ASISTENCIA EN DISEÑO Y ELABORACIÓN DE ESTRUCTURAS METÁLICAS EMPLEADAS EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS YORELLY MARCELA DIAZ ROJAS UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL VILLAVICENCIO - META 2014 ASISTENCIA EN DISEÑO Y ELABORACIÓN DE ESTRUCTURAS METÁLICAS EMPLEADAS EN LA CONSTRUCCIÓN DE EDIFICIOS YORELLY MARCELA DIAZ ROJAS INFORME DE PASANTIAS PRESENTADO COMO REQUISITO PARA OPTAR EL TITULO INGENIERO CIVIL Asesor: JOSE GABRIEL CALVO CASTRO Docente Departamento de Ingeniería UNIVERSIDAD COOPERATIVA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERIAS DEPARTAMENTO DE INGENIERIA CIVIL PROGRAMA DE INGENIERIA CIVIL VILLAVICENCIO - META 2014 NOTA DE ACEPTACIÓN ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ ______________________________________ _____________________________________ JOSE GABRIEL CALVO CASTRO DIRECTOR _____________________________________ JURADO _____________________________________ JURADO VILLAVICENCIO, 18 Junio 2014 DEDICATORIA Dedico este trabajo primero a Dios, que con su inmenso amor me ha llenado de fuerza y valor para alcanzar todos mis objetivos; en especial por darme el talento suficiente para superar los momentos difíciles de mi vida. A toda mi familia especialmente a mi madre Omaira Rojas González por ser la persona que me motiva a cumplir mis objetivos y no dejarme vencer por la adversidad. A mi padre William Efrén Díaz Ramos por darme apoyo y enseñanza con palabras precisas orientadas hacia la responsabilidad y el respeto. Por último dedico este trabajo a todas aquellas personas que hicieron posible su elaboración, con sus frases de aliento y su espíritu de colaboración, principalmente a todos aquellos que creyeron en mí. AGRADECIMIENTOS Nunca me cansare de darle gracias a Dios por hacer su voluntad en mí y darme la posibilidad de ser una profesional emprendedora e investigadora. A mis padres, Omaira Rojas González y William Efrén Díaz Ramos por estar a mi lado siempre, por darme la formación ética, moral y por apoyarme en la realización de los proyectos propuestos. A la Universidad Cooperativa de Colombia por darme la oportunidad de recibir educación y preparación académica de excelente calidad con gran sentido humano, ético y moral. A la facultad de Ingeniería Civil, con todos sus docentes quienes me formaron como ingeniera. A la empresa LADICOL Ingeniería de estructuras SAS por abrirme las puertas y darme la oportunidad de realizar la práctica profesional. En especial al Ingeniero Oscar Fabián Barreto Chitiva, quien orientó mi formación académica para tener una experiencia real en uno de los campos de la ingeniería. CONTENIDO Pág. INTRODUCCION OBJETIVOS JUSTIFICACION MARCO TEORICO 27 CAPITULO I 1. ESTRUCTURAS 27 2. 1.1 PARA QUE SIRVEN LAS ESTRUCTURAS 27 1.1.1 Soportar pesos 27 1.1.2 Resistir fuerzas externas 27 1.1.3 Dar forma 27 1.1.4 Servir de protección 27 1.1.5 Otros problemas que pueden resolver las estructuras 27 1.2 CONDICIONES QUE DEBE CUMPLIR CUALQUIER 28 ESTRUCTURA 1.2.1 Que sea rígida 28 1.2.2 Que sea estable 28 1.2.3 Que sea resistente 28 CAPITULO II 3. ESTRUCTURAS METALICAS 28 4. 2.1 ESTRUCTURA METALICA PRINCIPAL 29 2.1.1 Vigas metálicas 29 2.1.2 Viguetas 29 Vigas de tímpano 29 Largueros 30 2.1.3 Pilares metálicos 30 2.2 ESTRUCTURA METALICA SECUNDARIA 30 2.3 CLASES DE ESTRUCTURAS 31 2.3.1 Aporticada 31 2.3.2 Cascara 31 2.3.3 Colgante 31 2.4 TIPOS DE ESTRUCTURAS METALICAS 32 2.4.1 Estructuras abovedadas 32 2.4.2 Estructuras entramadas 32 2.4.3 Estructuras triangulares 32 2.4.4 Estructuras colgantes 32 2.4.5 Estructuras laminares 32 2.4.6 Estructuras geodésicas 32 2.5 VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS METALICAS 33 2.5.1 Ventajas estructurales 33 2.5.2 Ventajas constructivas 33 2.5.3 Ventajas arquitectónicas en el diseño 33 2.5.4 Ventajas ambientales 34 2.5.5 Ventajas en la vida del equipo 34 2.5.6 Ventajas en el costo 34 2.6 DESVENTAJAS DE LA ESTRUCTURA METALICA 34 2.7 DONDE CONSTRUIR CON ESTRUCTURA METALICA 35 2.8 DONDE NO SE DEBE CONSTRUIR CON ESTRUCTURA 35 METALICA 2.9 COMO SE UNEN LAS ESTRUCTURAS METALICAS 35 Y TIPOS DE UNIONES 2.9.1 Por soldadura 35 2.9.2 Por tornillo 36 2.10 FABRICACION Y MONTAJE DE UNA ESTRUCTURA 36 METALICA 2.10.1 Fabricación 36 2.10.2 Montaje 41 CAPITULO III 3. ACERO 47 3.1 PROPIEDADES GENERICAS DEL ACERO 48 3.2 TIPOS DE ACERO 49 3.2.1 Aceros al carbono 49 3.2.2 Aceros de alta resistencia y baja aleación 49 3.2.3 Aceros estructurales de alta resistencia, 49 baja aleación y resistentes a la corrosión atmosférica 3.2.4 Aceros templados y revenidos 50 3.3 TIPOS DE ESTRUCTURAS DE ACERO UTILIZADAS 50 PARA EDIFICIOS 3.3.1 Estructura apoyada en muros de carga 50 3.3.2 Construcción reticular 50 3.3.3 Estructura de acero de claros grandes 51 3.3.4 Estructuras combinadas de acero y concreto 51 3.4 VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL 51 3.4.1 Alta resistencia 51 3.4.2 Uniformidad 51 3.4.3 Elasticidad 51 3.4.4 Durabilidad 52 3.4.5 Ductilidad 52 3.4.6 Tenacidad 52 3.4.7 Ampliaciones de estructuras existentes 52 3.5 DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL 53 ESTRUCTURAL 3.5.1 Costo de mantenimiento 53 3.5.2 Costo de la producción contra el fuego 53 3.5.3 Susceptibilidad al pandeo 54 3.5.4 Fatiga 54 3.5.5 Fractura frágil 54 3.6 METALES EMPLEADOS EN ESTRUCTURAS METALICAS 54 3.6.1 Acero ordinario 54 3.6.2 Acero autopatinables 55 3.6.3 Aceros inoxidables 55 3.6.4 El aluminio 58 3.7 PROTECCION DEL ACERO ESTRUCTURAL CONTRA 58 EL FUEGO 3.8 HABILITACION DEL ACERO ESTRUCTURA 59 3.9 EQUIPO DE MONTAJE 60 CAPITULO IV 4. ELEMENTOS EN UNA ESTRUCTURA METALICA DE 60 TIPO INDUSTRIAL 4.1 ELEMENTOS QUE COMPONEN UNA ESTRUCTURA 60 METALICA DE TIPO INDUSTRIAL 4.2 PLACA BASE 61 4.3 MARCO RIGIDO 62 4.4 VIGA DE ALMA CERRADA 62 4.5 VIGA DE ALMA ABIERTA 64 4.6 MARCO RÍGIDO CON VIGAS DE ALMA ABIERTA 64 4.7 LARGUEROS 65 4.8 TENSORES O CONTRAFAMBEOS 66 4.9 CONTRAVENTEOS 66 4.10 METODOS DE ANCLAJE EN PLACAS BASE 68 4.11 TIPO DE PERFILES USADOS EN LA CONSTRUCCION 68 DE ELEMENTOS MARCO LEGAL 70 INFORME SOBRE EL DESARROLLO DEL TRABAJO 73 CONCLUSIONES 91 RECOMENDACIONES 92 BIBLIOGRAFÍA 93 REGISTRO FOTOGRAFICO 95 ANEXOS 103 LISTA DE TABLAS Pág. Tabla 1. Tipos de aceros inoxidables para edificaciones 56 Tabla 2. Cantidad de materiales cercha sobre eje 1 74 Tabla 3. Cantidad de materiales cercha sobre eje 2 75 Tabla 4. Cantidad de materiales cercha sobre eje 3 76 Tabla 5. Cantidad de materiales cercha sobre eje 4 77 Tabla 6. Cantidad de materiales cercha sobre eje 5 78 Tabla 7. Cantidad de materiales cercha sobre eje 6 79 Tabla 8. Cantidad de materiales cercha sobre eje 7 80 Tabla 9. Cantidad de materiales cercha sobre eje 8 81 Tabla 10. Cronograma programación de obra 82 Tabla 11. Matriz análisis de seguridad en el trabajo 85 LISTA DE FIGURAS Pág. Figura 1. Viga, vigueta y pilares 30 Figura 2. Elementos de una estructura de tipo industrial 61 Figura 3. Placa base 61 Figura 4. Marco rígido con vigas de alma cerrada 63 Figura 5. Marco rígido con vigas de alma abierta 64 Figura 6. Clásico larguero 65 Figura 7. Tensor o contraflambeo en una techumbre 66 Figura 8. Contraventeo horizontal 67 Figura 9. Placa base soldada y placa base atornillada 68 Figura 10. Cubierta 84 LISTA DE ANEXOS Pág. Anexo A. Cercha sobre eje 1 cantidades, planta, diagrama de 103 hilos y detalles constructivos Anexo B. Cercha sobre eje 2 cantidades, planta, diagrama de 104 hilos y detalles constructivos Anexo C. Cercha sobre eje 3 cantidades, planta, diagrama de 105 hilos y detalles constructivos Anexo D. Cercha sobre eje 4 cantidades, planta, diagrama de 106 hilos y detalles constructivos Anexo E. Cercha sobre eje 5 cantidades, planta, diagrama de 107 hilos y detalles constructivos Anexo F. Cercha sobre eje 6 cantidades, planta, diagrama de 108 hilos y detalles constructivos Anexo G. Cercha sobre eje 7 cantidades, planta, diagrama de 109 hilos y detalles constructivos Anexo H. Cercha sobre eje 8 cantidades, planta, diagrama de 110 hilos y detalles constructivos GLOSARIO ACERO INTEMPERIZADO: Es un acero de gran resistencia que desarrolla una capa de óxido al ser expuesto a la lluvia y la humedad, la cual se adhiere al elemento metálico principal y lo protege de la corrosión posterior. ACONDICIONARSE: acción de disponer o preparar algo para un determinado fin. ALEANTES: Una aleación es una combinación de propiedades metálicas que está compuesta de dos o más elementos, de los cuales, al menos uno es un metal. Por lo tanto, aleantes son los elementos que se están combinando. Las aleaciones están constituidas por elementos metálicos como Fe (hierro), Al (aluminio), Cu (cobre), Pb (plomo). El elemento aleante puede ser no metálico, como: P (fósforo), C (carbono), Si (silicio), S (azufre), As (arsénico). BARNICES: sustancias líquidas que al secarse forman una película que protege al objeto tratado. Para aplicarlos se utilizan rodillos, brochas o pinceles. Los barnices están compuestos por diversas sustancias resinosas disueltas o en forma coloidal en un líquido o agente dispersante. Este último se evapora al contacto con el aire quedando las sustancias protectoras distribuidas en el soporte. Los barnices se aplican a paredes, metales y maderas. Le dan lustre, color y protección frente a la luz, agua, salinidad, erosión, polvo y contaminación. BISEL: Corte oblicuo en el borde de una lámina o plancha.