesto o ladrillos refractarios. El diámetro de la cápsula disminuye
hacia arriba y hacia abajo, y es máximo en un punto situado aproximadamente a una cuarta parte de su
altura total. La parte inferior del horno está dotada de varias aberturas tubulares llamadas toberas, por
donde se fuerza el paso del aire. Cerca del fondo se encuentra un orificio por el que fluye el arrabio
cuando se sangra (o vacía) el alto horno. Encima de ese orificio, pero debajo de las toberas, hay otro
agujero para retirar la escoria. La parte superior del horno, cuya altura es de unos 30 m, contiene
respiraderos para los gases de escape, y un par de tolvas redondas, cerradas por válvulas en forma de
campana, por las que se introduce la carga en el horno. Los materiales se llevan hasta las tolvas en
pequeñas vagonetas o cucharas que se suben por un elevador inclinado situado en el exterior del horno.
Alto horno
Para transformar mineral de hierro en arrabio útil hay que eliminar sus impurezas. Esto se logra en un alto horno forzando el
paso de aire extremadamente caliente a través de una mezcla de mineral, coque y caliza, la llamada carga. Unas vagonetas
vuelcan la carga en unas tolvas situadas en la parte superior del horno. Una vez en el horno, la carga es sometida a chorros de
aire de hasta 870 ºC (el horno debe estar forrado con una capa de ladrillo refractario para resistir esas temperaturas). El metal
fundido se acumula en la parte inferior. Los residuos (la escoria) flotan por encima del arrabio fundido. Ambas sustancias se
extraen periódicamente para ser procesadas.

4. CLASIFICACION DEL ACERO
Los diferentes tipos de acero se agrupan en cinco clases principales: aceros al carbono, aceros aleados,
aceros de baja aleación ultrarresistentes, aceros inoxidables y aceros de herramientas.
Acero al rojo
Componentes estructurales de acero brillan al rojo bajo una temperatura de miles de grados. El calor intenso es un elemento
inseparable de la siderurgia, pues el hierro y el acero admiten mejor operaciones como las de batido y laminado, cuando están
muy calientes.
ACEROS AL CARBONO
Más del 90% de todos los aceros son aceros al carbono. Estos aceros contienen diversas cantidades de
carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Entre los productos
fabricados con aceros al carbono figuran máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor parte de las
estructuras de construcción de acero, cascos de buques, somieres y horquillas o pasadores para el pelo.
ACEROS ALEADOS
Estos aceros contienen una proporción determinada de vanadio, molibdeno y otros elementos, además
de cantidades mayores de manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono normales. Estos aceros se
emplean, por ejemplo, para fabricar engranajes y ejes de motores, patines o cuchillos de corte.
ACEROS DE BAJA ALEACION ULTRARESISTENTES
Esta familia es la más reciente de las cinco grandes clases de acero. Los aceros de baja aleación son más
baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos

5. elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho
mayor que la del acero al carbono. Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de
baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que
sería necesario en caso de emplear acero al carbono. Además, como los vagones de acero de baja
aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos
edificios con estructuras de aceros de baja aleación. Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su
resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.
ACEROS INOXIDABLES
Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen
brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases
corrosivos. Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa
resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas. Debido a sus superficies brillantes, en
arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos. El acero inoxidable se utiliza para las
tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para
cápsulas espaciales. También se usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o
sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos corporales. En cocinas y zonas de
preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurece los
alimentos y pueden limpiarse con facilidad.
ACEROS DE HERRAMIENTAS
Estos aceros se utilizan para fabricar muchos tipos de herramientas y cabezales de corte y modelado de
máquinas empleadas en diversas operaciones de fabricación. Contienen volframio, molibdeno y otros
elementos de aleación, que les proporcionan mayor resistencia, dureza y durabilidad.
PROCESOS DE ACABADO
El acero se vende en una gran variedad de formas y tamaños, como varillas, tubos, raíles (rieles) de
ferrocarril o perfiles en H o en T. Estas formas se obtienen en las instalaciones siderúrgicas laminando
los lingotes calientes o modelándolos de algún otro modo. El acabado del acero mejora también su
calidad al refinar su estructura cristalina y aumentar su resistencia.
El método principal de trabajar el acero se conoce como laminado en caliente. En este proceso, el
lingote colado se calienta al rojo vivo en un horno denominado foso de termodifusión y a continuación
se hace pasar entre una serie de rodillos metálicos colocados en pares que lo aplastan hasta darle la
forma y tamaño deseados. La distancia entre los rodillos va disminuyendo a medida que se reduce el
espesor del acero.
El primer par de rodillos por el que pasa el lingote se conoce como tren de desbaste o de eliminación de
asperezas. Después del tren de desbaste, el acero pasa a trenes de laminado en bruto y a los trenes de
acabado que lo reducen a láminas con la sección transversal correcta. Los rodillos para producir raíles o
rieles de ferrocarril o perfiles en H, en T o en L tienen estrías para proporcionar la forma adecuada.

6. Laminado en caliente y
colada continua
La colada continua (derecha,
flechas rojas) es un método de
trabajar el acero que
transforma el metal fundido en
tochos, lingotes o planchas. El
metal al rojo blanco se vierte
en moldes abiertos y va
pasando a través de rodillos
refrigerados por agua. Una
serie de rodillos de guiado va
dando la forma deseada al
acero. Sin embargo, el
laminado en caliente
(izquierda, flechas azules)
sigue siendo el principal método de trabajar el acero. El proceso comienza a partir de planchas de acero que se recalientan en
un foso de termodifusión. El acero pasa por una serie de rodillos o trenes (de desbaste, de laminado y de acabado) que lo van
aplastando progresivamente. Por último, el acero se arrolla en bobinas y se transporta a otros lugares para su procesado.
APLICACIÓN ESTRUCTURAL DE PERFILES Y CONEXIONES METALICAS
El acero de uso estructural es un material de fabricación industrializada, lo cual asegura un adecuado
control de calidad. Este material se caracteriza por una elevada resistencia, rigidez y ductilidad (esto es
capacidad de soportar deformaciones plásticas sin disminuir su capacidad resistente), por cual su uso es
muy recomendable para construcciones sismorresistentes.
En el diseño y verificación de componentes estructurales de acero, uno de los parámetros mecánicos más
importantes es la tensión mínima de fluencia, Fy, Adicionalmente, en algunos estados límite vinculados
con la fractura se aplica la resistencia de tracción mínima, Fu. Ambos parámetros son propiedades
nominales del acero especificado. Los aceros convencionales presentan resistencias menores y mayor
ductilidad, mientras que los aceros de alta resistencia en general presentan una ductilidad reducida.

7. La dirección en que se laminan los perfiles y placas es la de mayor interés en el diseño de las estructuras, por lo que el
esfuerzo de fluencia en esa dirección, determinado por medio de ensayes estándar de tensión, es la propiedad mecánica que
decide, en la mayoría de los casos, el tipo de acero que ha de emplearse. Sin embargo, otras propiedades mecánicas, tales
como anisotropía, ductilidad, tenacidad, facilidad de formado en frío, resistencia a la corrosión, pueden ser también
importantes para el comportamiento correcto de algunas estructuras. Cuando éste sea el caso, habrá que remitirse a la
literatura especializada para obtener la información que permita escoger el material más adecuado.
Según el criterio de estados límite de falla, las estructuras deben dimensionarse de manera que la
resistencia de diseño de toda sección con respecto a cada fuerza o momento interno que actúe en ella
(fuerza axial, fuerza cortante, momento flexionante, momento de torsión) o a la combinación de dos o
más de ellos, sea igual o mayor que el o los valores de diseño de dicha fuerza o momento internos. Las
resistencias de diseño deben incluir el factor de resistencia FR correspondiente. Las fuerzas y momentos
internos de diseño se obtienen, en general, multiplicando por el factor de carga FC correspondiente los
valores de las fuerzas y momentos internos calculados bajo acciones nominales.
En los casos en que los efectos geométricos de segundo orden influyan significativamente en la
respuesta de la estructura, las fuerzas y momentos internos de diseño deben obtenerse multiplicando las
acciones nominales por los factores de carga antes de efectuar el análisis, el que se lleva a cabo con las
acciones nominales factorizadas.

8. El punto donde el acero cambia del estado elástico al estado plástico, esto es donde empieza a fluir el acero,
se denomina: límite de fluencia (fy).
Las características más importantes del acero se desprenden de las curvas esfuerzo ( ) deformación
( ) obtenidas mediante ensayos de Tensión estandarizados.
La resistencia al esfuerzo cortante (fv) es importante y puede considerarse que es del orden del 75% de
la resistencia a la tensión. El módulo de elasticidad correspondiente a las porciones rectas en la zona
elástica de las curvas esfuerzos-deformación varía poco entre los diversos tipos de acero por lo que se
puede tomar como: Es = 2 x 106 kg/cm2
El peso volumétrico del Acero se puede tomar como: 7.8 t/ m3
-Ventajas del acero como elemento estructural
1. Bajo peso volumétrico
2. Alta resistencia a la tensión y compresión
3. Posibilidad de prefabricación de sección o perfiles.
-Desventajas:
1. Costo
2. Mantenimiento
3. Baja resistencia a la corrosión.

9. MARCOS RÍGIDOS
El tipo de estructuración más común hoy en día para edificios tanto de concreto como de acero es el que
utiliza marcos rígidos. Los marcos formados por columnas y trabes estan unidos formando uniones
rígidas capaces de transmitir los elementos mecánicos en la viga sin que haya desplazamientos lineales ó
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. El sistema
convencional Losa_Trabe_Columna (Marco Rígido) ha sufrido variaciones, ejemplo: el desarrollo de la
losa plana que al no contener vigas o trabes redunda en una mayor economía en cimbra, acabados,
peralte, alturas de entrepisos lográndose de esta manera adicionar un entrepiso por cada 10 construidos.
El sistema de marcos rígidos como rigidización horizontal se basa en la rigidez a flexión de los
elementos del marco (columnas y trabes) y en la rigidez a flexión de los nodos.

10. Marcos contraventeados
El sistema vertical de contraventeo de un construcción de varios pisos, debe ser adecuado para:

11. a) Evitar el pandeo de la estructura bajo cargas verticales
de diseño; y
b) Conservar la estabilidad lateral de la estructura,
incluyendo los efectos ocasionados por los desplazamientos
laterales (efecto P-Δ), bajo cargas verticales
y horizontales de diseño.
Si el edificio está provisto de muros de cortante ligados a los marcos por medio de losas de concreto u
otros sistemas de piso de rigidez y resistencia adecuadas, esos muros de cortante forman parte del
sistema vertical de contraventeo. En estructuras diseñadas plásticamente, las fuerzas axiales en los
miembros de los marcos contraventeados, producidas por las fuerzas verticales y horizontales de
diseño, no deben exceder de 0.85Py, donde Py es el producto del área de la sección transversal del
miembro por el esfuerzo de fluencia del acero. Las vigas incluidas en el sistema vertical de contraventeo
se diseñarán como elementos flexocomprimidos, teniendo en cuenta las fuerzas de compresión axial
originadas por las cargas horizontales
Marcos sin contraventeo
La resistencia de los marcos que forman parte de edificios carentes de contraventeo y de muros de
cortante se determina con un análisis racional que debe incluir los efectos producidos por
desplazamientos laterales de los niveles (efecto P-Δ) y por la deformación axial de las columnas,
cuando sea significativa. Los marcos deben ser estables bajo cargas verticales de diseño y bajo la
combinación de éstas y las fuerzas horizontales de diseño. En estructuras diseñadas plásticamente, la
fuerza axial de las columnas, producida por solicitaciones de diseño, no excederá de 0.75Py.
Cuando en la estructura haya columnas en las que las vigas se apoyen por medio de uniones que no
transmitan momento flexionante y que, por consiguiente, no contribuyan a la rigidez lateral del
conjunto, el efecto desestabilizador de las cargas verticales que obran sobre ellas se tomará en cuenta al
diseñar las columnas de los marcos rígidos.

12. Introduciendo un mecanismo de rigidización mediante cables de atirantado en el sistema de transmisión
vertical de las cargas se crean las estructuras de pilares atirantados, los cables pretensados dentro de
pilares inclinados impiden las deformación crítica.
PERFILES

16. CONEXIONES
La resistencia del hierro y el acero utilizados en la construcción ha aumentado continuamente a medida
que se han producido mejoras en las técnicas de fabricación y producción. A finales del siglo XIX las
tensiones admisibles para la fundición de hierro estaban entorno a los 20 MPa y para el hierro forjado
entorno a 100 MPa. Las actuales tensiones admisibles para el acero, que aparecen en las últimas normas
para diseño de estructuras de acero, son muy superiores. La capacidad portante de estas estructuras
antiguas de hierro y acero obviamente debe ser tenida en cuenta en relación a las normas vigentes en el
momento de su construcción original, aunque con una comprobación a fondo puede ser posible justificar
un ligero aumento de las tensiones permitidas especificadas en ese momento.
Las conexiones deben cumplir los siguientes requerimientos de resistencia:
a. Resistencia requerida a tracción
La resistencia requerida a tracción de las conexiones
debe ser menor que:
• La resistencia a fluencia esperada.
• La máxima carga axial que puede ser transferida, determinada mediante análisis estructural.
b. Resistencia requerida a flexión
c. Resistencia requerida a compresión
Las conexiones totalmente restringidas son aquellas que pueden transferir el momento flector con una
rotación despreciable entre los componentes conectados. Cuando estas conexiones forman parte del
sistema sismorresistente la resistencia requerida a flexión debe tomarse como el menor valor entre 1.1
Ry Mp o el máximo momento que puede desarrollarse en el sistema. Este último surge de considerar que
es razonable limitar la resistencia requerida al máximo momento que puede desarrollarse en la viga.
Existen distintos casos donde la resistencia de las columnas o la resistencia de las fundaciones para
resistir el momento de vuelco pueden limitar el momento máximo en las vigas y, consecuentemente, no
puede desarrollarse su resistencia real a flexión. La resistencia requerida a corte debe determinarse
siguiendo un criterio igual al aplicado para conexiones de pórticos intermedios.
Adicionalmente, las conexiones totalmente restringidas deben cumplir con requerimientos constructivos,
particularmente en el caso de uniones soldadas. Así por ejemplo se requiere la remoción de elementos de
respaldo (backing), se definen las características geométricas de los agujeros de acceso para soldadura.

17. Las conexiones parcialmente restringidas son aquellas que presentan capacidad para transferir momento
flector, pero se produce una rotación no despreciable debido a la flexibilidad de los elementos de unión.
Este tipo de conexiones están permitidas en pórticos ordinarios si se cumplen los siguientes requisitos:
• La conexión debe diseñarse considerando la resistencia requerida a flexión definida para conexiones
totalmente restringidas.
• La resistencia requerida a corte debe determinarse de las combinaciones de carga considerando el
esfuerzo de corte resultante del máximo momento que la conexión puede resistir.
• La resistencia nominal a flexión no debe ser menor que el 50% del momento de plastificación, Mp, de
la viga o columna conectadas (se considera el valor menor).
• La rigidez y resistencia de la conexión debe ser considerada en el diseño, incluyendo el análisis de la
estabilidad global del pórtico.
CONEXIONES REFORZADAS

19. En las conexiones con viga de sección, se realiza un corteen las alas del perfil en la zona cercana a la
conexión. De esta forma se logra que la fluencia se concentre en lazona de sección reducida, con un
momento de plastificación menor que el propio de la viga.
RIOSTRAS PARA EL CONTRAVENTEO

21. En el caso de que los arriostramientos se dispongan de manera que se tienen conexiones enlace-
columna, dicha conexión debe ser capaz de resistir la rotación inelásticas que se genera en el enlace.
Además, la conexión debe ser precalificada, en forma similar a las conexiones viga-columna en pórticos
no arriostrados.

25. SOLDADURA
La soldadura es un proceso de unión de materiales en la cual se funden las superficies de contacto de
dos (o más) partes mediante la aplicación conveniente de calor o presión.
La soldadura es un proceso relativamente nuevo, su importancia comercial y tecnológica se deriva de los
siguiente:

26. 1. La soldadura proporciona unión permanente
2. La unión soldada puede ser más fuerte que los materiales originales.
3. En general, la soldadura es una forma más económica de unir componentes, en términos de uso
de materiales y costos de fabricación.
4. La soldadura no se limita al ambiente de fábrica. Puede realizarse en el campo.
TIPOS DE SOLDADURA
Soldadura por fusión – estos procesos usan el calor para fundir los materiales base. En muchas
operaciones de soldadura por fusión, se añade un metal de aporte a la combinación fundida para facilitar
el proceso y aportar volumen y resistencia a la unión soldada.
Soldadura de estado sólido – este proceso se refiere a los procesos de unión en los cuales la fusión
proviene de la aplicación de presión solamente o una combinación de calor y presión. Algunos procesos
representativos de este proceso son:
· Soldadura por difusión, las partes se colocan juntas bajo presión a una temperatura elevada.
· Soldadura por fricción, es un proceso similar al de difusión, solo que la temperatura se obtiene
al friccionar las partes a unir.
· Soldadura ultrasónica – se realiza aplicando una presión moderada entre las dos partes y un
movimiento oscilatorio a frecuencias ultrasónicas en una dirección paralela a las superficies de
contacto. La combinación de las fuerzas normales y vibratorias produce intensas tensiones que
remueven las películas superficiales y obtienen la unión atómica de las partes.

27. LA UNIÓN POR SOLADURA
La soldadura produce una conexión sólida entre dos partes denominada unión por soldadura, así es
como se denomina a este contacto de los bordes o superficies de las partes que han sido unidas.
Tipos de uniones
(a) Unión empalmada – en esta unión, las partes se encuentran en el mismo plano y unen sus
bordes.
(b) Unión de esquina – Las partes en una unión de esquina forman un ángulo recto y se unen en
la esquina del ángulo.
(c) Unión superpuesta – Esta unión consiste de dos partes que se sobreponen
(d) Unión T – Una parte es perpendicular a la otra cuando se unen
(e) Unión de bordes – las partes en una unión de bordes están paralelas con al menos uno de
sus bordes en común y la unión se hace en el borde común.
Existe otros tipos de soldadura como:
1. Soldadura metálica con arco protegido
2. Soldadura metálica con arco eléctrico y gas
3. Soldadura con núcleo fundente
4. Soldadura electro gaseosa
5. Soldadura con arco sumergido

28. La soldadura por resistencia es principalmente un tipo de soldadura por fusión donde el calor se obtiene
mediante la generación de un gran resistencia eléctrica dirigida hacia el flujo de corriente en la unión
que se va a soldar
TORNILLOS, TUERCAS Y PERNOS
Los tornillos y los pernos son sujetadores con roscas externas. Hay una diferencia técnica entre un
tornillo y un perno, que con frecuencia se confunde en el su uso popular. Un tornillo es un sujetador con
rosca externa que, por lo general, se ensambla en un orificio roscado ciego. Un perno es un sujetador
con rosca externa que se inserta a través de orificios en las partes y se asegura con una tuerca en el lado
opuesto.

29. Existen distintos tipos de cabezas para los tronillos y los pernos, entre estos destacan los de la siguiente
figura:
Otros sujetadores roscados y equipo relacionado
1) Los insertos con tornillo de rosca son pernos sin cabeza con rosca interna o rollos de alambre
hechos para insertarse en un orificio sin rosca y para aceptar un sujetador con rosca externa. Fig
1.
2) Los sujetadores roscados prisioneros son sujetadores con rosca que han preensamblado
permanentemente a una de las partes que se van a unir. Fig 2.

30. REMACHES Y OJILLOS
Los remaches son sujetadores que se utilizan ampliamente para obtener una unión permanente en forma
mecánica. Estos remaches son una punta con cabeza y sin rosca que se usa para unir dos(o más) partes,
la punta pasa a través de orificios en las partes y después forma una segunda cabeza en la punta del lado
opuesto.

31. Los ojetes u ojillos son sujetadores tubulares de paredes delgadas con un reborde en un extremo. Se usan
para producir una unión empalmada permanente entre dos (o más) partes planas.
PROTECCION CONTRA INCENDIO
Los objetivos fundamentales de la seguridad contra incendio son: minimizar el riesgo de vida y reducir
pérdidas patrimoniales. Entiéndase como riesgo devida la exposición severa a humos o calor de los
usuarios de edificios y, a menor nivel, el desprendimiento y la caída de elementos constructivos sobre
los habitantes o los equipos de combate de incendio. La principal causa de muerte en incendios es la
exposición a los humos tóxicos que se presentan en los primeros momentos del siniestro. Por tal razón,
la seguridad de las personas depende principalmente de la rápida evacuación del ambiente en llamas.
Los edificios de dimensiones pequeñas de fácil evacuación requieren menos dispositivos de seguridad y
no requieren que se verifique la seguridad contra incendio de la estructura. Pero los edificios de gran
tamaño que presentan dificultades para evaluar el tiempo de evacuación y en que un eventual
desprendimiento puede afectar al vecindario o al equipo de combate, exigen mayor seguridad y
verificación del comportamiento de la estructura frente a incendios. La pérdida patrimonial es la
destrucción parcial o total de la edificación, de los contenidos y terminaciones del edificio siniestrado.
No basta identificar el posible daño que el fuego causa a la propiedad, sino que por razones económicas
también es necesario evaluar la magnitud del daño que puede ser considerado tolerable a fin de
optimizar los costos mediante dispositivos de seguridad.
Un proyecto completo debe seguir todas las etapas que se describen a continuación, aunque el problema
puede ser analizado en forma parcial realizando tan sólo algunas de esas etapas. La decisión la debe
tomar el ingeniero especializado en diseño de estructuras en la situación de incendio.
• Determinación del tiempo de evacuación. Existen softwares que modelan matemáticamente la
actitud humana en incendios y su comportamiento frente a las rutas de escape disponibles, tales

32. como: EXODUS (Universidad de Greenwich) y CRISP (BRE- Building Research Establishment
de Gran Bretaña).
• Determinación de la potencia térmica (Heat Release Rate) o del campo de la temperatura que
actúa sobre las estructuras.
Es sabido desde el siglo XIX cuando comenzaron a construirse edificios de pisos múltiples en acero, que
el acero sufre una reducción de su resistencia con el aumento de la temperatura. En esa época se usaba el
concreto como material de revestimiento del acero sin función estructural pero con mucho espesor, ya
que el concreto no era un aislante ideal. Años más tarde, el concreto además de revestimiento también
era aprovechado como elemento estructural, trabajando conjuntamente con el acero para resistir
esfuerzos.
Entonces surgieron las estructuras mixtas de acero y concreto. Más tarde se inició la construcción de
edificios de pisos múltiples de hormigón armado. Al comienzo no se suponía que el concreto armado
también podría tener problemas a altas temperaturas. Morch (1948), en un artículo interesante advirtió
sobre la necesidad de estudiar las estructuras de hormigón armado incendiadas y asociadas solamente
con la armadura en su interior. Hoy se sabe que la capacidad de resistencia del concreto (EC2, 2004), del
acero (EC3, 2005), de estructuras mixtas (EC4, 2005), de madera (EC5, 2004), de mampostería
estructural (EC6, 2005) y de aluminio (EC9, 1998) en situación de incendio se reduce por degeneración
de las propiedades mecánicas de los materiales o por la reducción del área resistente. El acero y el
aluminio sometidos a altas temperaturas sufren una reducción de su resistencia y de su módulo de
elasticidad. El concreto además de una reducción de resistencia pierde área resistente debido al spalling.
El spalling es un despostillamiento de la superficie del concreto debido a la presión interna del agua que
se evapora y al comportamiento diferencial de los componentes del concreto. En concretos de alta
resistencia puede ocurrir un despostillamiento explosivo por la mayor dificultad de percolación del agua.
El spalling reduce el área resistente del concreto y expone la armadura al fuego.
Variación de la resistencia de los materiales en
función de la temperatura
Aço = acero

33. Variación del modulo de elasticidad de los materiales
en función de la temperatura
aço = acero
El acero disminuye sus propiedades mecánicas con la temperatura.

35. El riesgo de un incendio depende del uso del edificio, ubicación, tamaño, número de ocupantes, diseño y
tipo de construcción.
En general, mientras más grande sea el edificio, mayor será el riesgo de las vidas de sus ocupantes y de
la propiedad. Un factor vital de reducir este riesgo es crear barreras físicas ante la propagación del fuego
en el edificio, sectorizándolo mediante compartimentos como muros, tabiques y losas resistentes al
fuego. La protección de los elementos estructurales, el sellado y protección de aberturas verticales y
horizontales, la protección efectiva de penetraciones de instalaciones de servicio, el uso de materiales
incombustibles en revestimientos y alhajamiento son aspectos importantes a tener en cuenta.
Todas estas consideraciones se refieren a la protección pasiva contra el fuego, sistema que no requiere
de energía o agua para operar en la eventualidad de un incendio. Dar las facilidades necesarias a los
servicios contra incendios, un adecuado mantenimiento, una buena administración, tener debidamente
señalizadas y expeditas las vías de escape y contar con elementos de protección activa, como alarmas de
humo y rociadores, completa un conveniente paquete de protección.
La seguridad de las estructuras de acero en situación de incendio se logra mediante protección
antitérmica, como sigue:
• auto-protección: el elemento estructural aislado sin revestimiento contra fuego es dimensionado para
resistir las altas temperaturas de un incendio. Esta es por lo general la manera menos económica para
resolver el problema.
• barreras antitérmicas: el elemento de acero es forrado en mampostería o concreto o revestido con
materiales de revestimiento contra fuego de baja densidad, baja conductividad térmica y bajo calor
específico. El espesor de estos materiales es calculado con medios analíticos o experimentales.
• integración del acero a otros elementos de construcción, constituyendo estructuras mixtas o estructuras
integradas. Las estructuras mixtas de acero y de concreto son aquellas en que ambos materiales trabajan
en forma solidaria para resistir los esfuerzos externos. En situación de incendio hay transferencia de
calor entre los elementos estructurales. Así se tienen, por ejemplo, vigas, losas o pilares mixtos de acero
y concreto. Estructuras integradas son aquellas en que el acero a altas temperaturas transfiere calor al
concreto o a la mampostería, pero sin solidaridad estructural.
Estructuras mixtas de acero y concreto

36. Aspecto final después de uno de los incendios experimentales en Cardington
FORMAS DE PROTECCIÓN SUPERFICIAL CONTRA EL FUEGO
Pinturas Intumescentes
Estas pinturas se aplican como capa intermedia entre la primera de imprimación y la de acabado. Es una
solución que no modifica las dimensiones ni la geometría de los elementos protegidos, no obstante,
presenta el problema de no ser muy eficaz ya que las estructuras sometidas al fuego por más de 50
minutos, pierden su estabilidad. Por esta razón su uso es muy limitado.
Morteros Ignífugos
Estos morteros son proyectables compuestos por ligantes hidráulicos, áridos ligeros del tipo de
vermiculita o lana mineral, y aditivos especiales. Permiten una estabilidad al fuego llegando hasta cuatro
horas de exposición al calor de las llamas. El espesor del revestimiento se realiza según el tiempo de
estabilidad al fuego que se considere; la superficie de acabado puede hacerse alisada o rugosa.
Placas Rígidas de Revestimiento
Esta protección se basa en paneles de silicato cálcico; son livianos y fácil de manejar, permiten crear
alojamientos estancos en su interior donde queda el perfil. El espesor y la cantidad de capas de los
paneles determinan el tiempo de estabilidad al calor de las llamas. El tiempo máximo comprobado se
encuentra alrededor de las 3 horas de exposición al fuego.

37. PREPARACIÓN Y PROTECCIÓN
Las piezas metálicas que deban transportarse requieren una preparación utilizando para ello medios
auxiliares tales como: cunas traviesas, perfilería, almohadillas de serrín y otros. Estos recursos impiden
que las piezas sufran desplazamientos durante el transporte; además se las protege para que no se
deformen, no sufran torsiones o abolladuras o cualquier deterioro para que no sean rechazadas al
momento de su montaje en obra. Si ésto sucede, la pieza rechazada se marca en forma indeleble.
Puede también que la pieza no se rechace sino que los deterioros sufridos permitan ser reparados. Dado
este caso, se levanta un acta de los daños y se propone la reparación y procedimiento a seguir. Luego las
piezas afectadas serán inspeccionadas en las partes dañadas.
TRANSPORTE PROGRAMADO
Los transportes de piezas se programan según el avance de la obra y la secuencia de montaje con sus
tiempos establecidos. La obra deberá indicar al taller los tiempos de envíos en el orden establecido.
Si las piezas superan un ancho de 4 m. o una longitud de 18 m., debe utilizarse coche de
acompañamiento (por normativa de tráfico). Se evitarán los transportes próximos a fines de semana o
feriados pues pueden sufrir retrasos o paradas.
PROGRAMA DE MONTAJE
-El programa de montaje debe tener en cuenta lo siguiente:
-Organización del montaje en fases, con la definición del orden y tiempos de montaje.
-Descripción del equipo a emplear en el montaje de cada fase.
-Descripción de cimbras, apeos, soportes provisionales y todo elemento de sujeción provisoria.
-Listado de personal necesario asignado a cada fase; su cualificación y especialidad profesional:
montadores, caldereros, soldadores homologados,etc.
-Elementos de seguridad y protección personal .
-Planos de replanteos, nivelaciones, alineaciones y aplomos.
-Recepción y Almacenamiento
-El almacenamiento de piezas en obra se efectúa de manera ordenada y sistemática. Teniendo en cuenta
el orden de montaje, se disponen las piezas con su correspondiente identificación a la vista, ya marcada
con anterioridad en el taller.
-La manipulación de piezas requiere de mucho cuidado, deben protegerse cada uno de los elementos en
todas las zonas donde se coloquen cadenas, ganchos, estrobos o cualquier accesorio que se emplee para
elevación y manipulación de las piezas de la estructura.
-Cada estación previa al montaje involucra un riesgo, por ello si se puede, conviene eliminar pasos
intermedios en la obra y pasar directamente del camión que viene del taller a su posición final.
TAREAS PREVIAS
Antes de comenzar con la fabricación , deberán estar confeccionados los planos de taller.
Previamente al montaje de la estructura metálica, estará ejecutada la cimentación correspondiente,
respetando todas las cotas de proyecto y provista ésta de sus correspondientes elementos de unión con la
estructura (chapas de anclaje, cajetines, etc.)

38. REPLANTEO
Comprobar en obra las cotas de replanteo de la estructura para la realización de los planos de taller, para
definir completamente todos los elementos de la estructura.
Estos planos deberán contener:
a) Las dimensiones necesarias para la definición de todos los elementos integrantes de la estructura.
b) Las contraflechas de vigas, cuando se hayan previsto.
c) La disposición de las uniones, inclusive todas las provisionales de armado, distinguiendo las dos
clases de unión: de fuerza y de atado.
d) El diámetro de los agujeros de tornillos, con indicación de la forma de mecanizado.
e) Las clases y diámetros de los tornillos empleados.
f) La forma y dimensiones de las uniones soldadas, la preparación de los bordes, el procedimiento,
métodos usados en cada caso y posiciones de soldeo, los materiales de aportación y el orden de
ejecución.
g) Las indicaciones sobre mecanizado o tratamiento de los elementos que lo precisen.
h) Todo plano de taller debe indicar tipo de perfiles, clases de aceros usados, los pesos y marcas de cada
uno de los elementos de la estructura representados en él.
Proceso Constructivo
En la ejecución de una estructura metálica hay que distinguir dos fases:
Fabricación en Taller
Montaje en Obra
Fabricación en Taller
Los trabajos a realizar en taller conllevan un proceso en el orden siguiente:
RECEPCIÓN, ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN
Todos los elementos de la estructura deben tener sus marcas de identificación. El almacenamiento y
depósito de los elementos que integran la obra se debe hacer guardando un orden estricto y en forma
sistemática, a fin de no generar demoras o errores en el montaje. Las manipulaciones para la carga,
descarga, transporte, almacenamiento a pie de obra y montaje deben efectuarse con el cuidado suficiente
para no producir solicitaciones excesivas en ningún elemento de la estructura y para no dañar las piezas
o la pintura.
Deben protegerse las partes sobre las que hayan de fijarse las cadenas, ganchos o cables que se utilicen
en la elevación o sujeción de las piezas de la estructura.
Antes de realizar el montaje, se deberá corregir con cuidado cualquier abolladura, torcedura o comba
que haya aparecido durante las operaciones de transporte. Si el defecto no se puede corregir, o se
presume que después de corregido puede afectar la resistencia o estabilidad de la estructura, se rechaza
la pieza marcándola debidamente para dejar constancia de ello.
MONTAJE
Sobre las cimentaciones previamente ejecutadas se apoyan las bases de los primeros pilares o pórticos.
Estas bases se nivelan con cuñas de acero. Es conveniente que la separación esté comprendida entre 40 y
80 mm. Después de acuñadas las bases, se procede a la colocación de vigas del primer forjado y luego se
alinean y aploman los pilares y pórticos.
Los espacios entre las bases de los pilares y la cimentación deben limpiarse y luego se rellenan por
completo con mortero u hormigón de cemento portland y árido; el árido no podrá tener una dimensión
mayor que 1/5 del espesor del espacio que debe rellenarse, y su dosificación no menor que ½.

39. Las sujeciones provisionales de los elementos durante fase de montaje se aseguran para resistir cualquier
esfuerzo que se produzca durante los trabajos. En el montaje se realiza el ensamble de los distintos
elementos, a fin de que la estructura se adapte a la forma prevista en los planos de taller con las
tolerancias establecidas. No se comienza el atornillado definitivo o soldeo de las uniones de montaje
hasta haber comprobado que la posición de los elementos de cada unión coincida con la posición
definitiva. Las uniones atornilladas o soldadas seguirán deben realizarse según las especificaciones de la
normativa en vigor.
CRITERIOS DE MEDICIÓN
Se calcula por Peso: kg. de estructura realmente montada.
Control de Calidad
Dicho control se llevará a cabo en las dos fases del proceso:
Fabricación en Taller y Montaje en Obra.
Fabricación en Taller
Control de las dimensiones de piezas y elementos: se realizar el control en el plantillaje, marcado, corte,
perforación y soldadura.
Armado
Se harán las siguientes comprobaciones:
Identificación y disposición de elementos.
Situación de los ejes de simetría.
Situación de las zonas de sujeción a elementos contiguos.
Ausencia de alabeos y abolladuras.
Soldadura
Se realizan los ensayos definidos en el correspondiente pliego, líquidos penetrantes, partículas
magnéticas, radiografías y/o ultrasonidos.
Se realiza siempre una inspección visual donde no se admiten los defectos.
Pintura
Deben realizarse las siguientes comprobaciones:
Revisión de certificados de pintura.
Inspección visual de la preparación de superficies.
Ensayo de adherencia.
Control de espesor eficaz.
Atornillado o Soldadura
En el atornillado se verificará el par de apriete y en la soldadura realizada en obra se aplicará lo mismo
que para las realizadas en taller (ver C.E. 02.06.02 Uniones soldadas y 02.06.03 Uniones atornilladas).
Control de los Materiales
Todos los materiales recibidos serán objeto de Recepción y Ensayo.
El fabricante debe garantizar las características mecánicas y la composición química de los materiales
que suministra, es decir, garantizar que se cumplen las condiciones especificadas en la normativa NBE-
EA-95.
Todos los materiales deben llevar las siglas de la fabrica, el tipo de acero y la denominación del
producto, marcados debidamente.
Hay que definir el tipo de acero de la estructura, así como las operaciones y sus tolerancias tanto de la
"fabricación en taller" como del "montaje en obra".

40. Medios Necesarios
Materiales
Designación de Aceros
Todos los aceros utilizados en la fabricación de estructuras deben estar de acuerdo con las normas y
calidades especificadas del proyecto, y de acuerdo a la normativa en vigor.
Productos de Acero para Estructuras.
Estos son:
a. Perfiles y chapas de acero laminado (en caliente).
b. Perfiles huecos de acero.
c. Perfiles y placas conformadas de acero.
d. Tornillos, tuercas y arandelas.
a. Perfiles y chapas de acero laminado en caliente.
Aceros ordinarios utilizados como calidades A37b, A42b
Aceros de alta resistencia utilizados: A52b
Perfiles : IPN, IPE, HEB, HEA, HEM, UPN, L, LD y T. Redondo, cuadrado, rectangular o chapa.
b.Perfiles huecos de acero.
De acero A42b, no aleado. Las características mecánicas y su composición química se describen en la
normativa correspondiente.
La serie de productos utilizados puede ser: Perfil hueco: redondo, cuadrado y rectangular.
c. Perfiles y placas conformadas de acero.
De acero A37b, no aleado. Las características mecánicas y su composición química se describen en la
normativa correspondiente.
La serie de productos utilizados puede ser: en placas: onduladas, grecadas, nervadas y agrafadas.
d. Tornillos, tuercas y arandelas
Clase T: tornillos ordinarios según NBE-EA95
Clase TC: tornillos calibrados según NBE-EA95
Clase TR: tornillos de alta resistencia según NBE-EA95Los tornillos ordinarios se emplean con
productos de acero de los tipos A37 y A42.
Los tornillos calibrados se emplean con productos de acero A37, A42 y A52.
Los tornillos de alta resistencia pueden emplearse con aceros de cualquier tipo.
Todas las tuercas y arandelas se indican en la normativa correspondiente.