Construccion de Estructuras de Acero Li

7/25/2019 Construccion de Estructuras de Acero Li

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“CONSTRUCCION DE ESTRUCTURAS DE ACERO”

LIBRO DE TEXTO O PROTOTIPO DIDACTICO

(OPCION II)

MARCOS GREGORIO HERNANDEZ DE LA CRUZ

TAPACHULA, CHIAPAS A ENERODE 2008



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CONTENIDO

INTRODUCCION 1

CAPITULO 1. PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS.

1.1. Estructuración. 2

1.2 Revisión e interpretación de planos estructurales. 10

1.3 Procedimientos de construcción. 14

CAPITULO 2. DETALLES CONSTRUCTIVOS.

2.1. En vigas. 23

2.2. En columnas. 30

2.3. En nodos. 41

CAPITULO 3. CONEXIONES.

3.1. Soldadas. Control de calidad. 44

3.2. Remachadas. Control de calidad. 59

3.3. Atornilladas. Control de calidad. 62

CAPITULO 4. PLACAS.

4.1. De asiento. 70

4.2. De base. 71

CAPITULO 5. FABRICACION Y MONTAJE.

5.1 En taller. 77

5.2 En campo. 805.3 Equipo para montaje. 82

5.4 Procedimiento de montaje. 92

CONCLUSION 102

BIBLIOGRAFIA 103



1

INTRODUCCION.

El acero es el material estructural mas usado para la construcción de estructuras en

el mundo. Es un material usado para la construcción de estructuras de gran resistencia,

producido a partir de materiales muy abundantes en la naturaleza. Entre sus ventajas está la

gran resistencia a tensión y compresión y el costo razonable.

Este libro de Construcción de estructuras de acero, ha sido desarrollado para

complementar las enseñanzas impartidas en la carrera de ingeniería civil, y como un

material de apoyo para los estudiantes.

La materia se divide en cinco unidades. La primera se trata de cómo está

estructurado los procesos para la realización de una obra cien por ciento de acero; y a su

vez saber revisar e interpretar los planos estructurales.

En la unidad dos se definen los detalles constructivos que se ven en los elementos

principales de estructuras de acero; que son vigas y columnas. La unidad tres trata los

diferentes tipos de conexiones utilizadas para la unión del acero.

La cuarta unidad se refiere a la placa base y placa de asiento; las cuales son

utilizadas para distribuir las reacciones que producen las vigas y las columnas. Y la última

unidad se trata de la fabricación y montaje de estructuras de aceros; en la cual denota como

debe ser la fabricación y montaje tanto en el taller como en el campo y todos los materiales

y equipos necesarios para poder montar todos los miembros estructurales.



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CAPITULO 1. PROCEDIMIENTOS CONSTRUCTIVOS

1.1 ESTRUCTURACION

1.1.1 EL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL

El acero es uno de los más importantes materiales estructurales. Entre sus propiedades de

particular importancia en los usos estructurales, están la alta resistencia, comparada con

cualquier otro material disponible, y la ductilidad. Ductilidad es la capacidad que tiene el

material de deformarse sustancialmente ya sea a tensión o compresión antes de fallar. Otras

ventajas importantes en el uso del acero son su amplia disponibilidad y durabilidad,

particularmente con una modesta cantidad de protección contra el intemperismo.

El acero se produce por la refinación del mineral de hierro y metales de desecho, junto con

agentes fundentes apropiados, coke (para el carbono) y oxígeno, en hornos a alta

temperatura, para producir grandes masas de hierro llamadas arrabio de primera fusión. El

arrabio se refina aún más para remover el exceso de carbono y otras impurezas y/o se alea

con otros metales como cobre, níquel, cromo, manganeso, molibdeno, fósforo, sílice,

azufre, titanio, columbio, y vanadio, para producir las características deseadas de

resistencia, ductilidad, soldadura y resistencia a la corrosión.

Los lingotes de acero obtenidos de este proceso pasan entre dos rodillos que giran a la

misma velocidad y en direcciones opuestas para producir un producto semiterminado,

largo y de forma rectangular que se llama plancha o lingote, dependiendo de su sección

transversal. Desde aquí, se envía el producto a otros molinos laminadores para producir el

perfil geométrico final de la sección, incluyendo perfiles estructurales así como barras,alambres, tiras, placas y tubos. El proceso de laminado, además de producir el perfil

deseado, tiende a mejorar las propiedades materiales de tenacidad, resistencia y

maleabilidad. Desde estos molinos laminadores, los perfiles estructurales se embarcan a los

fabricantes de acero o a los depósitos, según se soliciten.

El fabricante de estructuras de acero trabaja con los planos de ingeniería o arquitectura

para producir dibujos detallados de taller, de los que se obtienen las dimensionesrequeridas para cortar, aserrar, o cortar con flama, los perfiles al tamaño pedido y localizar



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con exactitud los agujeros para barrenar o punzonar. Los dibujos originales también

indican el acabado necesario de la superficie de las piezas cortadas. Muchas veces se

arman las piezas en el taller para determinar si se tiene el ajuste apropiado. Las piezas se

marcan para facilitar su identificación en el campo y se embarcan las piezas sueltas o

armadas parcialmente hasta el sitio de la obra para su montaje. El montaje en el sitio la

ejecuta a menudo el propio fabricante, pero la puede hacer el contratista general.

Entre las más importantes propiedades estructurales del acero se tienen las siguientes:

1. Módulo de elasticidad (E). El rango típico para todos los aceros (relativamente

independiente de la resistencia de fluencia) es de 2039000 Kg./cm2

2. Módulo de cortante (G). El módulo de cortante de cualquier material elástico se calcula

como

G = E / 2(1+µ)

Donde µ = coeficiente de Poisson que se toma como 0.3 para el acero.

3. Coeficiente de expansión térmica, (α). El coeficiente de expansión térmica puede

tomarse como

α= 11.25 X 10-6por°C

∆L = α (Tf — Ti)L (pies o metros, dependiendo de la longitud L)

∆L = Incremento de longitud. Ti = Temperatura inicial.

Tf = Temperatura final L = Longitud

En estas ecuaciones, la temperatura está en grados Celsius. Para convertir de Fahrenheit a

Celcius, se usa

C = 5/9 ( F-32 )

4. Punto de fluencia y resistencia última. En la tabla 1.1 se dan los puntos de fluencia de

los varios grados de acero que interesan al ingeniero estructural, y que se producen en las

fábricas de acero.



4



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1.1.2 VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL

La supuesta perfección de este metal, tal vez el más versátil de todos los materiales

estructurales, parece más razonable cuando se considera su gran resistencia, poco peso,

facilidad de fabricación y otras propiedades convenientes. Estas y otras ventajas del acero

estructural se analizarán en detalle en los siguientes apartados.

Alta resistencia

La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será relativamente bajo el peso

de las estructuras; esto es de gran importancia en puentes de grandes claros, en edificios

altos y en estructuras con condiciones deficientes en la cimentación.

Uniformidad

Las propiedades del acero no cambian apreciablemente en el tiempo como es el caso de las

estructuras de concreto reforzado.

Elasticidad

El acero se acerca más en su comportamiento a las hipótesis de diseño que la mayoría de

los materiales, gracias a que sigue la ley de Hooke hasta esfuerzos bastante altos. Los

momentos de inercia de una estructura de acero pueden calcularse exactamente, en tanto

que los valores obtenidos para una estructura de concreto reforzado son relativamente

imprecisos.

Durabilidad

Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado durarán indefinidamente.

Investigaciones realizadas en los aceros modernos, indican que bajo ciertas condiciones no

se requiere ningún mantenimiento a base de pintura.



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Ductilidad

La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin

fallar bajo altos esfuerzos de tensión. Cuando se prueba a tensión un acero con bajo

contenido de carbono, ocurre una reducción considerable de la sección transversal y un

gran alargamiento en el punto de falla, antes de que se presente la fractura. Un material que

no tenga esta propiedad probablemente será duro y frágil y se romperá al someterlo a un

golpe repentino.

En miembros estructurales sometidos a cargas normales se desarrollan altas con-

centraciones de esfuerzos en varios puntos. La naturaleza dúctil de los aceros estructurales

comunes les permite fluir localmente en esos puntos, evitándose así fallas prematuras. Una

ventaja adicional de las estructuras dúctiles es que, al sobrecargarlas, sus grandes

deflexiones ofrecen evidencia visible de la inminencia de la falla.

Tenacidad

Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen resistencia y ductilidad. Un miembro

de acero cargado hasta que se presentan grandes deformaciones será aún capaz de resistir

grandes fuerzas. Esta es una característica muy importante porque implica que los

miembros de acero pueden someterse a grandes deformaciones durante su formación y

montaje, sin fracturarse, siendo posible doblarlos, martillarlos, cortarlos y taladrarlos sin

daño aparente. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se

denomina tenacidad.

Ampliaciones de estructuras existentes

Las estructuras de acero se adaptan muy bien a posibles adiciones. Se pueden añadir

nuevas crujías e incluso alas enteras a estructuras de acero ya existentes y los puentes de

acero con frecuencia pueden ampliarse.



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Propiedades diversas

Otras ventajas importantes del acero estructural son:

a) Gran facilidad para unir diversos miembros por medio de varios tipos de conexión como

son la soldadura, los tornillos y los remaches.

b) Posibilidad de prefabricar los miembros.

c) Rapidez de montaje.

d) Gran capacidad para laminarse en una gran cantidad de tamaños y formas.

e) Resistencia a la fatiga.

f) Reuso posible después de desmontar una estructura.

g) Posibilidad de venderlo como "chatarra" aunque no pueda utilizarse en su forma

existente. El acero es el material reutilizable por excelencia.

1.1.3 DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL

En general el acero tiene las siguientes desventajas:

Costo de mantenimiento

La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al aire y al

agua y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente. El uso de aceros intemperizados

para ciertas aplicaciones, tiende a eliminar este costo.

Costo de la protección contra el fuego

Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen

considerablemente durante los incendios, cuando los otros materiales de un edificio se

queman. Han ocurrido muchos incendios en inmuebles vacíos en los que el único material

combustible era el mismo inmueble. El acero es un excelente conductor de calor, de

manera que los miembros de acero sin protección pueden transmitir suficiente calor de una

sección o compartimiento incendiado de un edificio a secciones adyacentes del mismo

edificio e incendiar el material presente. En consecuencia, la estructura de acero de unaconstrucción debe protegerse mediante materiales con ciertas características aislantes o el



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edificio deberá acondicionarse con un sistema de rociadores para que cumpla con los

requisitos de seguridad del código de construcción de la localidad en que se halle.

Susceptibilidad al pandeo

Cuanto más largos y esbeltos sean los miembros a compresión, tanto mayor es el peligro de

pandeo. Como se indicó previamente, el acero tiene una alta resistencia por unidad de

peso, pero al usarse como columnas no resulta muy económico ya que debe usarse bastante

material, sólo para hacer más rígidas las columnas contra el posible pandeo.

Fatiga

Otra característica inconveniente del acero es que su resistencia puede reducirse si se

somete a un gran número de inversiones del sentido del esfuerzo, o bien, a un gran número

de cambios de la magnitud del esfuerzo de tensión. (Se tienen problemas de fatiga sólo

cuando se presentan tensiones.) En la práctica actual se reducen las resistencias estimadas

de tales miembros, si se sabe de antemano que estarán sometidos a un número mayor de

ciclos de esfuerzo variable, que cierto número limite.

Fractura frágil

Bajo ciertas condiciones, el acero puede perder su ductilidad y la falla frágil puede ocurrir

en lugares de concentración de esfuerzos. Las cargas que producen fatiga y muy bajas

temperaturas agravan la situación.

1.1.4 TIPOS DE ESTRUCTURAS

El ingeniero estructural se ocupa del diseño de una variedad de estructuras que incluyen, pero

que no necesariamente se limitan, a las siguientes:

Puentes: Para ferrocarriles, carreteros, y de peatones.



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Edificios: Que incluyen estructuras de marco rígido, marcos simplemente conectados, muros de

carga, soportados por cables y en voladizo. Se pueden considerar o usar numerosos esquemas

de soporte lateral, como armaduras, simples y alternadas, y un núcleo central rígido. Además,

se pueden clasificar los edificios según su empleo o altura como edificios de oficinas, in-

dustriales, fábricas, rascacielos, etc.

Otras estructuras: Incluyen torres para transmisión de potencia, torres para instalaciones de

radar y TV, torres de transmisión telefónica, servicios de suministro de agua, y servicios de

terminales de transporte, que incluyen ferrocarriles, camiones, aviación y marina.

Además de las estructuras anteriores, el ingeniero estructural también se ocupa del diseño de

navíos, aeroplanos, partes de diversas máquinas y otros equipos mecánicos, automóviles, presas

y otras estructuras hidráulicas, incluyendo el suministro de agua y la eliminación de

desperdicios.

1.1.5 PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO

El diseño estructural requiere la aplicación del criterio del ingeniero para producir un sistema

estructural que satisfaga de manera adecuada las necesidades del cliente o el propietario. A

continuación, este sistema se incorpora a un modelo matemático para obtener las fuerzas en los

miembros. Como el modelo matemático nunca representa con exactitud la estructura real, otra

vez es necesaria la habilidad del ingeniero para evaluar la validez del análisis a fin de poder

aplicar las tolerancias apropiadas a la incertidumbre tanto en la deformación como en la estática.

Con base en las propiedades de los materiales, la función estructural, las consideraciones

ambientales y estéticas, se efectúan modificaciones geométricas en el análisis del modelo, y serepiten los procesos de resolución hasta obtener una solución que produce un equilibrio

satisfactorio entre la selección del material, la economía, las necesidades del cliente, sus

posibilidades económicas, y diversas consideraciones arquitectónicas. Rara vez, excepto quizás

en las estructuras más elementales, se obtiene una única solución; única en el sentido de que

dos compañías de ingeniería estructural obtendrían exactamente la misma solución.

En la práctica de la ingeniería estructural, el diseñador dispone, para su posible uso, denumerosos materiales estructurales, que incluyen acero, concreto, madera, y posiblemente



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plásticos y/o algunos otros metales, como aluminio y hierro colado. A menudo, el empleo o el

uso, el tipo de estructura, la situación u otro parámetro de diseño impone el material estructural.

En este texto se supone que el diseño ha llegado al punto en que se ha decidido la forma

estructural (es decir, como armadura, trabe, marco, domo, etc.) y que se han eliminado todos los

diversos materiales estructurales alternativos posibles, en favor del uso del acero. Se procede

entonces a efectuar cualquier análisis estructural requerido, y se hace la selección del miembro y

el diseño de la conexión, que sea apropiada al asunto en estudio.

La seguridad, como preocupación de diseño tiene precedencia sobre todas las otras

consideraciones de diseño. La "seguridad" de cualquier estructura depende, naturalmente, de las

cargas subsiguientes. Como la estructura, después de su construcción, siempre estará sometida a

cargas, y no siempre del modo o manera con que fue diseñada, la selección de las cargas de

diseño constituye un problema de estadística y probabilidad. Esta parte del problema resultaría

bastante subjetiva, y produciría diseños extremadamente dispares, si no fuese por los códigos de

construcción que se han desarrollado (y que en una forma u otra se usan casi universalmente);

estos códigos establecen límites mínimos requeridos o sugeridos en aquellos casos en que la

seguridad pública constituye un factor importante.

1.2. REVISION E INTERPRETACION DE PLANOS ESTRUCTURALES

1.2.1 CÓDIGOS DE DISEÑO ESTRUCTURAL

Las oficinas locales de construcción casi siempre requieren que los diseños estructurales que

pertenecen a su jurisdicción se diseñen de acuerdo con algún código. En la Republica Mexicana

se utiliza el del Instituto Mexicano de Construcción en Acero (IMCA); el cual se baso en el del

Instituto Americano de Construcción en Acero (AISC).

De modo similar, el diseñador que se ocupe de la ingeniería estructural tiene que apegarse

estrictamente a los requerimientos mínimos de diseño del código apropiado de

construcción y las especificaciones del cuerpo local de control. Los requisitos especiales

del propietario o el cliente puede que requieran un diseño más estricto que el que

establecerían los criterios del código de construcción. Sólo en casos contados podrá el

diseñador obtener permiso del organismo local de control para desviarse del código demanera menos conservativa. Estas variaciones por lo general requieren mucha



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documentación y la presentación de consultores adicionales para obtener la aprobación.

Hay cosas buenas y malas, asociadas con este aspecto del diseño estructural. Por una parte,

a veces lleva tiempo considerable obtener la aprobación de nuevos métodos y materiales;

por otra parte, tiene sus ventajas "el no ir demasiado rápido". Si se sigue cuidadosamente el

código local de construcción y se cumple con los requerimientos mínimos de diseño, o se

sobrepasan, y resultase a pesar de todo una catástrofe, hay siempre la prueba de que se han

seguido las buenas prácticas de la ingeniería.

Finalmente, se supone que los códigos de construcción reflejan aquella parte de las

prácticas estructurales que resultan ser únicas para dicha localidad, como son las

temperaturas, sismos, la cantidad de nieve y lluvia, profundidad a que llegan las heladas, y

las velocidades promedio del viento.

Organizaciones como la IMCA y la AISC, así como los productores de acero,

proporcionan tablas de datos de diseño para perfiles estructurales, así como datos de otros

productos de acero, como placas, barras, alambre, y tornillos.

1.2.2 ESTRUCTURAS DE ACERO

Las estructuras de acero incluyen edificios, torres de transmisión, tanques de almacenamiento,

soportes para anuncios, y hasta objetos artísticos.

De acuerdo con su uso, los edificios se clasifican por lo general en edificios industriales o de

muchos pisos. En la actualidad se usa muy poco el acero en la construcción residencial,

excepto en los apartamentos de muchos pisos.

Edificios industriales

En general, los edificios industriales son estructuras de uno o dos pisos que se usan

principalmente con fines industriales (como son las fábricas, almacenes, u operaciones de

menudeo/mayoreo), e institucionales (que incluyen escuelas, hospitales). Entre otras estructuras

se pueden incluir los gimnasios, arenas, iglesias, restoranes, y terminales de transporte (tierra,mar, aire). Estos edificios pueden estar compuestos de marcos de acero, como los de la figura 1.1,



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o tener un techo soportado por miembros de acero que descansan sobre muros de carga. El

esqueleto de acero del edificio

puede ser rígido o articulado; puede ser un arco con dos o tres articulaciones, o puede ser un

sistema de armaduras sobre columnas. La armadura puede ser rígida o articulada.

La estructura de un edificio es un esqueleto tridimensional, pero por lo general se considera comorígida en un plano solamente. Algunos edificios son rígidos tanto en el plano XY como en el

Figura 1.1 Diversos marcos usados en las estructuras de acero para edificios.

Figura 1.2 Términos adicionales usados para identificar los miembros estructurales de los edificios industriales



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plano XZ . La estructura plana que se obtiene debe considerar solamente los elementos

principales de la misma y/o la rigidez se llama marco y puede tener una altura de uno o más pisos

(las figuras 1.1 y 1.2 ilustran términos que se definen en este caso). El término "marco" se usa en

todas las estructuras ya sean rígidas, armadura sobre columnas, sobre tirantes u otros miembros,

y que se utilizan para salvar el espacio entre columnas en el plano principal. La separación entre

marcos según la tercera dimensión constituye las crujías. Las vigas de borde y de piso se usan para

salvar las crujías en edificios de muchos pisos con trabes (que por lo general son miembros más

pesados que las vigas de piso) tendidas entre las columnas de los marcos. En la figura 1.2 se

ilustran términos adicionales para edificios industriales de un solo piso, donde se hace notar que

el contraventeo lateral se usa en determinados claros.

El sistema de techo de todos los edificios consiste en una estructura, algún sistema de piso y

una cubierta impermeabilizante. La estructura principal del techo consiste de los tirantes o de

la armadura en cualquier marco. Los largueros se tienden a través de las crujías y se espacían de

0.6 a 1.8 m (2 a 6 pies) o más, medidos centro a centro, dependiendo del tipo de tablero de techo

que se use. Se proveen tensores como un apoyo adicional para los largueros que se usan en

los techos en pendiente. El diseño de los largueros en los techos inclinados resulta bastante

complejo debido a la flexión asimétrica. El tablero de techo descansa sobre los largueros y

puede ser un tablero metálico, losas de concreto prefabricadas, entarimados de madera, o

planchas de asbestos o yeso.

Las paredes pueden ser de chapa metálica, chapas metálicas "sandwichs" (muros de cortina)

que consisten en dos hojas metálicas con algún tipo de relleno aislante, tablones de asbesto,

ladrillos, bloques de concreto, mosaicos o concreto precolado o colado en el lugar. Las

paredes ligeras se soportan con vigas de fachada suplementadas con largueros de pared en

los edificios de muchos pisos. En los edificios industriales el recubrimiento ligero de lasparedes lo soportan los puntales del alero y los largueros de pared.

La viga de borde o fachada es similar a un larguero y se coloca en la línea de piso como la viga de

piso más externa, y soporta cierta proporción de la carga de piso. Soporta también parte de la

pared lateral. Si el recubrimiento lateral es pesado (ladrillos, bloques de concreto, mosaicos,

etc.) se puede "reforzar" el larguero usando un canal o un angular, dependiendo de la cargaque haya que soportar.



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1.3. PROCEDIMIENTOS DE CONSTRUCCION.

1.3.1 TIPOS DE ESTRUCUTRAS DE ACERO UTILIZADAS PARA EDIFICIOS.

Las estructuras de acero para edificios se clasifican de acuerdo con su tipo de construcción

en uno de los cuatro grupos siguientes: apoyada en muros de carga, reticular, estructuras

para grandes claros y combinada de acero y concreto. En un mismo edificio pueden

utilizarse más de uno de estos tipos de construcción. Cada uno de ellos se estudia

brevemente en los siguientes párrafos.

Estructura apoyada en muros de carga

La construcción a base de muros de carga es el tipo más común de construcciones comerciales

ligeras de una planta. Los extremos de las vigas, viguetas o armaduras ligeras se apoyan sobre los

muros, que a su vez transmiten las cargas a los cimientos. La práctica antigua engrosaba los muros

al aumentar la altura de los edificios. Por ejemplo, el muro en el piso superior de un edificio podría

ser de uno o dos ladrillos de espesor, en tanto que los muros inferiores podrían incrementarse en su

espesor a razón de un ladrillo por piso. Se pensaba que este tipo de construcción tenía un límite

comercial de 2 o 3 pisos. Se han llevado a cabo un gran número de investigaciones en las décadas

recientes relativas a la construcción con muros de carga y se ha descubierto que los muros de

carga delgados pueden ser bastante económicos en edificios de hasta 10 o 20 niveles o aún

mayores.

El ingeniero medio no es persona muy conocedora del tipo de construcción con muros de carga y

a menudo desea que se estructure a base de marcos de acero o de concreto, ahí en donde laconstrucción de muros de carga puede ser la solución económica y satisfactoria. La construcción de

muros de carga no es muy resistente a cargas sísmicas y tiene desventajas de montaje para edificios

de más de un piso; en tales casos es necesario colocar los miembros estructurales de acero piso por

piso, y alternar el trabajo de albañiles y montadores.

Debido a que la resistencia de los muros al aplastamiento es relativamente baja, con frecuencia se

necesitan placas de apoyo en los extremos de las vigas o armaduras ligeras que descansan en los

muros de mampostería. Aunque teóricamente los patines de la viga ofrecen en muchas ocasionesapoyo suficiente sin necesidad de placas de carga, a menudo se utilizan las placas de apoyo, en



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particular donde los miembros son de tamaño y peso tales, que debe colocarlos un montador de

estructuras de acero. Generalmente las placas se embarcan sueltas, y las colocan en los muros

los albañiles. La colocación en posición y elevación correctas es una parte muy crítica de la

construcción. Si no se colocan apropiadamente habrá cierta demora para corregir su posición. Si se

utiliza un montador, tendrá que hacer un viaje extra al lugar de la obra.

Cuando los extremos de una viga se empotran en un muro de mampostería, es conveniente algún tipo

de ancla para evitar que la viga se mueva longitudinalmente con respecto al muro. Las anclas

comunes son barras de acero dobladas que pasan a través de las almas de las vigas. Se llaman

anclas de pared y se muestran en la figura 1.3 a). Ocasionalmente se usan ángulos de sujeción

añadidos al alma, en lugar de las anclas de pared. Estos se muestran en la parte b) de la misma

figura. Si se previeran cargas longitudinales de magnitud considerable, pueden utilizarse pernos

normales de anclaje vertical en los extremos de la viga.

Para construcciones pequeñas, ya sean comerciales o industriales y cuando los claros no son mayores

de 10.5 o 12 mts., la construcción con muros de carga es bastante económica. Si los claros son más

grandes, se hacen necesarios muros más gruesos y utilizar castillos para asegurar la estabilidad. En

estos casos, y de ser posible, suele ser más económico usar columnas intermedias.

Construcción reticular

Figura 1.3 a) Ancla de pared formada por una barra doblada en V. b) Anclas de pared a base de

ángulos.



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En la construcción reticular las cargas se transmiten a los cimientos mediante una retícula de vigas y

columnas de acero. Las losas de piso, divisiones, muros exteriores, etc., descansan en su totalidad

sobre la retícula. A este tipo de estructura que puede montarse a grandes alturas, a menudo se le

llama construcción de vigas y columnas.

En la construcción de vigas y columnas, la estructura consta usualmente de columnas

espaciadas a 6, 7.5 o 9 mts., y de trabes principales y vigas secundarias conectadas entre si,

y a las columnas en ambas direcciones, en cada nivel de piso. Un método muy común de

arreglo de estos elementos, se muestra en la figura 1.4. Las trabes se colocan entre las

columnas en la dirección de su espaciamiento mayor, en tanto que las vigas secundarias se

conectan a las columnas o trabes en la dirección de menor espaciamiento entre columnas.

Con diversos sistemas de piso, pueden utilizarse otros arreglos de vigas y trabes.

En la construcción reticular, las paredes descansan sobre la estructura de acero y generalmente se

les menciona como muros de relleno o muros ciegos. Las vigas que soportan las paredes exteriores se

llaman vigas de fachada. Estas vigas, que se ilustran en la figura 1.5, pueden colocarse de manera

que sirvan de dinteles para las ventanas

Figura 1.4 Construcción con vigas y columnas



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Estructuras de acero de claros grandes

Cuando se hace necesario el uso de claros muy grandes entre las columnas, como en tribunas,

auditorios, teatros, hangares o salas de baile, la construcción usual reticular puede no ser

suficiente. Si las secciones laminadas IR ordinarias fueran insuficientes, podría ser necesario usar

vigas con cubreplacas, trabes armadas, vigas de caja, armaduras grandes, arcos, marcos rígidos y

otras semejantes. Cuando el peralte está limitado, las vigas con cubreplacas, las trabes armadas o

las de caja pueden realizar el trabajo. Si el peralte no fuera crítico, las armaduras serían

satisfactorias. Para claros muy grandes, a menudo se usan los arcos y los marcos rígidos. A estos

tipos de estructuras se les llama estructuras de gran claro. La figura 1.6 muestra algunos de estos

tipos de estructuras.

Figura 1.5 Vigas de fachada

Figura 1.6 Estructuras para grandes claros



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Estructuras combinadas de acero y concreto

En un gran porcentaje de construcciones actuales, se ha utilizado la combinación de concreto

reforzado y acero estructural. Si se utilizaran columnas de concreto reforzado en edificios muy

altos, tendrían que ser extremadamente gruesas en los pisos bajos y ocuparían demasiado espacio.

Generalmente se usan columnas de acero embebidas y ligadas a concreto reforzado y se conocen

como columnas compuestas.

1.3.2 SUMINISTRO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

El suministro de estructuras de acero consiste en el laminado de los perfiles, la fabricación de los

elementos para un trabajo específico (incluido el corte a las dimensiones requeridas y el punzonado

de los agujeros necesarios para las conexiones de campo) y el montaje de éstos. Muy rara vez una

compañía ejecuta esas tres funciones y la compañía promedio realiza sólo una o dos de ellas. Por

ejemplo, muchas compañías fabrican estructuras de acero y las montan, en tanto que otras sólo las

montan o sólo las fabrican.

Los fabricantes de estructuras normalmente tienen pocos perfiles en bodega debido a los altos

intereses y costos de almacenaje. Cuando deben fabricar una estructura, ordenan los perfiles

cortados a determinadas longitudes directamente a las laminadoras o a los distribuidores de éstas.

Las distribuidoras, que son un factor cada vez más importante en el suministro del acero estructural,

compran y almacenan grandes cantidades de perfiles que adquieren a los mejores precios posibles

en cualquier parte del mundo.

El diseño de las estructuras generalmente lo hace un ingeniero en colaboración con una empresa de

arquitectos. El proyectista hace los dibujos del diseño que muestran las cotas de los miembros

estructurales, las dimensiones generales así como conexiones fuera de lo común. La compañíaencargada de fabricar la estructura elabora los planos detallados y los somete a la aprobación del

ingeniero. Esos planos contienen toda la información necesaria para fabricar la estructura

correctamente. En ellos se muestran las dimensiones de cada miembro, las localizaciones y tamaños

de agujeros, las posiciones y tamaños de las conexiones, etc. Una parte de un dibujo para un

detalle típico de una viga de acero atornillada se muestra en la figura 1.7.

El montaje de edificios es más que en cualquier otro aspecto del trabajo de construcción, un asuntode ensamblaje. Cada elemento se marca en taller con letras y números para distinguirlo de los



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demás. El montaje se ejecuta de acuerdo con una serie de planos de montaje. Esos planos no son

dibujos detallados sino simples diagramas que muestran la posición de cada elemento en la

estructura. En el extremo izquierdo de cada elemento se pone una marca que corresponde a su

identificación en el plano de detalle. Generalmente se pintan indicaciones respecto a la dirección en

las caras de las columnas (norte, sur, este y oeste). Estas marcas facilitan a los montadores orientar

correctamente las piezas.

Algunas veces los planos de montaje dan las dimensiones de los miembros, pero esto no es

necesario. Esto puede o no mostrarse, dependiendo del fabricante particular.

Las vigas, trabes y columnas serán indicadas en los planos por las letras B, G o C seguidas por el

número de miembro particular como B5, G12, etc. A menudo, habrá varios miembros con esas

mismas designaciones cuando los miembros se repiten en el edificio.

Los marcos de acero de múltiples pisos suelen tener varios niveles con sistemas de estructuración

idénticos o casi idénticos. De esta manera, un plano de montaje puede usarse para varios pisos.

Para tales situaciones, las designaciones de los miembros de las columnas, vigas y trabes tendrán

los números de nivel incorporados en ellos. Por ejemplo, la columna C15 (3-5) es la columna 15,

tercero a quinto piso, mientras que B4F6 o meramente B4 (6), representa la viga B4 para el sexto

piso. En la figura 1.8 se muestra una porción de un dibujo de montaje de un edificio.



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Figura 1.7 Parte de un dibujo de detalles

Figura 1.8 Parte de un dibujo de montaje que muestra donde debe localizarse cada miembro



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1.3.3 DISEÑO ECONÓMICO DE MIEMBROS DE ACERO

El diseño de un miembro estructural de acero implica mucho más que el cálculo de las propiedades

requeridas para resistir las cargas y la selección del perfil más ligero que tenga tales propiedades.

Aunque a primera vista este procedimiento parece que presenta los diseños más económicos,

deben considerarse otros factores. Algunos de estos son los siguientes:

1. El proyectista necesita seleccionar las dimensiones en que se fabrican los perfiles laminados.

Vigas, placas y barras de tamaños poco comunes serán difíciles de conseguir en periodos de mucha

actividad constructiva y resultarán costosos en cualquier época. Un poco de estudio le permitirá al

proyectista aprender a evitar tales perfiles. Los fabricantes de acero reciben constantemente

información de las empresas constructoras acerca de las dimensiones de perfiles disponibles.

2. En ciertos casos, puede ser un error suponer que el perfil más ligero es el más barato. Una

estructura diseñada según el criterio de la "sección más ligera" consistirá en un gran número de

perfiles de formas y tamaños diferentes. Tratar de conectar y adaptar todos esos perfiles será

bastante complicado y el costo del acero empleado probablemente será muy alto. Un procedimiento

más razonable sería unificar el mayor número posible de perfiles en cuanto al tamaño y forma

aunque algunos sean de mayor tamaño.

3. Las vigas escogidas para los pisos de edificios son las de mayor peralte, ya que esas secciones,

para un mismo peso, tienen los mayores momentos de inercia y de resistencia. Conforme aumenta la

altura de los edificios, resulta económico modificar este criterio; consideremos, por ejemplo, un

inmueble de 20 pisos debe tener una altura libre mínima. Si los peraltes de las vigas de los pisos se

reducen 15 cm., las vigas costarán más, pero la altura del edificio se reducirá 20 x 15 = 300 cm., con

el consiguiente ahorro en muros, pozos de elevadores, alturas de columnas, plomería, cableado ycimentaciones.

4. Los costos de montaje y fabricación de vigas de acero estructural son aproximadamente los

mismos para miembros ligeros o pesados. Las vigas deben entonces espaciarse tanto como sea

posible para reducir el número de miembros que tengan que fabricarse y montarse.

5. Los miembros de acero estructural deben pintarse sólo si lo requiere la especificación aplicable. Elacero no debe pintarse si va a estar en contacto con concreto. Además, los diversos materiales



22

resistentes al fuego usados para proteger a los miembros de acero se adhieren mejor si las

superficies no están pintadas."

6. Es muy conveniente utilizar la misma sección el mayor número de veces posible. Tal manera de

proceder reducirá los costos de detallado; fabricación y montaje.

7. Para secciones grandes, particularmente las compuestas, el diseñador necesita tener

información relativa a los problemas de transporte. Esta información incluye las máximas

longitudes y alturas que pueden enviarse por camión o ferrocarril, los claros libres bajo puentes y

líneas de transmisión que se encuentren en el camino a la obra, así como las cargas permisibles

sobre los puentes que deban cruzarse. Es posible fabricar una armadura de acero para techo en una

sola pieza, pero tal vez no sea posible transportarla a la obra y montarla en una sola pieza.

8. Deben escogerse secciones que sean fáciles de montar y mantener. Por ejemplo, los elementos

estructurales de un puente deben tener sus superficies expuestas, dispuestas de manera que puedan

pintarse periódicamente (a menos que se utilice un acero especial resistente a la corrosión).

9. Los edificios tienen con frecuencia una gran cantidad de tuberías, conductos, etcétera, por lo que

deben escogerse elementos estructurales que sean compatibles con los requisitos de forma y

tamaño impuestos por tales instalaciones.

10. Los miembros de una estructura de acero, a veces están expuestos al público, sobre todo en el

caso de los puentes de acero y auditorios. La apariencia puede ser el factor principal al tener que

escoger el tipo de estructura, como en el caso de los puentes. Los miembros expuestos pueden ser

muy estéticos cuando se disponen de manera sencilla y tal vez cuando se escogen elementos con

líneas curvas; sin embargo, ciertos arreglos pueden ser sumamente desagradables a la vista. Es un

hecho que algunas estructuras de acero, bellas en apariencia, tienen un costo muy razonable.



23

CAPITULO 2. DETALLES CONSTRUCTIVOS

2.1 EN VIGAS.

2.1.1 TIPOS DE VIGAS.

Las vigas son miembros que soportan cargas transversales. Se usan generalmente en

posición horizontal y quedan sujetas a cargas por gravedad o verticales; sin embargo,

existen excepciones, por ejemplo, el caso de los cambios.

Entre los muchos tipos de vigas cabe mencionar las siguientes: viguetas, dinteles, vigas de

fachada, largueros de puente y vigas de piso. Las viguetas son vigas estrechamente

dispuestas para soportar los pisos y techos de edificios; los dinteles se colocan sobre

aberturas en muros de mampostería como puertas y ventanas. Las vigas de fachada

soportan las paredes exteriores de edificios y también parte de las cargas de los pisos y

corredores. Se considera que la capacidad de las vigas de acero para soportar muros de

mampostería (junto con la invención de los elevadores) como parte de un marco

estructural, permitió la construcción de los rascacielos actuales. Los largueros de puente

son las vigas en los pisos de puentes que corren paralelas a la superficie de rodamiento, en

tanto que las vigas de piso son las vigas que en muchos pisos de puentes corren

perpendicularmente a la superficie de rodamiento y se usan para transferir las cargas del

piso, de los largueros de puente a las trabes o armaduras sustentantes. El término trabe se

usa en forma algo ambigua, pero usualmente denota una viga grande a la que se conectan

otras de menor tamaño.

2.1.2 PERFILES USADOS COMO VIGAS

Los perfiles IR generalmente resultan las secciones más económicas al usarse como vigas

y han reemplazado en esta aplicación casi por completo a las canales y a las secciones IE.

Las canales se usan a veces como largueros cuando las cargas son pequeñas y en lugares en

donde se requieren patines estrechos. Éstas tienen muy poca resistencia a fuerzas laterales

y requieren soporte lateral. Los perfiles IR tienen un mayor porcentaje de acero

concentrado en sus patines que las vigas IE, por lo que poseen mayores momentos de



24

inercia y momentos resistentes para un mismo peso. Éstos son relativamente anchos y

tienen una rigidez lateral apreciable.

Otro tipo común de viga es la vigueta de alma abierta. Este tipo de viga que se usa

comúnmente para soportar losas de piso y techo es en realidad una armadura ligera de

cuerdas paralelas. Resulta muy económica para grandes claros y cargas ligeras.

2.1.3 AGUJEROS EN LAS VIGAS

En ocasiones es necesario que las vigas tengan agujeros, por ejemplo, cuando se requieren

para la colocación de tornillos o remaches y, algunas veces, para tubos, conductos, etc. De

ser posible, este ultimo tipo de orificios deben evitarse, pero cuando son absolutamente

necesarios se localizaran en el alma, si el cortante es pequeño, o en los patines si el

momento es pequeño. El cortar un agujero en el alma de una viga no reduce notablemente

su módulo de sección, o su momento resistente, un agujero grande en el alma, reduce

bastante la capacidad al cortante de la sección de acero. Cuando se hacen agujeros grandes

en el alma de la viga, por lo general se colocan placas extras en el alma para reforzarla

alrededor del agujero, contra el posible pandeo de ésta.

La presencia de orificios de cualquier tipo en una viga, ciertamente no la hace más

resistente, y sí existe la probabilidad de que la debiliten un poco.

La teoría de que el eje neutro se desaloja de su posición normal a la posición teórica de la

sección neta, por la existencia de agujeros, es muy discutible. Las pruebas parecen indicar

que los agujeros para remaches y pernos en el patín, no cambian apreciablemente la

ubicación del eje neutro; es lógico suponer que éste no seguirá la variación teórica exactacon sus cambios bruscos de posición en las secciones que tienen agujeros para remaches,

como se muestra en la parte (b) de la figura 2.1.

Es más razonable la ubicación del eje neutro, que se muestra en la parte (c) de dicha figura,

donde se supone que existe una variación más gradual de la posición.

Es interesante observar que las pruebas de flexión en vigas de acero, parecen mostrar quela falla radica en la resistencia del patín de compresión, aun cuando existan agujeros para



25

remaches o pernos en el patín de tensión. La presencia de tales agujeros no parece ser tan

seria como pudiera pensarse, sobre todo al compararla con agujeros en un miembro sujeto

a tensión pura. Estas pruebas muestran poca diferencia en las resistencias de vigas sin

agujeros y con agujeros que representen hasta el 15% del área total de cualquier patín.

2.1.4 SOPORTE LATERAL EN LAS VIGAS

En una gran mayoría de vigas de acero, estas se utilizan de tal modo que sus patines

de compresión están protegidos contra el pandeo lateral. Los patines superiores de las

vigas, que dan apoyo a losas de concreto de edificios y puentes, a menudo se cuelan con

dichos pisos de concreto.

Si el patín de compresión de una viga no tiene apoyo lateral en cierta longitud, tendrá unacondición de esfuerzo semejante a la existente en la columna y, como es bien sabido, a

Figura 2.1.



26

medida que la longitud, y por tanto, la esbeltez de una columna aumenta, el peligro de su

pandeo crece para el mismo valor de la carga. Cuando el patín a compresión de una viga es

largo y esbelto, se presenta el peligro de pandeo a menos que se le dé apoyo lateral.

Existen muchos factores que afectan el valor del esfuerzo crítico de pandeo del patín de

compresión de una viga. Algunos de estos factores son las propiedades del material, el

espaciamiento y tipo de apoyos laterales suministrados, los esfuerzos residuales en las

secciones, los tipos de apoyos en los extremos o restricciones, las condiciones de carga,

etc.

La tensión en el otro patín de la viga, tiende a mantenerlo recto y restringe el pandeo del

patín a compresión; pero a medida que el momento flexionante aumenta, la tendencia al

pandeo se hace lo suficientemente grande como para vencer la restricción de la tensión;

cuando el patín a compresión empieza a pandearse, se presenta un fenómeno colateral de

torsión, y entre menor sea la resistencia torsional de la viga, progresa más rápidamente la

falla. Los perfiles IR, IE y canales usados tan frecuentemente como secciones de viga, no

tienen mucha resistencia contra el pandeo lateral, ni a la torsión resultante. Algunas otras

formas, especialmente los perfiles armados en cajón, son mucho más resistentes. Estos

tipos de miembros tienen más rigidez por torsión, que las secciones IR, IE o que las vigas

armadas de alma llena. Las pruebas muestran que no se pandearán lateralmente sino hasta

que las deformaciones desarrolladas queden dentro de la escala plástica.

Es necesario utilizar el criterio para decidir qué es lo que constituye y qué es lo que no

constituye un apoyo lateral satisfactorio para una viga de acero. Una viga que está

totalmente ahogada en concreto, o que tenga su patín a compresión embebido en una losa

de concreto, ciertamente está bien apoyada lateralmente. Cuando una losa de concretodescansa sobre el patín superior de una viga, el ingeniero debe estudiar cuidadosamente la

situación, para determinar si la fricción realmente proporciona apoyo lateral completo.

Quizá si las cargas en la losa se encuentran razonablemente fijas en posición, éstas

contribuyan a incrementar la fricción, y a tomar en cuenta esto como un apoyo lateral

completo. De otra manera, si hay movimiento en las cargas, o vibraciones apreciables bien

puede reducirse la fricción, y no podrá considerarse apoyo lateral completo. Estas

situaciones ocurren en los puentes, debido al carácter rodante de las cargas y en losedificios con maquinaria vibratoria, tal como las imprentas.



27

La losa de piso podría no proporcionar apoyo lateral al patín de compresión de una viga, en

cuyo caso dicho apoyo debe proporcionarse con las vigas secundarias conectadas o con

miembros especiales insertados con esa finalidad. Las vigas secundarias que se conecten

lateralmente a los costados de una trabe armada, a su patín de compresión, pueden

normalmente contarse como elementos que suministran apoyo lateral completo a través de

la conexión; si ésta se realiza primordialmente en el patín de tensión, proporcionará muy

poco apoyo lateral al patín de compresión. Antes de considerar que el apoyo lateral lo

proporcionan estas vigas, el proyectista deberá observar si éstas no se mueven en conjunto.

Las series de vigas representadas con líneas horizontales interrumpidas en la planta de la

figura 2.2, suministran un apoyo lateral muy discutible a las trabes principales, que ligan a

las columnas, debido a que las vigas se desalojan como un conjunto; para evitarlo se

requiere de un contraventeo que forme una armadura horizontal, localizada en un tablero;

tal procedimiento se muestra en la figura 2. Este sistema de contraventeo proporcionará

suficiente apoyo lateral a las vigas, por varios tramos o tableros.

Figura 2.2



28

2.1.5 ENCHARCAMIENTO

Si se acumula agua en un techo horizontal, mas rápidamente de lo que tarda en

desalojarse, el resultado se denomina encharcamiento; la carga incrementada de agua

ocasionan que el techo se deflexione en forma de plato, reteniendo mas agua que a su vez

ocasiona mayores deflexiones, etc. Este proceso continua hasta que se alcanza el equilibrio

o el techo se desploma.

El encharcamiento se presenta prácticamente en todo el techo horizontal aun

cuando se tengan drenes para desalojar el agua; estos pueden ser insuficientes durante

tormentas muy fuertes; pueden encontrarse obstruidos y en ocasiones se encuentran

colocados a lo largo de las líneas de vigas que son los puntos más altos del techo. El mejor

método para prevenir el encharcamiento es darle al techo una pendiente adecuada junto

con la instalación de drenes que funcionen correctamente.

Cuando se considera un techo horizontal muy grande (media hectárea o mayor) el efecto

del viento en la profundidad del agua puede ser muy importante. El problema del

encharcamiento ocurrirá lógicamente durante las tormentas. Tales tormentas están

acompañadas con frecuencia por vientos fuertes. Cuando está presente una cantidad grande

de agua en el techo, un viento fuerte puede empujar el agua hacia un extremo, creando una

altura peligrosa de ésta respecto a la carga en kg/cm2 que queda aplicada al techo. En tales

situaciones se usan a veces los imbornales; éstos son grandes agujeros o tubos en los muros

que permiten que el agua más arriba de cierto nivel se drene rápidamente hacia afuera del

techo.

Las fallas por encharcamiento se pueden prevenir si el sistema de techo (cubierta del techomás trabes y vigas de soporte) tiene suficiente rigidez.

2.1.6 PANDEO Y APLASTAMIENTO DEL ALMA

El pandeo del alma es una distorsión fuera del plano del alma que resulta de la

combinación de una alta relación d/ta y esfuerzos de flexión. La parte sin soporte lateral del

patín a compresión puede también contribuir al pandeo del alma. Este pandeo se controlalimitando ya sea la razón d/ta o el esfuerzo que se puede usar con la razón d/ta dada (d =



29

peralte y ta = espesor del alma). Esto se tiene en cuenta en las varias especificaciones. El

pandeo del alma se ilustra en la figura 2.3 b.

El aplastamiento del alma puede ocurrir si los esfuerzos a compresión en el plano del alma

son suficientemente grandes. Esto puede ocurrir si las distancias de la reacción o las placasde asiento de carga que se usan para transmitir cargas de columnas al patín de la viga son

demasiado estrechas. El aplastamiento de la viga también puede ocurrir si la carga

uniforme sobre el patín es demasiado grande para el espesor del alma. Se obtendrá el

control del aplastamiento del alma determinando la distancia requerida para la reacción o

el ancho de la placa de base de la columna de la siguiente manera. Se obtiene la distancia

de reacción que se necesita considerando un área a compresión en el alma definida por la

longitud de distancia k (línea de garantía) de la sección. La distancia k se mide desde lacara exterior del patín hasta el extremo del filete que forma la transición entre el alma y el

patín. En este lugar el área resultante a compresión del alma se acerca a un mínimo.

Figura 2.3. Fallas del alma que se deben evitar al hacer el diseño. (a) Aplastamientodel alma. (b) Pandeo del alma.



30

2.2 EN COLUMNAS

2.2.1 CONSIDERACIONES GENERALES

Existen varios tipos de miembros que trabajan a compresión, de los cuales la columna es el

más conocido. Entre los otros tipos se encuentran las cuerdas superiores de armaduras,

miembros de arriostramiento, los patines a compresión de vigas laminadas y armadas y los

miembros sujetos simultáneamente a flexión y a compresión. Las columnas son miembros

verticales rectos cuyas longitudes son considerablemente mayores que su ancho. Los

miembros verticales cortos sujetos a cargas de compresión se denominan con frecuencia

puntales o, simplemente, miembros a compresión; sin embargo, los términos columna y

miembro a compresión se usarán indistintamente.

Hay tres modos generales según los cuales las columnas cargadas axialmente pueden

fallar. Estos son: pandeo flexionante, pandeo local y pandeo torsionante.

1. El pandeo flexionante (llamado también pandeo de Euler) es el tipo primario de pandeo

analizado. Los miembros están sometidos a flexión cuando se vuelven inestables.

2. El pandeo local ocurre cuando alguna parte o partes de la sección transversal de una

columna son tan delgadas que se pandean localmente en compresión antes que los otros

modos de pandeo puedan ocurrir. La susceptibilidad de una columna al pandeo local se

mide por las relaciones ancho a grueso de las partes de su sección transversal.

3. El pandeo torsionante puede ocurrir en columnas que tienen ciertas configuraciones en

su sección transversal. Esas columnas fallan por torsión o por una combinación de pandeotorsional y flexionante.

Entre más larga sea una columna para una misma sección transversal, mayor es su

tendencia a pandearse y menor será la carga que pueda soportar. La tendencia de un

miembro a pandearse se mide por lo general con la relación de esbeltez que se define como

la relación entre la longitud del miembro y su radio de giro mínimo. La tendencia al

pandeo depende también de los siguientes factores: tipo de conexión en los extremos,



31

excentricidad de la carga, imperfecciones en el material de la columna, torceduras iniciales

en la columna, esfuerzos residuales de fabricación, etcétera.

Las cargas que soporta una columna de un edificio bajan por la sección transversal superior

de la columna y a través de sus conexiones con otros miembros. La situación ideal se tiene

cuando las cargas se aplican uniformemente sobre la columna con el centro de gravedad de

las cargas, coincidiendo con el centro de la columna. Además, es deseable que la columna

no tenga defectos, que consista de un material homogéneo y que sea perfectamente recta;

todas estas condiciones obviamente son imposibles de satisfacerse.

Las cargas que se encuentran exactamente centradas sobre una columna se denominan

axiales o cargas concéntricas. Las cargas muertas pueden, o no, ser axiales en una columna

interior de un edificio, pero las cargas vivas nunca lo son. Para una columna exterior la

posición de las cargas es probablemente aún más excéntrica, ya que el centro de gravedad

caerá por lo general hacia la parte interior de la columna. En otras palabras, resulta dudoso

que alguna vez se encuentre, en la práctica, una columna cargada en forma perfectamente

axial.

Las otras condiciones deseables también son imposibles de lograr debido a: imperfecciones

de las dimensiones de las secciones transversales, esfuerzos residuales, agujeros taladrados

para recibir remaches, esfuerzos de montaje y cargas transversales. Es muy difícil tomar en

cuenta todas estas variables en una fórmula.

Algunas imperfecciones pequeñas en los miembros a tensión y en vigas pueden pasarse por

alto, ya que son de poca consecuencia; pero en columnas, estas pequeñas imperfecciones

pueden revestir mucha importancia. Una columna que está ligeramente flexionada cuandose coloca en su lugar puede tener momentos flexionantes significantes iguales a la carga de

la columna multiplicada por la deflexión lateral inicial.

Obviamente, una columna es un miembro más crítico en una estructura que una viga o un

miembro a tensión, porque pequeñas imperfecciones en los materiales y en las dimensiones

tienen mucha importancia en su estabilidad. Esta situación puede ilustrarse en una

armadura de un puente en la que a algunos de sus miembros los ha dañado un camión. Laflexión de miembros a tensión probablemente no será muy seria, ya que las cargas de



32

tensión tenderán a enderezar a esos miembros; pero la flexión de cualquier miembro a

compresión es un asunto muy serio, ya que las cargas de compresión tenderán a

incrementar la flexión en esos miembros.

El análisis precedente debe mostrar claramente que las imperfecciones en columnas

ocasionan flexión en éstas y el proyectista debe considerar los esfuerzos debidos a esa

flexión, así como a cargas axiales.

2.2.2 PERFILES USADOS PARA COLUMNAS

En teoría puede seleccionarse un sinfín de perfiles para resistir con seguridad una carga de

compresión en una estructura dada. Sin embargo, desde el punto de vista práctico, el

número de soluciones posibles se ve limitado por el tipo de secciones disponibles, por

problemas de conexión y el tipo de estructura en donde se va a usar la sección. Los

párrafos que siguen intentan dar un breve resumen de las secciones que han resultado sa-

tisfactorias para ciertas condiciones. Esas secciones se muestran en la figura 4; las letras

entre paréntesis en los apartados que siguen se refieren a las partes de esa figura.

Las secciones utilizadas para miembros a compresión por lo común son similares a las

empleadas para miembros a tensión con ciertas excepciones. Las excepciones las causa el

hecho de que las resistencias de los miembros a compresión varían en cierta relación

inversa con las relaciones de esbeltez y se requieren entonces miembros rígidos.

Las barras, placas y varillas individuales son generalmente demasiado esbeltas para

funcionar en forma satisfactoria como miembros a compresión, a menos que sean muy

cortas y reciban carga pequeña.

Los miembros formados por ángulos sencillos (figura 2.4a) son satisfactorios como

arriostramientos y miembros a compresión de armaduras ligeras. Los ángulos de lados

iguales pueden ser más económicos que los de lados desiguales porque sus radios de giro

mínimo son mayores para la misma área de acero. Las cuerdas superiores de armaduras

atornilladas para techos pueden consistir en un par de ángulos espalda con espalda (figura

2.4b). Generalmente se deja un espacio entre éstos para insertar una placa de unión en losnudos, necesaria para efectuar la conexión a otros miembros; en algunos casos conviene



33

usar ángulos de lados desiguales con los lados largos espalda con espalda para lograr una

mejor distribución de los radios de giro respecto a los ejes x e y.

Si se sueldan las armaduras, las placas de nudo pueden ser innecesarias; entonces es

posible usar tes estructurales (figura. 2.4c) para la cuerda superior y soldar directamente al

alma de las tes los miembros de la celosía. Las canales sencillas (figura. 2.4d) no son

satisfactorias como miembros a compresión debido a su radio de giro pequeño, respecto a

los ejes centroidales paralelos al alma. Éstas pueden usarse si se encuentra la manera de

proporcionar soporte lateral en la dirección débil. Los perfiles IR (figura. 2.4e) son los más

comunes para columnas de edificios y para los miembros a compresión de puentes

carreteros. Aunque sus valores están lejos de ser iguales respecto a los dos ejes, están

mejor balanceados que en los canales.

Figura. 2.4 Tipos de miembros a compresión



34

Las secciones estructurales huecas o las tubulares estructurales son actualmente una parte

muy valiosa del acero que se usa para edificios, puentes y otras estructuras. Esas secciones

de aspecto limpio y agradable son fácilmente fabricadas y montadas. Para cargas pequeñas

y medianas las secciones tubulares (figura. 2.4f) son muy satisfactorias. Se usan a menudo

como columnas en largas series de ventanas, como columnas cortas en almacenes, como

columnas para los techos de andadores cubiertos, en los sótanos y garajes de residencias,

etc. Las columnas a base de tubos tienen la ventaja de ser igualmente rígidas en todas

direcciones y por lo general son muy económicas, a menos que los momentos sean

grandes.

Las secciones tubulares cuadradas y rectangulares, figura 2.4g y figura 2.4h, no se han

usado mucho como columnas hasta hace poco. Durante muchos años sólo unas cuantas

laminadoras en Estados Unidos fabricaron tubería de acero con fines estructurales. Tal vez

la principal causa del poco uso de las secciones tubulares era la dificultad de efectuar las

conexiones con tornillos o remaches. Este problema se ha eliminado con el surgimiento de

las técnicas modernas de soldar. El uso de perfiles tubulares con propósitos estructurales,

por arquitectos e ingenieros, probablemente se verá incrementado en los próximos años por

las siguientes razones:

1. El miembro a compresión más eficiente es aquel que tiene un radio de giro constante

respecto a su centroide, propiedad que poseen los tubos circulares. Los perfiles tubulares

cuadrados son los siguientes miembros a compresión en orden de eficiencia.

2. Los tubulares estructurales de cuatro lados y redondos son más fáciles de pintar que las

secciones abiertas de seis lados como las secciones IR, IE. Además, las esquinas

redondeadas facilitan la aplicación de la pintura u otros recubrimientos uniformementealrededor de las secciones.

3. Tienen menos área superficial para pintar o proteger contra el fuego.

4. Tienen excelente resistencia a la torsión.

5. Las superficies de los perfiles tubulares son muy atractivas.



35

6. Cuando están expuestas, la resistencia al viento de los tubos circulares es

aproximadamente de sólo 2/3 de la de las superficies planas del mismo ancho.

7. Si la limpieza es importante, los tubulares estructurales huecos no tienen el problema de

la acumulación de basura entre los patines de los perfiles estructurales abiertos.

Una pequeña desventaja que se presenta en ciertos casos es que los extremos de los tubos

deben sellarse para proteger sus superficies interiores inaccesibles contra la corrosión.

Aunque resultan muy atractivos para usarse expuestos como vigas, los perfiles tubulares

están en desventaja con las secciones IR, que poseen momentos resistentes mucho mayores

para el mismo peso.

Para muchas situaciones en columnas, el peso de las secciones tubulares cuadradas o

rectangulares (usualmente llamadas secciones estructurales huecas) puede ser menor que la

mitad de los pesos requeridos para secciones de perfil abierto (IE, IR, canales y angulares).

Es cierto que los tubulares pueden costar 25% más por libra que las secciones abiertas,

pero esto nos permite aún lograr ahorros de hasta 20% en algunos casos.

Cuando se diseñan miembros a compresión para estructuras muy grandes puede ser

necesario usar secciones armadas. Estas secciones se requieren cuando los miembros son

muy largos y soportan cargas muy grandes, o bien, cuando representan ventajas desde el

punto de vista de las conexiones. En términos generales, un perfil sencillo tal como una

sección IR, es más económico que una sección armada que tenga la misma área en su

sección transversal. Cuando las cargas son muy grandes, pueden usarse aceros de alta

resistencia con mayor economía, siempre que este incremento de la resistencia permita el

uso de secciones IR en vez de secciones armadas.

Cuando se usan secciones armadas, éstas deben conectarse en sus lados abiertos con algún

tipo de celosía que mantenga sus partes unidas y les permita trabajar conjuntamente. Los

extremos de los miembros se conectan con placas de unión.

Las líneas punteadas en la figura 2.4 representan celosías o partes discontinuas y las líneas

sólidas representan partes que son continuas en toda la longitud de los miembros. A vecesse disponen cuatro ángulos como se muestra en figura 2.4i para producir valores grandes



36

de r. Este tipo de miembro se ve con frecuencia en torres y en pescantes de grúas. Un par

de canales figura 2.4j se usan a veces como columnas en edificios o como miembros de la

celosía en armaduras de gran tamaño. Nótese que existe un cierto espaciamiento para cada

par de canales en el cual sus valores r respecto a los ejes x e y son iguales. A veces las

canales se disponen espalda con espalda como se muestra en figura 2.4k.

Una sección muy adecuada para la cuerda superior de las armaduras de puente está

formada por un par de canales con una cubre placa en la parte superior 1) y celosía en la

parte inferior. Las placas de los nudos se conectan fácilmente al interior de las canales y

pueden usarse también como empalmes. Cuando las canales disponibles más grandes no

proporcionan suficiente resistencia puede usarse como cuerda superior una sección armada

del tipo mostrado en figura 2.4m.

Cuando los perfiles laminados no tienen suficiente resistencia para soportar la carga de una

columna de un edificio o de una armadura de puente, sus áreas pueden incrementarse con

la adición de placas a los patines (figura 2.4n). En años recientes se ha encontrado que, en

estructuras soldadas, una columna armada del tipo mostrado en figura 2.4o es más satis-

factoria que una IR con cubre placas soldadas figura 4n. Parece ser que durante la flexión

es difícil transferir eficientemente la fuerza de tensión de la cubre placa a la columna, sin

que la placa se separe de la columna (como en el caso en donde una viga se conecta al

patín de una columna). Para cargas muy grandes en columnas, una sección en caja soldada

del tipo mostrado en la figura 2.4p ha resultado muy satisfactoria. Otras secciones armadas

se muestran en la figura 2.4q, figura 2.4r y figura 2.4s. Las secciones armadas mostradas

de la figura 2.4n a la figura 2.4q tienen la ventaja sobre las mostradas de figura 2.4i a la

figura 2.4m, de no requerir barras o placas de celosía. Las fuerzas cortantes laterales son

insignificantes en las columnas a base de perfiles sencillos y en las secciones armadas sincelosía, pero de ninguna manera pueden desperdiciarse en las columnas armadas con

celosía.

Actualmente se ha incrementado el uso de las columnas compuestas. Éstas consisten en

tubos estructurales de acero rellenos con concreto o de perfiles IR ahogados en concreto,

generalmente con sección cuadrada o rectangular.



37

2.2.3 CELOSIA Y PLACAS DE UNION

Cuando los miembros constan de más de un perfil es necesario conectar sus componentes a

través de sus lados abiertos. El propósito de la celosía es mantener paralelas y a las

distancias correctas las diversas partes del miembro con objeto de uniformar la distribución

de esfuerzos en ellas. Cada una de las partes tiende a pandearse lateralmente en forma

individual a menos que éstas estén unidas entre sí y trabajen en conjunto para recibir la

carga. Además de la celosía, es necesario proporcionar placas de unión tan cerca de los

extremos como sea posible y en puntos intermedios si la celosía se interrumpe. Las partes

(a) y (b) de la figura 2.5 muestran distintos arreglos de celosías y placas de unión. Otras

posibilidades se muestran en las partes (c) y (d) de la misma figura.

La falla de varias estructuras se ha atribuido a una celosía insuficiente en miembros

armados comprimidos.

Las dimensiones de las placas de unión y de la celosía por lo general están determinadas

por las especificaciones.

La celosía consta generalmente de barras planas, pero puede formarse ocasionalmente con

ángulos, cubreplacas perforadas, canales u otros perfiles laminados. Estas piezas deben

espaciarse de modo que las partes individuales conectadas no tengan valores L/r entre

conexiones mayores que el valor que rija para el miembro armado completo. Se supone

que la celosía está sujeta a una fuerza cortante normal al miembro igual a y no menor que

el 2% de la resistencia de diseño por compresión del miembro. Las fórmulas para

columnas se usan para diseñar la celosía en la forma usual. La relación de esbeltez se

limita a 140 para celosía simple y a 200 para celosía doble.

Si la distancia entre líneas de conectores es mayor que 37.5 cm., deberá usarse celosía

doble o bien, celosía simple a base de ángulos.

En vez de celosía y placas de unión, se permite el uso de cubreplacas continuas en los

lados abiertos de las secciones armadas. Si se necesitan agujeros de acceso, estas placas se

denominan cubreplacas perforadas. Generalmente se ignoran las concentraciones de

esfuerzos, así como los esfuerzos secundarios por flexión, pero las fuerzas cortantes



38

laterales deben revisarse. Las cubreplacas perforadas resultan atractivas para muchos

proyectistas por las diversas ventajas que su uso reporta.

1. Se fabrican fácilmente con los métodos modernos de corte con gas.

2. Algunas especificaciones permiten la inclusión de sus áreas netas en la sección efectiva

de los miembros principales, siempre que los agujeros se hagan de acuerdo con los

requisitos obtenidos empíricamente en numerosas investigaciones.

3. El pintado de los miembros se simplifica respecto a los miembros con celosía ordinaria.

Figura. 2.5



39

2.2.4 EMPALME DE COLUMNAS.

Los empalmes de columnas se colocan generalmente 60 o 90 cm., arriba del nivel de los

pisos, para evitar la interferencia con las conexiones de viga a columna. Algunos

empalmes característicos de columna, se muestran en la figura 2.6. Como se puede

apreciar, los extremos de ésta están maquinados de modo que puedan colocarse

firmemente en contacto, una con otra, a efecto de transferir las cargas. Cuando las

superficies de contacto se maquinan, gran parte de la compresión axial (si no es que toda)

puede transmitirse a través de las áreas en contacto. Es obvio que las placas de empalme

son necesarias, aunque haya contacto completo entre las secciones transversales de los

tramos de columna y se trate solamente de cargas axiales. Son aún más necesarias cuando

se consideran las fuerzas cortantes y los momentos existentes en las columnas reales

sujetas a cargas excéntricas, fuerzas laterales, momentos, etc.

Es obvio que existe una gran diferencia entre los empalmes a tensión y los empalmes a

compresión. En los empalmes a tensión, toda la carga tiene que transferirse a través del

empalme, en tanto que para los miembros a compresión, gran parte de la carga puede

transferirse directamente por apoyo de una columna sobre otra. En este caso, el material

del empalme es necesario para transmitir solamente el resto de la carga que no se transmite

por contacto.

La magnitud de la carga que deben soportar las placas de empalmes es difícil de estimar. Si

los extremos de las columnas no se maquinan, las placas deberán diseñarse para soportar el

100% de la carga. Cuando las superficies se maquinan y sólo trabajan bajo la acción de

cargas axiales, la magnitud de la carga que soportan las placas puede estimarse entre un 25

y un 50% de la carga total. Si se trata de flexión, quizá del 50 al 75% de la carga total seráabsorbida por el material del empalme.

Las especificaciones para puentes estipulan muy detalladamente los requisitos que deben

cumplir los empalmes en miembros sujetos a compresión. La parte (a) de la figura 6

muestra un empalme que puede utilizarse para columnas con los mismos peraltes

nominales.



40

La parte (c) muestra un tipo de empalme que puede utilizarse en columnas de peraltes

nominales iguales o diferentes. Para este tipo de empalme la placa a topo se sueldan en el

taller, a la columna inferior, y las abrazaderas de ángulos usadas para el montaje se

sueldan, también en el taller, a la columna superior. En la obra, se instalan los pernos de

montaje mostrados y la columna superior se suelda a la placa de empalme a tope. Las

soldaduras horizontales sobre esta placa, resisten los cortantes y momentos en las

columnas.

La parte (d) muestra empalmes soldados en los cuatro costados de las columnas. Los

empalmes de alma se atornillan en su lugar en la obra y se sueldan a las almas de las

columnas. Los empalmes de patín se sueldan en el taller a la columna inferior y se sueldan

en la obra a la columna superior. A las placas del alma se les denomina placas de cortante

y a las de patín placas de momento.

Figura 2.6. (a) Columnas con peraltes nominales iguales. (b) Columnas con peraltesligeramente diferentes. (c) Empalme en columnas de igual o diferente peralte. (d) Empalme

por los cuatro lados de una columna.





42

madera. El tipo de armadura que se usará depende completamente de las condiciones;

como son, el tipo de claro, las condiciones de carga, etcétera.

2.3.2 PLACAS DE UNIÓN.

La función de las placas de unión es ayudar a transmitir los esfuerzos de un miembro a

otro. Su área se determina por

el número de remaches necesarios en los miembros. En general, una placa de conexión o

unión se hace tan pequeña como sea posible, proporcionando así un mínimo de peso. El

espesor más comúnmente empleado para armaduras usuales es 0.95 cm (3/8 pulgadas).

Para los miembros del alma, donde los esfuerzos son relativamente pequeños, una placa de

unión de 0.79 cm (5/16 pulgadas) se usa algunas veces. En las juntas de los apoyos o de la

cumbrera se pueden usar placas de 1.27 cm (½ pulgada) de espesor para reducir al mínimo

los remaches.

Cuando se usan remaches de 2.22 cm (7/8 pulgadas) con placas de unión de 0.95 cm (3/8

pulgada), el valor crítico de un remache es de 5942 kg, el valor para aplastamiento doble

en la placa. Si el espesor de la placa se incrementa a 1.27 cm (½ pulgada), este valor llega

a ser de 7938 kg, permitiendo así menor número de remaches y consecuentemente una área

menor de la placa de unión. Si en este caso la placa de conexión fuera incrementada a 1.58

cm (5/8 pulgada), el calor al aplastamiento doble llega a ser de 9925 kg, pero el remache

de 2.22 cm (7/8 pulgada) tiene solamente un valor de 8183kg a cortante doble; por esto, no

Figura 2.8



43

hay ventaja al usar una placa de unión cuyo valor al aplastamiento doble excede el valor a

cortante doble de un remache.

Cuando es posible se usan placas de unión rectangulares, pero la posición de los miembros

de la armadura y el número de remaches requerido, frecuentemente las hace imprácticas.

Teóricamente las líneas de acción de los miembros de la armadura coincidirán con las

líneas que pasan a través de los centroides de las reacciones. Para los ángulos más

pequeños, las líneas de gramil de los remaches se sobreponen en las líneas de trabajo. El

arreglo de la placa de conexión y los remaches será tal que se evite la excentricidad. Como

un ejemplo, la junta que se muestra en la figura 2.8a produce carga excéntrica en los

remaches, y por eso se usa la junta mostrada en la figura 2.8b.

Un método también usado para reducir el tamaño de la placa de conexión es el uso de clips

de ángulo. Puesto que se considera que 15.24 cm (6 pulgadas) es la máxima separación

entre remaches, frecuentemente pasa, que el tamaño de una placa de conexión determina el

número de remaches a usar.



44

CAPITULO 3. CONEXIONES

3.1 SOLDADURAS. CONTROL DE CALIDAD

3.1.1 GENERALIDADES

La soldadura es un proceso en el que se unen partes metálicas mediante el calentamiento

de sus superficies a un estado plástico, permitiendo que las partes fluyan y se unan con o

sin la adición de otro metal fundido. Resulta imposible determinar exactamente cuándo se

originó la soldadura, pero sucedió hace varios miles de años. El arte de trabajar metales,

incluyendo la soldadura, fue un arte en la antigua Grecia desde hace por lo menos tres mil

años, pero la soldadura se había practicado, sin duda alguna, durante muchos siglos antes

de aquellos días. La soldadura antigua era probablemente un proceso de forja en el que los

metales eran calentados a cierta temperatura (no a la de fusión) y unidos a golpe de

martillo.

Aunque la soldadura moderna existe desde hace bastantes años, es hasta en las últimas

décadas que ha adquirido gran importancia en la ingeniería estructural. La adopción de la

soldadura estructural fue muy lenta durante varias décadas, porque muchos ingenieros

pensaban que tenía dos grandes desventajas 1) que tenía poca resistencia a la fatiga en

comparación con las conexiones atornilladas o remachadas y 2) que era imposible asegurar

una alta calidad de soldadura si no se contaba con una inspección irracionalmente amplia y

costosa.

Estas apreciaciones negativas persistieron durante muchos años, aunque las pruebas

parecían indicar que ninguna de las razones era válida. Haciendo caso omiso de la validezde los temores mencionados, éstas se mantuvieron en todos los órdenes e indudablemente

retardaron el uso de la soldadura, en particular en los puentes carreteros y en mayor escala

en los puentes ferroviarios. En la actualidad, la mayoría de los ingenieros aceptan que las

juntas soldadas tienen una resistencia considerable a la fatiga. También se admite que las

reglas que gobiernan la calificación de los soldadores, hacen de la inspección de la

soldadura un problema menos difícil. Además, la química de los aceros manufacturados

actualmente está especialmente formulada para mejorar su soldabilidad. Como



45

consecuencia, la soldadura se permite ahora en casi todos los trabajos estructurales,

excepto en algunos puentes.

Respecto al temor a la soldadura, es interesante considerar los barcos soldados; estos están

sujetos a cargas de impacto realmente severas y difíciles de predecir, pero aun así los

arquitectos navales usan con gran éxito barcos totalmente soldados. Un planteamiento

similar puede hacerse para los aeroplanos y los ingenieros en aeronáutica que utilizan la

soldadura. La adopción de la soldadura estructural ha sido más lenta en los puentes

ferroviarios.

3.1.2 TIPOS DE SOLDADURA

Soldadura de arco metálico.

El calor se genera por medio de un arco eléctrico formado entre un electrodo de acero y las

partes que se van a soldar. El calor del arco funde simultáneamente el metal base y el

electrodo, y el campo electromagnético conduce el metal fundido de la varilla de soldadura

hacia el metal base, mientras que el operador mueve el electrodo, manual o

automáticamente, a lo largo de la soldadura con una velocidad adecuada y depositando la

cantidad necesaria de metal de aportación. Por lo común, la soldadura se efectúa en cuatro

posiciones: plana, horizontal, vertical y sobre cabeza. Las soldaduras verticales y sobre

cabeza son posibles debido a que el metal fundido es conducido de la varilla a la conexión

por el campo electromagnético y no por la acción de la gravedad. La posición de la

soldadura afecta la facilidad y la velocidad de esta, por lo que es de una importancia

practica considerable al determinar la calidad y el costo de la soldadura. Los electrodos

usados para la soldadura de arco pueden ser varillas de acero desnudas o bien recubiertascon distintos compuestos minerales; en la soldadura con electrodos recubiertos parte del

recubrimiento se funde, formando una capa fluida de escoria, y otra parte forma una

atmósfera gaseosa protectora alrededor del arco metálico. La protección gaseosa sirve para

estabilizar el arco y para protegerlo de los gases atmosféricos. La escoria fundida, de

menor densidad que el metal fundido, sube a la superficie, retardando la rapidez de

enfriamiento del metal de soldadura y protegiéndolo de una exposición indeseable a los

gases atmosféricos. La composición química del metal de la soldadura puede controlarsepor medio de la composición del recubrimiento. El uso de electrodos recubiertos resulta en



46

soldaduras de mejor calidad que las que pueden obtenerse con electrodos desnudos, y por

esta razón casi toda la soldadura de arco moderna se hace con electrodos recubiertos.

Aunque mediante el proceso manual se obtienen soldaduras de alta calidad, tanto en el

taller como en el campo, pueden obtenerse resultados mejores y más económicos en

algunas aplicaciones usando equipo de soldadura semiautomático o automático.

Soldadura de gas.

En la soldadura de gas, el calor se obtiene por medio de la combustión de un gas; se usa

comúnmente una mezcla de oxigeno y acetileno y se llama entonces al proceso soldadura

de oxiacetileno. El metal fundido se obtiene de una varilla de soldadura separada, ya sea

desnuda o recubierta.

Soldadura de resistencia.

Este proceso es esencialmente un proceso de soldadura a presión, el cual es una versión

moderna del antiguo proceso de forja. El calor se genera por medio de la resistencia

eléctrica a una corriente de alto amperaje y bajo voltaje, que pasa a través de una pequeña

área de contacto entre las partes a conectar. El calor desarrollado en este proceso ocasiona

un estado plástico en el metal y se efectúa la soldadura aplicando presión y uniendo

localmente de este modo ambas piezas. Se usan en la industria varias formas de soldadura

de resistencia; las más comunes son las soldadura de punto y la de costura.

3.1.3 INSPECCIÓN Y DEFECTOS DE LAS SOLDADURAS

Para asegurarse de una buena soldadura en un trabajo determinado, deben seguirse tres

pasos: 1) establecer buenos procedimientos de soldadura, 2) usar soldadores calificados, y

3) emplear inspectores competentes en el taller y en la obra.

Para lograr una buena soldadura existe una serie de factores entre los que pueden

mencionarse la selección apropiada de electrodos, corriente y voltaje; propiedades del

metal base y de aportación; posición de la soldadura. La práctica usual en los trabajosgrandes es emplear soldadores que tienen certificados que muestran sus calificaciones.



47

Además, no es mala práctica que cada soldador ponga una marca de identificación en cada

una de sus soldaduras, de modo que las personas que muy a menudo realizan un mal

trabajo puedan ser localizadas. Esta práctica probablemente mejore la calidad general del

trabajo realizado.

TIPOS DE INSPECCIONES.

Inspección Visual

Otro factor que ayudará a los soldadores a realizar un mejor trabajo, es justamente la

presencia de un inspector que ellos consideren que sabrá apreciar un buen trabajo cuando

lo vea. Para hacer de un hombre un buen inspector, es conveniente que él mismo haya

soldado y que haya dedicado bastante tiempo a observar el trabajo de buenos soldadores. A

partir de esta experiencia, él será capaz de saber si un soldador está logrando la fusión y

penetración satisfactorias. También debe reconocer buenas soldaduras en su forma,

dimensiones y apariencia general. Por ejemplo, el metal en una buena soldadura se

aproximará a su color original después de enfriarse. Si se ha calentado demasiado, tendrá

un tono mohoso o apariencia rojiza. Puede utilizar diversas escalas y escantillones para

verificar las dimensiones y formas de la soldadura.

La inspección visual de un hombre capaz, probablemente dará una buena indicación de la

calidad de las soldaduras, pero no es una fuente de información perfecta por lo que hace a

la condición interior de la soldadura. Es seguramente el método de inspección más

económico y es particularmente útil para soldaduras de un solo pase. Sin embargo, este

método es sólo bueno para detectar imperfecciones superficiales. Existen diversos métodos

para determinar la calidad interna o sanidad de una soldadura. Estos métodos incluyen:tinturas penetrantes y partículas magnéticas, ensayos con ultrasonido y procedimientos

radiográficos, los cuales permiten descubrir defectos internos tales como porosidades,

faltas de fusión o presencia de escorias.



48

Líquidos Penetrantes

Diversos tipos de tinturas pueden extenderse sobre las superficies de soldadura; estos

líquidos penetrarán en cualquier defecto como grietas que se encuentren en la superficie y

sean poco visibles; después de que la tintura ha penetrado en las grietas, se limpia el

exceso de ésta y se aplica un polvo absorbente, el cual hará que la tintura salga a la

superficie y revelará la existencia de la grieta, delineándola en forma visible al ojo

humano. Una variante de este método consiste en usar un líquido fluorescente, que una vez

absorbido se hace brillantemente visible bajo el examen con luz negra. Este método nos

permite detectar grietas abiertas a la superficie igual que la inspección visual.

Partículas Magnéticas

En este proceso, la soldadura por inspeccionar se magnetiza eléctricamente, los bordes de

las grietas superficiales o cercanas a la superficie se vuelven polos magnéticos (norte y sur

a cada lado de la grieta) y si se esparce polvo seco de hierro o un líquido con polvo en

suspensión, el fantasma magnético es tal que queda detectada la ubicación, forma y tamaño

de la grieta. Sólo grietas, costuras, inclusiones, etc., aproximadamente a 2.54mm (1/10

pulgada) de la superficie pueden localizarse por este método. La desventaja del método es

que en caso de una soldadura realizada con cordones múltiples, el método debe aplicarse

para cada cordón.

Prueba Ultrasónica

En años recientes, la industria del acero ha aplicado el ultrasonido a la manufactura del

acero; si bien el equipo es costoso, el método es bastante útil también en la inspección desoldadura. Las ondas sónicas se envían a través del material que va a probarse y se reflejan

desde el lado opuesto de éste; la onda reflejada se detecta en un tubo de rayos catódicos;

los defectos en la soldadura afectan el tiempo de transmisión del sonido y el operador

puede leer el cuadro del tubo, localizar las fallas y conocer qué tan importantes son. La

prueba ultrasónica puede usarse con éxito para localizar discontinuidades en aceros al

carbón y de baja aleación, pero no funciona muy bien para algunos aceros con grano

extremadamente grueso.



49

Procedimientos Radiográficos

.

Los métodos radiográficos, que son más costosos, pueden utilizarse para verificar

soldaduras ocasionales en estructuras importantes. Mediante estas pruebas es posible rea-

lizar una buena estimación del porcentaje de soldaduras malas en una estructura. El uso de

máquinas de rayos-X portátiles, donde el acceso no es un problema y el uso de radio o

cobalto radiactivo para tomar fotografías, son métodos de prueba excelentes pero costosos.

Resultan satisfactorios en soldaduras a tope (por ejemplo; soldadura de tuberías

importantes de acero inoxidable en los proyectos de energía atómica) pero no son satis-

factorios para soldaduras de filete, ya que las fotografías son difíciles de interpretar. Una

desventaja adicional de estos métodos es el peligro de la radiactividad. Deben utilizarse

procedimientos cuidadosos para proteger tanto a los técnicos como a los trabajadores

cercanos. En el trabajo de las construcciones normales, este peligro posiblemente requiera

la inspección nocturna cuando sólo unos pocos trabajadores se encuentran cerca del área de

inspección. (Por lo general se requerirá una estructura muy grande o importante antes de

que el uso extremadamente costoso del material radiactivo pueda justificarse.)

Una conexión soldada, bien hecha, puede resultar mucho más resistente (tal vez 1 ½

o 2 veces) que las partes conectadas. Como consecuencia, la resistencia real es mucho

mayor que la requerida por las especificaciones. Las causas de esta resistencia adicional

son las siguientes: los electrodos se fabrican con acero especial, el metal se funde

eléctricamente (tal como en la manufactura de los aceros de alta calidad) y la rapidez de

enfriamiento es mayor. Por todo esto es poco probable que un soldador haga una

soldadura con menor resistencia que la requerida por el diseño.

DEFECTOS EN LAS SOLDADURAS.

Socavación.

La socavación se define como el quemar excesivamente el metal base. La tendencia a la

socavación depende en mayor o menor grado de las características del electrodo y de la

posición al soldar; frecuentemente es causada por corrientes y longitudes de arco

excesivas. La socavación, fácilmente detectable por inspección visual, puede corregirse



50

depositando metal de aportación adicional después que la superficie se ha limpiado

adecuadamente.

Falta de fusión.

La falta de fusión se define como la falla del metal base y del metal de aportación para

fundirse en algún punto de la junta. Este defecto no es común en las soldaduras de arco, a

menos que las superficies que se suelden estén cubiertas con materiales extraños que eviten

la fusión en ese punto. Si las superficies están adecuadamente limpias y se seleccionan

correctamente el tamaño del electrodo, la velocidad y la corriente, se asegurara una

completa fusión.

Penetración incompleta.

La penetración incompleta se define como la falla del metal base y del metal de aportación

para fundirse en la raíz. Este defecto puede deberse a un mal diseño de la preparación, tal

como una dimensión excesiva de la cara de la raíz, una abertura insuficiente en la raíz o un

ángulo insuficiente de la preparación, o puede deberse a una técnica inapropiada, como el

uso de un electrodo de diámetro excesivamente grande, velocidad excesiva, o corriente

insuficiente.

La penetración incompleta es particularmente indeseable, ya que causa concentraciones de

esfuerzos bajo cargas y puede ser la causa de grietas debidas a la contracción.

Inclusiones de escoria

Las inclusiones de escoria se definen como los óxidos metálicos y otros componentes

sólidos encontrados en ocasiones como inclusiones alargadas o globulares. Estos óxidos

son el resultado de reacciones químicas entre el metal, el aire y el recubrimiento del

electrodo durante el depósito y solidificación del metal de aportación. Puede evitarse en

gran parte su formación mediante la selección de la composición química del electrodo y

de su recubrimiento, de modo que no reaccionen con los elementos contenidos en el metal

base. Como la escoria tiene una densidad menor que el metal fundido, usualmente tiende asubir a la superficie y por lo tanto rara vez presenta dificultades en soldaduras horizontales.





52

tirando y golpeando miembros de acero para ponerlos en posición. Cuando se pueden

traslapar los miembros de acero, se permiten tolerancias mayores en el montaje, siendo las

soldaduras de filete las que se utilizan. Sin embargo, las soldaduras de ranura son bastante

comunes en muchas conexiones tales como los empalmes en columnas y las conexiones de

patines de vigas a columnas, etc. Las soldaduras de ranura comprenden alrededor del 15%

de las soldaduras estructurales. Las soldaduras de ranura pueden ser de penetracióncompleta, que se extienden sobre todo el espesor de las partes conectadas o de penetración

parcial, que se extienden sólo en parte del espesor de los miembros

Las soldaduras de ranura son generalmente más caras que las soldaduras de filete debido a

los costos de preparación. De hecho, las soldaduras de ranura pueden costar entre 50 y

100% más que las soldaduras de filete.

Figura 3.1. Cuatro tipos de soldaduras estructurales.





54

Tipos de juntas

Las soldaduras también pueden clasificarse de acuerdo con el tipo de junta usada: a tope,

traslapada, en te, de canto, en esquina, etc. Estos tipos de juntas se muestran en la figura

3.3.

Figura 3.2. Posiciones de soldado.

Figura 3.3. Tipos de juntas



55

3.1.5 SOLDADURAS DE RANURA

Cuando la penetración es completa y las soldaduras de ranura están sujetas a tensión o

compresión axial, el esfuerzo en la soldadura se supone igual a la carga, dividida entre el

área transversal neta de la soldadura. En la figura 3.4 se muestran tres tipos de soldadura de

ranura. La unión sin preparación, mostrada en la parte a) de la figura, se utiliza para unir

material relativamente delgado, de hasta aproximadamente 7.9mm (5/16 pulgada) de

espesor. A medida que el material es más grueso, es necesario usar soldaduras de ranura en

V, y de soldaduras de ranura en doble V como las ilustradas en las partes b) y c) de la

figura 3.5, respectivamente. En estas dos soldaduras, los miembros se biselan antes de

soldarse, para permitir la penetración total de la soldadura.

Se dice que las soldaduras de ranura mostradas en la figura 3.4 tienen refuerzo. El refuerzo

es metal de aportación que hace mayor la dimensión de la garganta que la del espesor del

material soldado. En función del refuerzo, las soldaduras de ranura se llaman soldaduras de

100%, 125%, 150%, etcétera, según sea el espesor extra en la soldadura. Existen dos

razones principales para tener refuerzo, que son: 1) el refuerzo de cierta resistencia extra

porque el metal adicional contrarresta los poros y otras irregularidades, y 2) al soldador le

es más fácil realizar una soldadura un poco más gruesa que el material soldado. El soldador

tendría dificultad, si no es que una tarea imposible, para realizar soldaduras perfectamente

lisas, sin que hubiera partes ni más gruesas ni más delgadas que el material soldado.

Es indudable que el refuerzo origina soldaduras de ranura más fuertes, cuando van a estar

sujetas a cargas relativamente estáticas. Sin embargo, cuando la conexión va a estar a

cargas repetidas y vibratorias, el refuerzo no resulta tan satisfactorio porque las

concentraciones de esfuerzos parecen desarrollarse en el refuerzo y contribuyen a una fallamás rápida. Para tales casos, una práctica común es suministrar refuerzo y luego rebajarlo

enrasándolo con el material conectado.



56

En la figura 3.5 se muestran algunas de las preparaciones necesarias en los bordes, para las

soldaduras de ranura. En la parte a) se muestra un borde biselado. Cuando se usan estos

bordes existe siempre el problema de la socavación; ésta se puede reducir dándole al bisel

una porción recta b) o usando una solera de respaldo como se muestra en c). La placa de

respaldo puede ser de cobre de 0.64 cm (¼ pulgada) de espesor o mayor. El metal de

aportación no se adhiere al cobre y éste tiene una muy alta conductividad que resulta útilpara remover el exceso de calor y reducir la distorsión. En ocasiones se usan respaldos de

Figura 3.4. Soldaduras de ranura.

Figura 3.5. Preparación de los bordes para soldaduras de ranura; a) Canto biselado; b) Biselcon parte cerca; c) Bisel con placa de respaldo; d) Bisel doble con separador.



57

acero, los que generalmente se dejan para que formen parte de la conexión. Las porciones

rectas en los biseles no deben usarse junto con los respaldos, debido al riesgo de que se

formen bolsas de gas que impidan la penetración completa. Cuando se usan bordes de

doble bisel d) a veces se introducen separadores para prevenir la socavación; éstos se

remueven después de soldar por un lado de la junta.

Desde el punto de vista de la solides, de la resistencia al impacto y a esfuerzos repetitivos,

y de la cantidad de metal de aporte requerido, se prefieren las soldaduras de ranura a las de

fílete, aunque desde otros puntos de vista no son tan atractivas, por lo que la inmensa

mayoría de las soldaduras estructurales son de filete. Si bien las soldaduras de ranura

tienen esfuerzos residuales más altos y las preparaciones (tales como el empalmado y

biselado) de los bordes de los miembros por unir, son costosos, probablemente la mayor

desventaja es el problema que representa la preparación de las piezas para su ensamble en

la obra.

3.1.6 SOLDADURAS DE FILETE

Las pruebas han mostrado que las soldaduras de filete son más resistentes a la tensión y a

la compresión que al corte, de manera que los esfuerzos determinantes en soldaduras de

filete que se establecen en las especificaciones para soldadura, son esfuerzos de corte.

Cuando sea práctico usar soldadura de filete es conveniente arreglar las conexiones de

modo que estén sujetas únicamente a esfuerzos de corte, y no a la combinación de corte y

tensión, o corte y compresión.

Cuando las soldaduras de filete se prueban a la ruptura, parecen fallar por corte en ángulos

de aproximadamente 45° a través de la garganta. Por consiguiente, su resistencia se suponeigual al esfuerzo de corte permisible por el área teórica de la garganta de la soldadura. El

grueso teórico de la garganta de diversas soldaduras de filete se muestra en la figura 3.6. El

área de la garganta es igual al grueso teórico de ésta por la longitud de la soldadura. En

esta figura, la raíz de la soldadura es el punto donde las superficies de las caras de las

piezas de metal original se intersecan, y la garganta teórica de la soldadura es la distancia

más corta de la raíz de la soldadura a la superficie externa de ésta.



58

Para el filete de 45° o de lados iguales, el grueso de la garganta es 0.707 veces el tamaño

de la soldadura, pero tiene diferentes valores para soldaduras de filete de lados desiguales.

La soldadura de filete de preferencia debe tener una superficie plana o ligeramente

convexa, aunque la convexidad de la soldadura no se sume a su resistencia calculada. A

primera vista, la superficie cóncava podría parecer la forma ideal para la soldadura de

filetes porque aparentemente los esfuerzos podrían fluir suave y uniformemente alrededor

de la esquina con poca concentración de esfuerzo. La experiencia de años ha demostrado

que los cordones de paso simple de forma cóncava, tienen gran tendencia a agrietarse por

efecto del enfriamiento y este factor es de más importancia que el efecto alisador de

esfuerzos debido a la forma.

Cuando un filete cóncavo se contrae, en su superficie tiene lugar una tensión que lo tiende

a agrietar, en tanto que si es convexa, la contracción no provoca tensión en la superficie

exterior, sino al contrario, como la cara se acorta, se produce compresión.

Otro detalle importante con respecto a la forma de las soldaduras de filete, es el ángulo de

la soldadura con las piezas que se sueldan. El valor conveniente de este ángulo está en la

vecindad de los 45°. Para las soldaduras de filete a 45° las dimensiones de los lados son

iguales y dichas soldaduras se conocen por la dimensión de sus lados. Si las dimensiones

de los lados son diferentes para una soldadura se dan las dimensiones de ambos lados para

describir la soldadura.

Figura 3.6. a) superficie convexa; b) Superficie cóncava; c) Soldadura de filete de lados desiguales.



59

3.2 REMACHES. CONTROL DE CALIDAD

3.2.1 NOTAS HISTÓRICAS SOBRE LOS REMACHES

Durante muchos años los remaches fueron el método aceptado para conectar los elementos

de las estructuras de acero. Sin embargo, actualmente éstos no proporcionan las conexiones

más económicas. Se emplean aún ocasionalmente, pero su uso ha declinado a tal grado que

la mayor parte de los fabricantes de acero en Estados Unidos han descontinuado el

remachado por completo. Sin embargo, es conveniente que el proyectista conozca la

técnica del remachado aunque jamás tenga que diseñar una estructura remachada; podría

suceder que tuviese que analizar con cargas nuevas o ampliar una estructura remachada ya

existente. El propósito de las siguientes secciones es presentar una breve introducción al

análisis y diseño de remaches.

Los remaches usados en la construcción de estructuras se fabrican por lo general con

aceros suaves que no se vuelvan frágiles al calentarlos y martillarlos para formar sus

cabezas. El remache común consta de un vastago cilíndrico de acero con una cabeza

redondeada en uno de sus extremos y son obsoletos. Es difícil encontrar un fabricante de

estructuras de acero que aún use remaches. Se calienta en la obra a un color rojo cereza

(aproximadamente 1 800°F), se inserta en el agujero y se le forma una cabeza en el otro

extremo por medio de una pistola remachadora accionada con aire comprimido. La pistola,

que tiene una depresión en su extremo para dar a la cabeza del remache una forma

adecuada, aplica a éste una rápida sucesión de golpes.

En el remachado hecho en taller, los remaches se calientan a un color rojo cereza y se

guían con un remachador de presión. Este tipo de remachador aprieta el remache con unapresión variable de entre 50 y 80 toneladas y lo coloca con un solo golpe. Debido a esta

gran presión, el remache en estado plástico llena el agujero en forma muy satisfactoria.

Este tipo de remachado se prefiere al hecho con martillo neumático, pero no le permiten

mayores resistencias nominales a las especificadas para remaches. Los remachadores de

presión son más rápidos que los remachadores portátiles, pero éstos se requieren en los

lugares de acceso difícil.



60

Al enfriarse el remache se contrae y aprieta las partes conectadas, al apretar causa una

transferencia considerable de esfuerzo entre las partes conectadas por medio de esfuerzos

de fricción. Esta fricción no es confiable por lo que las especificaciones no permiten su

inclusión en la resistencia de una conexión. Los remaches se acortan tanto en dirección

longitudinal como transversal y se vuelven más pequeños que los agujeros que se supone

deben llenar completamente. (Las resistencias permisibles para remaches se dan en

términos de sus áreas transversales nominales antes de colocarlos.).

Algunos remaches de taller se instalan en frío a presiones tremendas. Obviamente el

proceso de instalación en frío funciona mejor para remaches pequeños aunque a veces se

ha usado con éxito con remaches grandes. Los remaches colocados en frío llenan mejor los

agujeros, eliminan el costo del calentamiento y son más fuertes, debido a que el acero se

trabaja en frío. Sin embargo, hay una reducción de la fuerza de agarre ya que los remaches

no se contraen después de colocados.

3.2.2 TIPOS DE REMACHES

Los tamaños de remaches usados comúnmente en estructuras eran de 1.91cm. (3/4

pulgada) y de 2.22cm. (7/8 pulgada) de diámetro, pero podían conseguirse en tamaños de

3.81cm.(1 ½ pulgada) con incrementos de 0.32cm.(1/8 pulgada) (Los tamaños más

pequeños se usaban para armaduras ligeras de techo, letreros, torres pequeñas, etcétera, y

los tamaños mayores se usaban para puentes largos o torres muy grandes y edificios muy

altos.). El empleo de más de uno o dos tamaños de remaches o tornillos en una misma

estructura no es conveniente, debido a lo caro que resulta punzonar agujeros diferentes en

el taller y a la confusión que puede crearse durante el montaje. Existen casos en donde es

absolutamente necesario usar diferentes tamaños, como cuando se requieren tornillos oremaches más pequeños para mantener las distancias justas al borde en ciertas secciones,

pero dichas situaciones deben evitarse siempre que sea posible.

Las cabezas de remaches eran generalmente redondas y se llamaban cabezas de botón;

pero por requisitos de distancia libre las cabezas a veces eran planas o abocardadas y

enrasadas. Estos tipos se muestran en la figura 3.7.



61

Los remaches abocardados y enrasados no tienen áreas suficientes de apoyo para

desarrollar su resistencia total y debe reducirse 50% en el diseño. Un remache con cabeza

aplanada era preferible a un remache abocardado, pero si se requería una superficie lisa,

era necesario usar los remaches abocardados y enrasados. Este último tipo de remaches era

bastante más caro que el tipo con cabeza de botón y además era más débil y por eso no se

usaban sino cuando era estrictamente necesario.

En los párrafos siguientes se describen los tres tipos de remaches de uso estructural

clasificados por la ASTM.

Remaches tipo A502, grado 1

Estos remaches se usaron para la mayoría de los trabajos estructurales; tenían un contenidode carbono de aproximadamente 0.80%, eran más débiles que el acero estructural al

carbono ordinario y tenían una mayor ductilidad. El mayor uso de estos remaches en

relación con los de alta resistencia, independientemente de la resistencia del acero usado

para los miembros estructurales, se debió a su factibilidad de su colocación.

Figura 3.7 Tipo de remachas



62


Estos remaches de acero al carbono-manganeso tienen resistencia más alta que los de

grado 1 y se elaboraron para usarse con aceros de alta resistencia. Sus altas resistencias

permiten al proyectista usar menos remaches en una conexión y, por tanto, placas de

nudo más pequeñas.


Estos remaches tienen las mismas resistencias nominales que los de grado 2, pero tienen

una resistencia mucho mayor a la corrosión atmosférica, igual a aproximadamente cuatro

veces la de los remaches de acero al carbono sin cobre.

3.3 ATORNILLADAS. CONTROL DE CALIDAD

3.3.1 TIPOS DE TORNILLOS

Existen varios tipos de tornillos que pueden usarse para conectar miembros de acero; estos

se describen en los siguientes párrafos.

Tornillos ordinarios o comunes. Estos tornillos los designa la ASTM como tornillos A307

y se fabrican con aceros al carbono con características de esfuerzos y deformaciones muy

parecidas a las del acero A36. Están disponibles en diámetros que van de 1.60cm (5/8

pulgadas) hasta 3.81cm (1 ½ pulgada) en incrementos de 0.32cm (1/8 pulgada).

Los tornillos A307 se fabrican generalmente con cabezas y tuercas cuadradas para

reducir costos, pero las cabezas hexagonales se usan a veces porque tienen una apariencia

un poco más atractiva, son más fáciles de manipular con las llaves mecánicas y requieren

menos espacio para girarlas. Tienen relativamente grandes tolerancias en el

vástago y en las dimensiones de la cuerda, pero sus resistencias de diseño son menores

que las de los remaches o de los tornillos de alta resistencia. Se usan principalmente en



63

estructuras ligeras sujetas a cargas estáticas y en miembros secundarios (pielargueros,

correas, riostras, plataformas, armaduras pequeñas, etc.).

Los proyectistas a veces son culpables de especificar tornillos de alta resistencia en

conexiones para las que los tornillos ordinarios serían satisfactorios. La resistencia y

ventajas de los tornillos ordinarios se subestimaron en el pasado. El análisis y diseño de las

conexiones con tornillos A307 se efectúan exactamente igual que en las conexiones

remachadas, excepto que los esfuerzos permisibles son diferentes.

Tornillos de alta resistencia. Estos tornillos se fabrican a base de acero al carbono tratado

térmicamente y aceros aleados; tienen resistencias a la tensión de dos o más veces la de los

tornillos ordinarios. Existen dos tipos básicos, los A325 (hechos con acero al carbono

tratado térmicamente) y los A490 de mayor resistencia (también tratados térmicamente,

pero hechos con acero aleado). Los tornillos de alta resistencia se usan para todo tipo de

estructuras, desde pequeños edificios hasta rascacielos y puentes monumentales. Estos

tornillos se desarrollaron para superar la debilidad de los remaches (principalmente la

tensión insuficiente en el vástago una vez enfriados). Las tensiones resultantes en los

remaches no son suficientemente grandes para mantenerlos en posición durante la

aplicación de cargas de impacto o vibratorias; a causa de esto, los remaches se aflojan,

vibran y a la larga tienen que reemplazarse. Los tornillos de alta resistencia pueden

apretarse hasta alcanzar esfuerzos muy altos de tensión, de manera que las partes

conectadas quedan fuertemente afianzadas entre la tuerca del tornillo y su cabeza, lo que

permite que las cargas se transfieran principalmente por fricción.

En ocasiones se fabrican tornillos de alta resistencia a partir de acero A449 con diámetros

mayores de 3.81cm. que es el diámetro máximo de los A325 y A490. Estos tornillospueden usarse también como pernos de anclaje de alta resistencia y para barras roscadas de

diversos diámetros.



64

3.3.2 TORNILLOS APRETADOS SIN HOLGURA Y TORNILLOS

COMPLETAMENTE TENSADOS.

Se dice que los tornillos de alta resistencia son apretados sin holgura o bien completamente

tensados.

Otros tornillos requieren apretarse sólo hasta quedar apretados sin holgura

.Esto se logra cuando todos los paños de una conexión están en contacto

firme entre sí. En general se obtiene con el esfuerzo total realizado por un operario con

una llave manual o el apretado que se efectúa después de unos pocos golpes con una

llave de impacto. Obviamente hay algunas diferencias en los grados de apretado en estas

condiciones. Los tornillos apretados sin holgura deben identificarse claramente

tanto en los planos de diseño como en los de montaje.

Cuando se aplican cargas a tornillos apretados sin holgura puede haber un pequeño

deslizamiento ya que los agujeros son un poco mayores que los vástagos de los tornillos.

En consecuencia, las partes de la conexión pueden apoyarse contra los tornillos.

Puede verse que esta no es una situación deseable si se tienen casos de fatiga con las

cargas constantemente cambiando.

Para casos de fatiga y para conexiones sometidas a tensión directa, es deseable usar

conexiones que no se deslicen. A éstas se les llama conexiones de deslizamiento crítico.

Para lograr esta situación, los tornillos deben apretarse hasta que alcanzan una condición

plenamente tensionada en la que ellos están sometidos a fuerzas de tensión extre-

madamente grandes.

Los tomillos completamente tensados son un proceso caro, así como su inspección, por lo

que sólo deben usarse cuando es absolutamente necesario, y cuando las cargas de trabajo

ocasionan un gran número de cambios en los esfuerzos con la posibilidad de que se

generen problemas de fatiga.



65

Los tornillos apretados sin holgura tienen varias ventajas sobre los completamente

tensados. Un obrero puede apretar apropiadamente los tornillos a una condición sin

holgura con una llave de cola ordinaria o con sólo unos cuantos golpes con una llave de

impacto. La instalación es rápida y sólo se requiere una inspección visual del trabajo

realizado. (Este no es el caso en los tornillos completamente tensados.) Además, los

tornillos apretados sin holgura pueden instalarse con llaves eléctricas, eliminando así la

necesidad de tener aire comprimido en la obra. En consecuencia, el uso de tornillos

apretados sin la holgura ahorra tiempo y dinero y es más seguro que el procedimiento

necesario para instalar tornillos completamente tensados. Por lo tanto, para la mayoría de

los casos deberían usarse tornillos apretados sin holgura.

El control de calidad especificado para la fabricación de los tornillos A325 y A490 es más

estricto que para la de los tornillos A449. Por lo que, independientemente del método para

apretar, los tornillos A449 no pueden usarse en conexiones tipo fricción.

Aunque muchos ingenieros sentían que debería existir cierto deslizamiento en comparación

con los remaches (ya que los remaches calientes llenan en forma más completa los

agujeros), los resultados de pruebas han demostrado que hay menos deslizamiento en

juntas con tornillos de alta resistencia completamente tensados que en las juntas

remachadas bajo circunstancias similares.

Es interesante observar que las tuercas usadas con los tornillos de alta resistencia,

completamente tensados, no necesitan precaución especial para asegurarlas. Una vez que

estos tornillos se instalan y que la tuerca se ha apretado lo suficiente para producir la

tensión requerida, casi no existe la tendencia de las tuercas a aflojarse.

3.3.3 MÉTODOS PARA TENSAR COMPLETAMENTE LOS TORNILLOS DEALTA RESISTENCIA

Existen varios métodos para apretar los tornillos completamente tensados. Tales

procedimientos, incluido el método del giro de la tuerca, el de la llave calibrada y el uso de

tornillos de diseño alternativo, así como los indicadores directos de tensión.



66

Método del giro de la tuerca. Los tornillos se aprietan sin holgura y luego se les da un

giro de 1/3 o una vuelta completa, dependiendo de la longitud de éstos y de la inclinación

de las superficies entre sus cabezas y tuercas. (La magnitud del giro puede controlarse

fácilmente marcando la posición apretada sin holgura con pintura o crayón.)

Método de la llave calibrada. En este método los tornillos se aprietan con una llave de

impacto ajustada para detenerse cuando se alcanza el par necesario para lograr la tensión

deseada de acuerdo con el diámetro y la clasificación de la ASTM del tornillo. Es

necesario que las llaves se calibren diariamente y que se usen roldanas endurecidas. Deben

protegerse los tornillos del polvo y de la humedad en la obra. El lector debe consultar la

Specification for Structural Joints Using ASTMA325 o A490 Bolts (Especificación para

juntas estructurales usando tornillos A325 o A490) en la parte 6 del Manual donde se dan

requisitos adicionales sobre el apriete de los tornillos.

Indicador directo de tensión. El indicador directo de tensión (que originalmente era un

dispositivo británico) consiste en una roldana endurecida con protuberancias en una de sus

caras en forma de pequeños arcos. Los arcos se aplanan conforme se aprieta el tornillo. La

magnitud de la abertura, en cualquier momento es una medida de la tensión en el tornillo.

En los tornillos completamente tensados las aberturas deben medir 0.015 pulg. o menos.

Tornillos de diseño alternativo. Además de los métodos anteriores existen algunos

tornillos de diseño alternativo que pueden tensarse satisfactoriamente. Los tornillos con

extremos ranurados que se extienden más allá de la porción roscada llamados "Perno

indicador de carga" son un ejemplo. Se usan boquillas especiales en las llaves para apretar

las tuercas hasta que se degollan los extremos ranurados. Este método de apretar tornillos

es bastante satisfactorio y conducirá en menores costos de mano de obra.

Para ninguno de los métodos de apretar mencionados antes se especifica una tensión

máxima para el tornillo. Esto implica que el tornillo puede apretarse a la carga más alta que

no lo rompa y que aún así trabaje con eficiencia. Si el tornillo se rompe, se coloca otro sin

mayores consecuencias. Debe notarse que las tuercas son más fuertes que el tornillo y que

éste se romperá antes de que la tuerca se fracture.



67

En situaciones de fatiga, donde los miembros están sujetos a fluctuaciones constantes de

las cargas, es muy conveniente la conexión tipo fricción.

3.3.4 JUNTAS MIXTAS

En ocasiones los tornillos pueden usarse en combinación con soldaduras y otras veces en

combinación con remaches (como cuando se añaden a viejas conexiones remachadas para

permitirles recibir mayores cargas).

Tornillos en combinación con soldaduras. Para construcciones nuevas no se usan tornillos

ordinarios A307 ni los de alta resistencia, en conexiones tipo aplastamiento, para compartir

la carga con soldaduras. (Antes de que la resistencia última de la conexión se alcance, los

pernos se deslizarán y la soldadura tendrá que tomar una proporción mayor de la carga; la

proporción exacta es difícil de determinar.) En tales circunstancias la soldadura tendrá que

diseñarse para resistir la carga total.

Si los tornillos de alta resistencia se diseñan para juntas tipo fricción, se puede permitir que

compartan la carga con la soldadura. Si se hacen primero las soldaduras, el calor de éstas

puede distorsionar la conexión de modo que no se obtenga la resistencia al deslizamiento

crítico deseada en los tornillos. Si éstos se colocan y se aprietan totalmente antes de hacer

las soldaduras, el calor de la soldadura no cambiará las propiedades mecánicas de los

tornillos. Para tal caso, puede suponerse que los tornillos de deslizamiento crítico y las

soldaduras comparten la carga.

Si estamos haciendo alteraciones en una estructura existente que está conectada con

tornillos de aplastamiento o apretados sin holgura o bien con remaches, podemos suponerque cualquier deslizamiento que vaya a ocurrir, ya ha tenido lugar. Entonces, si estamos

usando soldaduras en la alteración, diseñaremos esas soldaduras despreciando la fuerzas

que se producen por la carga muerta existente.

Tornillos de alta resistencia en combinación con remaches Se permite que los tornillos de

alta resistencia compartan la carga con remaches en construcciones nuevas o en

modificaciones de conexiones ya existentes que se hayan diseñado como tipo fricción. (Laductilidad de los remaches permite que ambos tipos de sujetadores trabajen en conjunto.)





69

holgados en las placas exteriores. El empleo de agujeros agrandados permite el uso de

tolerancias de construcción mayores.

Los agujeros de ranura corta pueden usarse independientemente de la dirección de la

carga aplicada para conexiones de deslizamiento crítico o de tipo aplastamiento si la

resistencia permisible por deslizamiento es mayor que la fuerza aplicada. Si la carga se

aplica en una dirección aproximadamente normal (entre 80° y 100°) a la ranura, estos

agujeros pueden usarse en algunas o todas las capas de las conexiones por aplastamiento.

Es necesario usar rondanas (endurecidas si se usan tornillos de alta resistencia) sobre los

agujeros de ranura corta en las capas exteriores. El uso de agujeros de ranura corta permite

algunas tolerancias de maquinado y fabricación, pero no es necesario para los

procedimientos de deslizamiento crítico.

Los agujeros de ranura larga pueden usarse en cualquiera, pero sólo en una de las partes

conectadas y en cualquier superficie de contacto en conexiones tipo fricción o tipo

aplastamiento. En las juntas tipo fricción estos agujeros pueden usarse en cualquier

dirección, pero en las juntas de tipo aplastamiento las cargas deben ser normales (entre 80°

y 100°) a los ejes de los agujeros. Si se usan agujeros de ranura larga en una capa exterior

es necesario cubrirlos con roldanas o con una barra continua. En conexiones con tornillos

de alta resistencia las roldanas o la barra no tienen que ser endurecidas, pero deben ser de

material estructural y no deben ser menores de 0.79 cm (5/16 pulgadas) en su espesor. Los

tornillos de ranura larga se usan generalmente cuando se hacen conexiones a estructuras

existentes donde las posiciones exactas de los miembros que van a conectarse no se

conocen.

Las arandelas se usan en general para impedir ralladuras o ecoraciones de los miembroscuando se aprietan los tornillos. Mucha gente piensa que aquellas también sirven para

repartir la fuerza del tornillo de ajuste mas uniformemente a los miembros conectados. Sin

embargo, las pruebas han mostrado que las arandelas de tamaño estándar no afectan mucho

la presión, excepto cuando se usan agujeros holgados o de ranura corta.



70

M / f = S

Donde

M = Momento flexionantefp = Esfuerzo de flexión del concreton = Distancia criticaS = Modulo de sección elásticaI = Momento de inerciaC = Distancia máxima al eje neutrot = Espesor de placaf = Esfuerzo de flexiónFb = Esfuerzo permisible a flexión

CAPITULO 4. PLACAS

4.1 DE ASIENTO

4.1.1 PLACAS DE ASIENTO PARA VIGAS.

Cuando los extremos de las vigas están soportados por apoyo directo sobre concreto

o mampostería con frecuencia es necesario distribuir las reacciones de las vigas por medio

de placas de asiento o apoyo. Se supone que la reacción se distribuye uniformemente a

través de la placa sobre la mampostería y que la mampostería reacciona contra la placa con

una presión uniforme igual a la flexión. Esta presión tiende a doblar hacia arriba a la placa

y al patín inferior de la viga. Se recomienda que se considere que la placa de apoyo toma el

momento flexionante total producido y que la sección critica para el momento se considere

a una distancia k (línea de garantía) del centro de la viga. (Ver la figura 4.1). La distancia k

es la misma que la distancia de la cara exterior del patín al limite del filete del alma. La

determinación de la distribución exacta de la presión en una placa de asiento es un

problema muy difícil, por lo que se supone por lo general una distribución uniforme de

presión. Esta suposición es probablemente conservadora, ya que la presión por lo común es

mayor en el centro de la viga que en los bordes. Los bordes exteriores de la placa y patín

tienden a doblarse hacia arriba y el centro de la viga tiende a bajar, concentrándose ahí la

presión.

El espesor requerido de una franja de 1 cm de ancho de placa puede determinarse como

sigue con referencia a la figura 4.1.

M = fp n (n/2) = (f p n2

) / 2

S = I / C = [(1/12) (1) (t)3] / (t/2) = t2 / 6

(fp n ) / 2f = t / 6

t = √ (3fpn / Fb)



71

4.2 DE BASE

4.2.1 PLACAS BASE PARA COLUMNAS CARGADAS AXIALMENTE.

El esfuerzo de diseño por compresión en el área de apoyo de un cimiento de concreto o de

mampostería, es mucho menor que el correspondiente a la base de acero de una columna.

Cuando una columna de acero se apoya en la parte superior de un cimiento, o de una

zapata aislada, es necesario que la carga de la columna se distribuya en un área suficiente

para evitar que se sobresfuerce el concreto. Las cargas de las columnas de acero se

transmiten a través de una placa base de acero a un área razonablemente grande del

cimiento, que se localiza debajo de dicha placa.

Las placas base de las columnas de acero pueden soldarse directamente a las columnas, o

pueden ligarse por medio de alguna oreja de ángulo remachada o soldada, estos métodos

de conexión se ilustran en la figura 4.2.

Figura 4.1



72

Se muestra una placa base soldada directamente a la columna en la parte a) de la figura 4.2.

Para columnas pequeñas, estas placas pueden soldarse a la columna en el taller, pero para

columnas mayores es necesario embarcar las placas por separado y colocarlas en su nivel

correcto. Entonces las columnas se montan y se conectan con el cabezal mediante tornillos

de anclaje o anclas que pasan a través de las orejas de ángulos que se han soldado a las

columnas en el taller. Este tipo de arreglo se muestra en la parte b) de la figura 4.2.

Algunos diseñadores prefieren utilizar orejas tanto en los patines como en el alma.

Una fase crítica en el montaje de un edificio de acero es el posicionamiento correcto de las

placas base de las columnas. Si ellas no están localizadas en sus elevaciones correctas,

serios cambios de esfuerzo pueden ocurrir en las vigas y columnas de la estructura de

acero. Uno de los tres siguientes métodos se usa para preparar el sitio para el montaje deuna columna en su elevación apropiada: placas niveladoras, tuercas niveladoras o placas de

base precolocadas.

Para placas base de pequeño a mediano tamaño (de 50cm a 56cm), aproximadamente

placas niveladoras de 6.4mm de espesor con las mismas dimensiones que las placas base (o

un poco mayores) son enviadas a la obra y cuidadosamente enlechadas en su lugar a las

elevaciones apropiadas. Luego las columnas con sus placas base unidas a ellas se fijansobre las placas niveladoras.

Figura 4.2



73

Como esas placas niveladoras son muy ligeras y pueden manejarse manualmente, son

fijadas por el contratista de la cimentación. Esto es también así para las placas base más

ligeras. Por otra parte, las placas base grandes, que tienen que ser levantadas con grúa, son

usualmente fijadas por el montador de la estructura de acero.

Para placas base más grandes, de hasta 90cm, se usan algunos tipos de tuercas niveladoras

para ajustar en dirección vertical las placas de base. Para garantizar estabilidad durante el

montaje esas tuercas deben usarse en por lo menos cuatro pernos de anclaje.

Si las placas base son mayores de aproximadamente 90cm, las columnas con las placas

base unidas a ellas son tan pesadas e incómodas de manejar, que es difícil embarcarlas

juntas. Para tales casos las placas base se envían a la obra y se colocan antes de proceder al

montaje de la estructura de acero. Ellas pueden nivelarse con partes de relleno o cuñas.

Para placas bases sumamente grandes con peso de varias toneladas, pueden construirse

marcos a base de ángulos para soportar las placas. Éstos se nivelan cuidadosamente y se

rellenan de concreto, que es enrasado a las elevaciones correctas y las placas base se

apoyan directamente sobre el concreto.

Una columna transfiere su carga a la zapata de soporte a través de la placa base. Si el área

del concreto de soporte es mayor que el área de la placa, la resistencia del concreto será

mayor. En ese caso el concreto que rodea al área de contacto suministra un soporte lateral

apreciable a la parte directamente cargada y en consecuencia el concreto cargado puede

soportar más carga. Esto se refleja en los esfuerzos de diseño.

Las longitudes y anchos de las placas base para columnas generalmente se seleccionan en

múltiplo de pares de 2.54cm (1 pulgada) y sus espesores en múltiplo de 3.18mm(1/8

pulgada) hasta 3.18cm (1 ¼ pulgada) y después en múltiplos de 6.4mm (1/4 pulgada). Para

garantizar que las cargas de las columnas se repartan uniformemente sobre sus placas base

es esencial que exista contacto entre las dos.

Las placas de entre 5cm y 10cm de espesor pueden enderezarse por aplicación de presión oellas pueden maquinarse de acuerdo con el fabricante del acero.



74

Si la superficie del fondo de la placa está en relación con la lechada de cemento para

asegurar un contacto completo con la cimentación, la placa no requiere de maquinado.

Además, la parte superior de las placas mayores de 10cm de espesor no requieren

maquinado si se usan soldaduras de penetración completa.

Se considerarán inicialmente columnas que soportan cargas de magnitud media. Si las

cargas son muy pequeñas, de modo que las placas base resultan también muy pequeñas.

4.2.2 PLACAS DE BASE RESISTENTES A MOMENTO DE COLUMNAS

Con frecuencia las bases de columnas se diseñan para resistir momentos flexionantes junto

con cargas axiales. Una carga axial genera compresión entre una placa de base y la zapata

soportante, mientras que un momento incrementa la compresión de un lado y la disminuye

en el otro. Para momentos promedio, las fuerzas pueden ser transferidas a la zapata por

flexión de la placa de base, pero cuando son muy grandes, deben usarse conexiones

rigidizadas de botas. Para un momento pequeño, el área entera de contacto entre la placa y

la zapata de soporte permanecerán en compresión. Este será el caso si la resultante de la

carga se sitúa dentro del tercio medio de la longitud de la placa en la dirección de la

flexión.

Las figuras 4.3 a) y b) muestran placas de base adecuadas para resistir momentos

relativamente pequeños. Para esos casos los momentos son suficientemente pequeños para

permitir su transferencia a las zapatas por flexión de las placas de base. Los pernos de

anclaje pueden o no tener esfuerzos calculables pero no obstante, ellos se considerannecesarios para una buena práctica de construcción. Ellos definitivamente son necesarios

para mantener las columnas firmes y verticales en su lugar durante el proceso inicial de

montaje. Las retenidas temporales son también necesarias durante el montaje. Los pernos

de anclaje deben ser robustos y capaces de resistir fuerzas imprevistas del montaje.

Algunas veces esas pequeñas placas son unidas a las columnas en el taller y a veces se

envían sueltas a la obra y fijadas cuidadosamente a las elevaciones correctas en el campo.



75

Si la excentricidad (e = M/P) es suficientemente grande de tal manera que la resultante se

sitúe fuera del tercio medio de la placa, habrá un levantamiento en el otro lado de la

columna, sometiendo a tensión los pernos de anclaje de ese lado.

El momento será transferido de la columna a la zapata por medio de los pernos de anclaje,

empotrados una profundidad suficiente en la zapata para desarrollar las fuerzas. El

empotramiento debe calcularse según lo requieren los métodos de diseño de concreto

reforzado. La conexión de botas mostrada en la figura 4.3 c) se supone soldada a la

columna. Las botas están hechas generalmente de ángulos o canales y no están conectadas

directamente a la placa de base. Más bien el momento se transmite de la columna a la

cimentación por medio de los pernos de anclaje. Cuando se usan conexiones de botas,

normalmente las placas de base se envían sueltas a la obra y se fijan cuidadosamente a la

elevación correcta sobre el terreno.

La capacidad de esas conexiones para resistir rotaciones depende de las longitudes de los

pernos de anclaje que pueden deformarse elásticamente. Esta capacidad puede

incrementarse algo pretensionando los pernos de anclaje. En realidad el preesfuerzo no es

muy confiable y usualmente no se usa debido al flujo plástico a largo plazo del concreto.

Cuando se usa una conexión rígida o resistente a momentos entre una columna y su zapata,

es absolutamente necesario que el suelo o roca subyacente sea poco compresible o la base

de la columna girará. Si esto sucede, la conexión rígida entre la columna y la zapata no

será de utilidad. Para los fines de esta Sección se supone que el subsuelo es capaz de

resistir el momento aplicado a éste sin rotación apreciable.



76

Figura 4.3 Bases resistentes a momento de columna.



77

CAPITULO 5. FABRICACION Y MONTAJE.

5.1 EN TALLER

5.1.1 IDENTIFICACIÓN DE MATERIALES

El proveedor de aceros de alta resistencia y de aceros sujetos a especificaciones especiales

deberá poner la marca de identificación a sus materiales laminados antes de entregarlos al

taller del fabricante o a la obra.

Cuando los materiales laminados carezcan de la marca de identificación del proveedor, no

deberán usarse hasta su plena identificación a través de las especificaciones que a

continuación se mencionan:

• Acero estructural con límite de fluencia mínimo de 2950 kg/cm2 y con un espesor

máximo de 12.7 mm.

• Tubos de acero, con o sin costura, negros y galvanizados por inmersión en caliente.

• Tubos de acero al carbono para usos estructurales, formados en frío, con o sin

costura de sección circular o de otras formas.

• Tubos con o sin costura, de acero al carbono, formados en caliente, para usos

estructurales.

• Lámina de acero de baja aleación y alta resistencia, laminada en caliente y

laminada en frío, resistente a la corrosión.

• Acero estructural de baja aleación y alta resistencia.

• Acero estructural de alta resistencia y baja aleación al manganeso – vanadio.

• Lámina de acero al carbono laminada en caliente, para uso estructural.

Durante la fabricación, cada pieza de acero de alta resistencia y de acero con requisitos

especiales deberá conservar la marca de identificación del proveedor o del fabricante, hasta

quedar ensamblada con otros miembros. El sistema de marcas de identificación del

fabricante deberá tener su descripción escrita a disposición del propietario.



78

Los miembros de acero de alta resistencia y de acero con requisitos especiales no deberán

llevar las mismas marcas de ensamble o montaje que los miembros hechos de otros aceros,

aun cuando sus dimensiones y detalles sean idénticos.

5.1.2 HABILITADO DEL MATERIAL

Los oxicortes pueden ser a mano libre o con guía mecánica. Las superficies de estructuras

que en los planos se señalan como "alisadas" se definen como las que tienen una altura de

rugosidad ANSÍ máxima de 500. Cualquier técnica de fabricación que produzca este

acabado, tal como corte por fricción, aserrado en frío, esmerilado, etc., es aceptable.

5.1.3 PINTURA DE TALLER

Los documentos contractuales deberán especificar todos los requisitos referentes a la

pintura de taller de la estructura, indicando los miembros que deben pintarse, la forma de

preparar la superficie, las especificaciones de la pintura y el espesor de película seca de la

pintura, en micras.

Cuando los documentos contractuales no especifiquen los requisitos referentes a la pintura

de taller de la estructura, se entenderá que ésta protege el acero solamente por corto lapso

de exposición en condiciones atmosféricas ordinarias y se considera como un

recubrimiento temporal y provisional, aunque constituya la capa primaria del sistema de

protección. El fabricante no tiene responsabilidad por el deterioro de la pintura primaria

que pueda resultar de la exposición prolongada a condiciones atmosféricas ordinarias ni a

exposición a condiciones más corrosivas que las normales.

Si los documentos contractuales no establecen otra cosa, antes de pintar el fabricante

limpiará a mano la superficie de la estructura para remover el óxido suelto, la escama de

laminación suelta, tierra y otras materias extrañas, mediante el uso de cepillos de alambre o

por otro método elegido por él. A no ser que el propietario expresamente rechace la calidad

de la limpieza antes de que se aplique pintura, se considerará aceptada la calidad de la

limpieza efectuada por el fabricante.



79

El fabricante podrá elegir el método de aplicación de la pintura, ya sea con brocha, con

pistola, rodillo, por inmersión u otro, a no ser que las especificaciones limiten la forma de

aplicar la pintura. Cuando no se especifique el espesor de la mano de pintura de taller, el

espesor mínimo de la película seca será de 25 micras.

El acero que no requiera pintura en taller se limpiará de aceite o grasa con solventes; la

tierra y otras materias extrañas se quitarán con un cepillo de fibra u otro método

conveniente.

Es de esperarse cierto deterioro de la pintura por el manejo de la estructura. El retoque de

las partes dañadas es responsabilidad del encargado de la pintura de campo.

5.1.4 MARCAS DE MONTAJE Y ENTREGA

Si no se estipula otra cosa, las marcas de montaje se pondrán en los miembros de la

estructura con pintura u otro medio adecuado.

Los tornillos y remaches generalmente se embarcan en paquetes según su diámetro y largo;

las tuercas sueltas y las arandelas, también se envían en paquetes separados, según sus

tamaños. Las partes pequeñas como pasadores y los paquetes de remaches, tornillos,

tuercas y arandelas, generalmente se meten en cajas, barriles u otro tipo de embalaje. Por lo

regular se pone por el exterior del embalaje una lista y descripción del contenido.



80

5.2 EN CAMPO

5.2.1 AJUSTE Y SUJECIÓN

Los elementos salientes de las piezas de conexión no tienen que enderezarse en el plano

conectado si puede demostrarse que la instalación de los sujetadores o el uso de

dispositivos de ajuste proporcionarán un contacto razonable entre las superficies de unión.

Frecuentemente es necesario usar placas de extensión en las uniones a tope para obtener

soldaduras de buena calidad. No es necesario que el fabricante o montador las quite a no

ser que se especifique en los documentos contractuales. Cuando se requiera su remoción,

puede hacerse con oxicorte a mano libre cerca del borde del miembro unido sin que se

requiera mayor alisado a no ser que los documentos contractuales estipulen otro tipo de

terminación.

5.2.2 TOLERANCIAS EN DIMENSIONES

Se permite una variación de 1 mm en el largo total de miembros con ambos extremos

alisados para apoyo por contacto como se define en la habilitación del material.

Los miembros con extremos sin alisar para apoyo por contacto, que serán ensamblados con

otras partes de la estructura de acero, podrán tener una variación de longitud con la

dimensión del plano de detalle no mayor de 2 mm. para miembros hasta de 10 m. de largo,

ni mayor de 3 mm. para miembros de más de 10 m de largo.

Los miembros estructurales de un solo perfil o armados, tendrán las mismas tolerancias ensu rectitud que las vigas de perfil IR. Como excepción, la tolerancia en rectitud para

miembros en compresión es 1 /1 000 de la distancia entre soportes laterales.

Los miembros terminados no tendrán torceduras, dobleces, ni juntas abiertas. Los defectos

muy notables de este tipo serán motivo de rechazo de la pieza.

Cuando no se especifica una contraflecha determinada para vigas y armaduras, se

procurará fabricarlas de forma tal que en caso de existir flecha en los materiales laminados,al montarse las piezas, la curvatura quede como contraflecha.



81

Las variaciones permisibles en el peralte de vigas pueden resultar en cambios bruscos de

peralte en las uniones. Las diferencias de peralte dentro de tolerancias en uniones

atornilladas se ajustarán con placas de relleno. En uniones soldadas podrá ajustarse el perfil

de la soldadura para adaptarlo a la variación del peralte, siempre que se mantenga la

sección transversal mínima necesaria de soldadura, y que la pendiente de la superficie de la

soldadura cumpla con el Código de Soldadura Estructural AWS.

5.2.3 ENTREGA DE MATERIALES

La estructura de acero deberá entregarse en la secuencia que permita la ejecución más

económica y eficiente en su fabricación y montaje. Si el propietario desea establecer o

controlar la secuencia de entrega de la estructura, deberá reservar su derecho y definir los

requisitos en los documentos contractuales. Si el propietario contrata con otros la entrega y

el montaje, deberá coordinar las actividades de los contratistas.

Los materiales que serán empotrados en la obra de albañilería, tales como pernos de

anclaje y otros similares, deberán embarcarse a tiempo para estar disponibles cuando se

necesiten. El propietario deberá dar tiempo suficiente al fabricante para que produzca y

embarque estos materiales antes de que sean re-, queridos en la obra.

Las cantidades de material mostradas en las listas de embarque generalmente son aceptadas

como correctas por el propietario, fabricante y montador. Si se reclama cualquier faltante,

el propietario o el montador deberán notificar inmediatamente al transportista y al

fabricante para que se investigue la reclamación.

El tamaño y el peso de las piezas de acero estructural pueden estar limitados por lasinstalaciones del fabricante, por los medios de transporte disponibles y por las condiciones

en el sitio de la obra. El fabricante determinará el número de uniones de campo para lograr

la mayor economía de la estructura.

Si la estructura llega dañada a su destino, la parte responsable de su recepción deberá

notificar al fabricante y al transportista antes de la descarga del material o inmediatamente

después de descubrir el daño.



82

5.3 EQUIPO DE MONTAJE.

Una lista completa de revisión del equipo y herramientas que se utilizan en el montaje de

estructuras de acero para edificios deberá incluir los conceptos que se indicaran a

continuación. Por conveniencia se ha tabulado en orden alfabético. La selección de las

partidas para una lista estándar de herramientas dependerá de las necesidades del

montador, del tipo de estructuras que espera montar, y deberá arreglarse para cumplir sus

necesidades particulares.

Lista de herramientas.

Azuela.

Anclas: tipo horquilla; con extremo abierto. Se deberá tener a mano una amplia existencia

en diferentes dimensiones y capacidades, de tal manera que puedan enviarse con

anticipación al lugar de la obra para su instalación.

Taladro: para perforaciones en madera.

Automóvil: de pasajeros. Camión, camioneta, camión para trabajo pesado, Jeep.

Hacha.

Punzón para sacar conectores: de mano. Cuando es necesario sacar remaches, una de las

cabezas de estos se quema con soplete o se corta con un corta remaches y después se

utiliza el punzón de mano para empujar el vástago fuera del agujero.

Viga equilibradora: es un mecanismo que se utiliza cuando se requiere levantar una pieza

del equipo, que debido a su flexibilidad o longitud es inestable cuando se iza por el centro,

cuando los estrobos de izaje no se pueden utilizar con seguridad.

Canasta: para tornillos; una canasta de metal que permita mantener el buen orden y manejo

de los tornillos, rondanas y herramientas pequeñas, así como también proporcionar

seguridad al transportar tales materiales por medio de una cuerda de izaje.

Campanas: equipo manual de señalación, cuerda, poleas; equipos eléctricos de señales,

luces, caja de control de señales, cable de alambre.



83

Garruchas: de cable Manila: de una polea; con doble polea; con triple polea; con poleas

múltiples, como gancho, con mango, con polea de bisagra; de compuerta.

Tornillos: para montaje; rondanas para montaje, para obra falsa, rondanas para obra falsa,

para empalmes de plumas, de mástiles, de plumas giratorias, largueros, pies derechos,

postes grúas, rueda impulsora, etc.

Bolsa para tornillos: de hombro; de cinturón.

Taladro (para madera): neumático; eléctrico, brocas, porta broca.

Escoba.

Cepillos: para pintura, de alambre, de copa, para raspar, circulares.

Cubetas: para pintura, para agua.

Soplete: (para cortar): caja, calibradores, oxigeno, acetileno; reguladores, manguera,

oxigeno y acetileno, combinados; coples para manguera; remendador de manguera,

encendedor, llave del tanque; boquillas para corte, llaves para soplete, para accesorios.

Rompedor: de mano; útil para cortar las cabeza de los remaches que se van a quitar.

Cincel: de mano, brocas.

Malacate de cajón: un mecanismo patentado, del tipo de malacate de izaje, para jalar un

conjunto de piezas con el mínimo de esfuerzo.

Tirador: un dispositivo que se conecta a un cable de alambre y una vez asegurado permite

jalar el cable con un polipasto por otro medio.

Compresor: de diesel; de gasolina; eléctrico; de vapor.

Cabrestante (torno): de contramarcha sencilla; de contramarcha doble.



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Grúas: de orugas; diesel, de gasolina, eléctrica, de vapor; pluma; brazo; bandas de

refacción.

Cortadoras: de mano; transversales, con puntas de diamante, laterales; axiales o rectilíneas;

fresas para equipo accionado mecánicamente.

Grúa de torre: marco tipo A: pies derechos delanteros, pie derecho trasero, larguero

delantero, larguero trasero, eslabones, pasadores. Atirantada: pluma, mástil, bloque de

apoyo, zapata de la pluma, poste principal, rueda impulsora, estrella o araña, eslabones,

pasadores.

Perros: para vigas; para trabes. Los perros para vigas se deslizan sobre el patín superior de

ellas y aprietan al producirse un tirón sobre el arillo de conexión al cual están unidos sus

brazos en forma de tijera. En el caso de los perros para trabes, sus puntas se enganchan

perfectamente al alma, bajo el tapin superior de la trabe y donde es posible, las ranuras de

las mordazas de los perros se colocan entre los atiesadotes o en las cabezas de los tornillos

o remaches, para evitar que la trabe se deslice hacia los lados de los perros.

Buterola, remachadora: de presión; de percusión. En general, operadas neumaticamente. La

remachadora de presión tiene un pistón accionado por aire comprimido, que actúa contra

un remache que esta colocado contra el extremo de la cabeza manufacturada de un

remache caliente, colocado en el agujero donde será hincado. En el otro extremo de la

remachadora, una barrena con extremo roscado o una preparación para conectar un tubo

largo con una barrera en su otro extremo, permite presionar la buterola contra el acero

adyacente. La remachadora de percusión es similar a la de presión, excepto que en vez de

que se aplique una presión constante a la contraremachadora, el pistón es accionado paragolpear repetidas veces contra el extremo de ella, en forma similar al martillo remachador

que se utiliza para formar la nueva cabeza.

Rodillos para madera: utilizada para rodar madera, tubo, acero, etc., sobre superficies

parejas.

Pasador ahusado: estos se fabrican en varios diámetros; el barril tiene del mismo diámetro

que los agujeros de las placas que se van a conectar y asegurar con pasadores.



85

Taladros: con husillo centrado; con husillo descentrado; en la esquina; eléctricos,

neumáticos, de trinquete manual.

Brocas: para acero; para madera; helicoidales; rimas “puente” para acero; cónica, recta; de

sección variable; rimas “estriadas”: para acero; en espiral; rectas, de sección variable,

helicoidales, etc.; portabrocas para rimar y taladrar enchufes.

Tambore: para aceite, para agua.

Cables eléctricos: conectores; interruptores, transformadores; alambres.

Esmeriladoras: de motor; de mano; con rueda de repuesto.

Obra falsa: de acero; de madera; placas de conexión; rondanas. El material para la obra

falsa se diseña para las necesidades y casos específicos y se fabrica en el lugar de la obra o

en el almacén.

Limas: de mano.

Extinguidotes: la clase y el tipo de los extinguidotes dependerán de los riesgos que se

espere encontrar.

Andamios: de tablones; de triplay.

Poste grúa: de acero, de madera, zapata para; empalmes.

Gafas de seguridad: para todo uso: claras, oscuras; para cortar con soplete: con cubierta

clara, oscura; tipo copa: clara oscura; para soldar, claras, oscuras, con pantallas laterales,

sin pantallas laterales; para destellos de soldadura: oscura.

Grasa.

Pistola engrasadora: tipo Dot; tipo Zerk; tipo Alemite; de bomba.

Esmeriles: eléctricos, neumáticos, manuales; con rueda de repuesto.

Rueda para esmeril: manual.



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Martillo, manual: cincelador, de una; un marro, cincelador, mandarria, manual.

Martillo mecánico: cincelador, eléctrico, neumático; remachador; estándar, con pistón

desfasado, eléctrico, neumático; pistones de refacción.

Mangos: de azuela; de hacha; de botadora de remaches de mano; de rompedoras; de

martillo para cincelar; de cortadora; de martillo; de mazo; de piqueta; de marro.

Hachuela.

Gancho para viga: de viga; para colocar columnas. El gancho para viga se sujeta al patín

inferior de la viga, y de el se sostiene un polipasto que casi siempre re utiliza para manejar

las cargas ligeras que se presentan cuando las cuadrillas de detalle montan piezas pequeñas

que las cuadrillas de montaje han dejado pendientes.

El gancho sujetador para colocar columnas se utiliza para girar una columna de su posición

horizontal, de descarga, a una posición vertical para su montaje.

Malacate mecánico: diesel; eléctricos; de gasolina; neumático; de vapor; de tractor; tioi

Tugger de tambor sencillo, de tambor doble, de tambor triple, etc.; con mecanismos

giratorio; separado para conectarlo al malacate principal.

Vigas de izaje: de acero; de madera.

Crayón: para marcar.

Escaleras: rectas: de acero, de madera; con extensión; con ganchos.

Linternas: de luz roja; luz clara; focos de repuesto.

Llaves y cerraduras.

Plataformas: de madera.

Ganchos: de volteo; para acarrear madera; de escalera; de seguridad; para andamios; para

clasificar línea guía; para madera.



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Manguera: para aire: 1.27 cm de diámetro, 1.90 cm, 5 cm; para vapor; para agua;

conectores; empaques, válvulas: cleco, thor, de acción rápida, etc.

Remendador de manguera: alambre para remendar.

Llave de impacto: eléctrica; neumática; de acumulador; casquillos de.

Gatos: de puente; hidráulico. Accesorios, manómetros, tubería, tipo de tornillo o en forma

de botella; de tracción o “de jalar y tirar”.

Mazo: se usa para empujar pasadores dentro de los agujeros de conexión, para colocar

miembros de acero en su lugar, para enderezar material doblado y en dondequiera que se

necesite una fuerza que pueda obtenerse por medio de una acción de golpeo.

Aceite: para martillo neumático, cilindros de; para motores, etc.

Latas de aceite: rectas; de presión.

Abrazadera para taladrar: la base se sujeta o atornilla a la pieza donde se va a taladrar el

agujero. El brazo se ajusta a lo largo del taladro y de la broca, con el tornillo de avance en

posición retractada. A medida que el taladro penetra dentro del material, el tornillo de

avance de la maquina se aprieta contra el brazo de la abrazadera hasta que el agujero ha

sido barrenado por completo.

Contrapesos: ligeros; pesados; de una sola pieza; ensamblado. El contrapeso o “bola” se

utiliza para auxiliar en el movimiento de las líneas principales o auxiliares y ayudar a bajar

la carga y el gancho de izaje una vez que se ha izado la carga y se ha liberado el gancho.

Pico.

Piloteadora: neumática; eléctrica; de vapor; de combustión interna; de gravedad; vibradora;

sonica; de ariete hidráulico; guías; martillo; puntas; anillo; gancho; extractor.

Pilotes: de acero; de madera.

Pasadores: de alineación; de posición. El pasador de alineación lo utilizan los montadorespara colocar materiales pesados en su lugar, empujando el pasador de alineación a través



88

de los agujeros correspondientes de la conexión. Después se colocan los pasadores de

posición en los agujeros restantes, mientras que el pasador de alineación se retira para usos

futuros.

Tubería: para aire, para agua; boquillas; coples; codos; accesorios; nicles; tapones;

reductores; tes; tenazas, válvulas; prensa de tornillo.

Cortadora de tubo: terraja y dados.

Cuerda para plomeo: de alambre; ganchos; accesorios; plomada o peso; placas.

Bombas: diesel; eléctricas; de gasolina; neumáticas; de vapor; manuales; para agua; para

gatos hidráulicos, para gasolina.

Punzones: marcador; de tornillo; punzones y dados. El punzón marcador se utiliza para

hacer una pequeña incisión como guía, para que el taladro comience a formar el agujero en

la posición correcta, y también para marcar líneas de centro y otros puntos de localización

en la estructura.

Carro rodante de ferrocarril: una plataforma pequeña con cuatro ruedas de ferrocarril para

vía estándar, para rodar sobre vías de ferrocarril.

Rieles de ferrocarril: planchuelas; clavos; grapas; tornillos de conexión; tornillos de

gancho; rondanas; placas de cambio; durmientes; escantillón; juego de ruedas.

Recipientes de aire: se debe revisar que el recipiente proporcionado cumpla con los

requerimientos legales del estado y/o la ciudad en donde se va a utilizar.

Respirador: si se va a quemar, soldar, cortar, calentar, etc., en un espacio cerrado, o sobre

un material que al calentarse produzca gases tóxicos, deberá suministrase un respirador

adecuado como protección contra los gases que se producen.

Anillo de conexión: una argolla con forma y diseño tal que permita levantar en un punto,

dos o mas eslingas de sujeción conectadas a la pieza que se esta izando.



89

Corta remache: neumático; punzón de mano; cincel; reten de cincel; resorte de cierre; con

amortiguador de huele; camisa: superior, inferior; brocas; con punta de diamante, etc.

Forja para remaches: con abanico; con abanico extra; con tobera de hierro extra.

Tenazas para calentar remaches: para revolver; con paletas; para recoger.

Contraremachadoras (buterolas): conicas; plana o al ras: piedra esmeriladora; calibradores.

Cable de Manila: andariveles de grúa; para polipastas de mano, líneas para andamios;

eslingas, molinetes para cables.

Cuerdas y cinturones de seguridad: los cinturones de seguridad deberán tener hebillas de

desenganche rápido.

Cascos de seguridad: con ala; sin ala en el frente; con bandas extras: de cuero; tejidas de

cuero, de plástico, de hule espuma; revestido para el invierno.

Sierras: para corte transversal: de dos mangos, un mango; de mano; para metal, marco,

hojas.

Andamios:

Caja de izaje: de acero, de madera, para manejar barriles o cubetas de tornillos, y otras

piezas chicas.

Abrazadera de tornillo: estructural; cadena; gancho.

Desarmador.

Argollas: con pasador; con tornillos, estándar.

Cobertizos: para oficina; para almacén o cobertizo para hombres; combinación de oficinas

y almacén o cobertizo para hombre; desarmado; portátil de una pieza; de remolque: de uneje, de dos ejes; grande, pequeño.



90

Lainas o calzas: se deberá tener a mano una dotación de lainas para colocación de

emparrillados, placas base, losas y ángulos guía, para embarcarse de inmediato al lugar de

la obra cuando se necesiten.

Pala.

Sistema de señales: vocal; altavoces; transmisores; alambre.

Protector de eslinga: se utiliza en los patines inferiores de trabes pesadas y evitar que las

esquinas de los patines corten o dañen la eslinga.

Carretes: estos son diseñados para proteger un tirante de alambre, etc., en donde se

conecta a un pasador o tornillo.

Trinquete de manguito: se utiliza para jalar y unir dos piezas cuando se requiere una fuerza

mucho mayor que la que se puede aplicar por medio de un templador.

Tanque para agua.

Cinta métrica: de acero; de tela. Por lo general, las medidas se toman en pies, y se cierran a

octavos o dieciseisavos de pulgada.

Lonas impermeables: se usan para proteger al equipo de los elementos naturales, del polvo,

chispas, escamas, escorias, etc.

Madera: entibado; carretón; obra falsa; andamios; plataformas: grande, pequeña; vigas tipo

aguja; tablones para piso; tablones para andamios; largueros; puntales.

Rodillo para maderos: rodillos; ruedas.

Cajas de herramientas: grande; pequeña; de grúa; de grúa torre; para motor; del

superintendente.

Tractor.

Marco móvil para grúa de torre con marco tipo A; grúa de torre atirantada; grúa de pies

rígidos.



91

Templadores: para grúa de torre atirantada: tirantes de la pluma, tirantes en los bloques de

apoyo, tirantes del mástil; para tirantes de plomeo, con ojos en ambos extremos, con ojo en

un extremo y clevis en el otro, con clevis a ambos extremos.

Prensa de tornillo: de banco; de herrero; de tubo.

Estona.

Recipiente para agua: cubetas.

Soldadura: mordazas, portaelectrodo, cable de tierra, cable de carga, martillo, careta; vidrio

para careta, sombreado.

Maquinas para soldar: montadas sobre patines; montadas sobre ruedas; diesel, eléctricas,

de gasolina; rectificadores; transformadores.

Silbato.

Clips para cable de alambre: para grúas de tirantes, para tirantes de izaje, para tirantes de

mástiles; tirantes de postes-guía; tirantes móviles; para estrobos de línea de carga; para

estrobos de líneas de plumas; para estrobos de corredoras; para tirantes de plomeo.

Tirantes de cable de alambre: tirantes para izaje del mástil de las plumas; para poste – guía;

para mástil de grúas de tirantes; para plomeo.

Amarres de cable de alambre.

Cable de alambre corridas de: para malacates de aire; para cabrestante o winches; para

líneas de las plumas de las grúas; como líneas de carga o como corredoras; para líneas de

mástiles de grúas, como líneas de carga o como correderas.

Eslingas de cable de alambre: de una pieza; trenzadas; para anclajes de columnas; para los

ganchos colocadores de columnas; para anclajes de maquinas; con ojos en ambos

extremos: de montaje, de descarga; eslingas de calle.

Distribuidores para cable de alambre: de izaje, con ojo y gancho pesado de izaje; para

distribución, con ojo y gancho ligero de izaje; ganchos de repuesto.

Llaves: de caja; tipo “crescent”; de perico; inglesa; de cola; de dado; stillson.



92

5.4 PROCEDIMIENTOS DE MONTAJE

5.4.1 MÉTODO DE MONTAJE

Si el propietario desea fijar el método y la secuencia del montaje, o si ciertos miembros no

pueden ser montados en el orden normal, lo deberá establecer en los documentos

contractuales. En ausencia de cualquier restricción, el montador procederá a usar los

métodos y orden de montaje que le resulten más convenientes y económicos y que

cumplan con los requisitos de los documentos contractuales. Cuando el propietario contrate

por separado la fabricación y el montaje, es responsable de coordinar las actividades de los

contratistas.

5.4.2 CONDICIONES EN EL SITIO DE LA OBRA

El propietario es responsable de proporcionar y mantener en buen estado los caminos de

acceso hasta y dentro del sitio de la obra para permitir el paso seguro del equipo de

montaje y de la estructura. El propietario deberá proporcionar al montador una zona de

trabajo segura para el montaje de la estructura. A este fin le asignará un espacio

conveniente y adecuado, con piso firme, nivelado y drenado para que pueda almacenar la

estructura y operar su equipo, y eliminará todas las obstrucciones que puedan entorpecer el

montaje, como líneas eléctricas, telefónicas, etc.

El montador deberá suministrar e instalar los medios de protección requeridos para su

propio trabajo. La protección para otras actividades no directamente pertenecientes al

montaje de la estructura es responsabilidad del propietario. Cuando el propietario no pueda

proporcionar un espacio en la proximidad inmediata a la zona de montaje para elalmacenamiento de la estructura, lo deberá Indicar en los documentos contractuales.

5.4.3 TRAZOS Y BANCOS DE NIVEL

El propietario es el responsable de la exacta ubicación de los trazos y bancos de nivel en el

sitio de construcción y deberá suministrar al montador un plano conteniendo toda la

información relativa.



93

5.4.4 COLOCACIÓN DE PERNOS DE ANCLAJE Y ELEMENTOS

EMPOTRADOS

Todos los elementos empotrados para anclaje deberán ser colocados por el propietario de

acuerdo con los planos aprobados. Las tolerancias respecto a las dimensiones mostradas en

los dibujos de montaje no serán mayores de:

a) 3 mm en distancias de centro a centro de dos pernos cualquiera de un grupo de

pernos de anclaje. Se define como grupo de pernos de anclaje al conjunto de pernos

que reciben una sola pieza fabricada.

b) 6 mm de centro a centro de dos grupos de pernos de anclaje adyacentes.

c) Un error acumulativo máximo de 1:5 000 de la longitud de un eje de columnas,

pero sin exceder de un total de 25 mm. Se define como eje de columnas la recta que

más se aproxima a los centros de grupos de pernos de anclaje como quedaron

colocados.

d)

6 mm de desviación desde el centro de cualquier grupo de pernos de anclaje al eje

de columnas que pasa por ese grupo, definiéndose eje de columnas como en el

párrafo anterior.

e) En el caso de grupos de pernos de anclaje situados fuera del eje de columnas, las

tolerancias establecidas en los Incisos b, c y d anteriores se aplicarán a las

dimensiones paralelas y perpendiculares mostradas en los dibujos de colocación de

pernos de anclaje.

A menos que los planos muestren otra cosa, los pernos de anclaje estarán colocados

perpendicularmente a la superficie teórica del apoyo.

Otras partes empotradas o de conexión entre el acero estructural y elementos de otras

instalaciones serán localizadas y colocadas por el propietario de acuerdo con las

necesidades de la obra o como se muestre en los dibujos de montaje. La exactitud decolocación de estas partes debe cumplir con las tolerancias de montaje establecidas.



94

Todo el trabajo efectuado por el propietario será terminado oportunamente para no

interferir con el montaje del acero estructural.

5.4.5 DISPOSITIVOS DE APOYO

El propietario deberá colocar las placas de nivelación y las placas sueltas de apoyo, que

pueden ser manejadas a mano, en sus ejes y niveles correctos. Los demás dispositivos de

apoyo del acero estructural los coloca el montado en los ejes y niveles determinados por el

propietario, ajustándolos con cuñas, placas de relleno o tornillos de nivelación, cuando así

quede convenido. El fabricante de la estructura proporcionará las cuñas, placas de relleno o

tornillos de nivelación requeridos y marcará en las piezas de apoyo los ejes necesarios para

facilitar su alineación. Oportunamente después de la colocación de los dispositivos de

apoyo, el propietario deberá revisar su correcta colocación y hará los rellenos requeridos

con mortero. La ubicación final y los adecuados rellenos con mortero de los dispositivos de

apoyo son responsabilidad del propietario.

5.4.6 MATERIALES PARA CONEXIONES DE CAMPO

El fabricante detallará las conexiones de campo de acuerdo con los documentos

contractuales de manera que, en su opinión, resulte la mayor economía del proyecto.

Cuando el fabricante monte el acero estructural, deberá suministrar todos los materiales

requeridos para las conexiones provisionales y conexiones definitivas de los diversos

componentes de la estructura de acero.

Cuando no es el fabricante el encargado del montaje del acero estructural, el fabricante

deberá suministrar el siguiente material para conexiones de campo:

a) Tornillos de tamaño necesario y en cantidad suficiente para todas las conexiones de

campo de los componentes de la estructura de acero que quedarán permanentemente

atornillados. A menos que se especifiquen tornillos de acero de alta resistencia u otros

tipos especiales de tornillos y arandelas, suministrará tornillos normales. Suministrará unexcedente de 2% en la cantidad de cada diámetro y largo de tornillo requerido.



95

b) Las placas y láminas de relleno necesarias para el ajuste de las conexiones

permanentes de la estructura de acero.

Cuando el montaje de la estructura de acero no lo realiza el fabricante, será el montador

quien suministre todos los electrodos para la soldadura, los conectores de cortante

instalados en el campo, los tornillos de presentación y los punzones requeridos para el

montaje de la estructura de acero.

5.4.7 PIEZAS SUELTAS

Las piezas sueltas de acero estructural que no estén conectadas y formen parte de la

estructura de acero deberán ser colocadas por el propietario sin ayuda del montador, a

menos que los documentos contractuales estipulen otra cosa.

5.4.8 SOPORTES PROVISIONALES DURANTE EL MONTAJE DE LAS

ESTRUCTURAS DE ACERO

El montador determinará la necesidad de usar y deberá suministrar e instalar soportes

provisionales, tales como tirantes, arriostramientos, obra falsa, apuntalamientos y demás

elementos requeridos para el montaje. Estos soportes asegurarán la estructura de acero

durante el montaje para que resista cargas de magnitud similar a las de diseño, resultantes

de viento, sismo y del propio montaje, pero no las cargas producidas por huracanes,

explosiones, choques, ni cargas resultantes de trabajos ejecutados por otros.

Estructuras de acero autosoportadas

Una estructura de acero autosoportada es la que tiene la estabilidad requerida y que es

capaz de resistir cargas verticales, fuerzas de viento y sismo supuestas en el diseño, sin

interacción con elementos ajenos a la propia estructura. El montador suministrará e

instalará solamente aquellos soportes provisionales necesarios para asegurar los elementos

de la estructura de acero hasta que sea estable sin apoyos externos.



96

Estructuras de acero soportadas externamente

Una estructura de acero soportada externamente es aquella que requiere interacción con

otros elementos no clasificados como acero estructural para tener la estabilidad requerida y

resistencia a fuerzas de viento y sismo. Estas estructuras serán claramente identificadas en

los documentos contractuales, los que además establecerán la secuencia y programa de

colocación de tales elementos. El montador determinará la necesidad de usar, y deberá

suministrar e instalar, los soportes provisionales de acuerdo con esta información. Es

responsabilidad del propietario la instalación y oportuna terminación de todos los

elementos no clasificados como acero estructural requeridos para la estabilidad de la

estructura de acero.

Condiciones especiales de montaje

En caso de que el diseño de la estructura considere el uso de puntales, gatos o cargas que

tengan que ajustarse al avanzar el montaje, para fijar o mantener contraflechas o

pretensados, estos requerimientos deberán quedar estipulados en los documentos

contractuales.

Remoción de los soportes provisionales.

Los tirantes, arriostramientos, obra falsa, apuntalamientos y demás elementos requeridos

para el montaje, que son suministrados e instalados por el montador, son de su propiedad y

no forman parte de la estructura.

En el caso de estructuras autosoportadas, los soportes provisionales ya no se requieren

después de que los elementos que hacen autosoportante la estructura se coloquen yconecten definitivamente dentro de las tolerancias requeridas. Después de efectuadas las

conexiones definitivas, el montador ya no es responsable de soportar provisionalmente la

estructura autosoportante y podrá retirar los soportes provisionales.

En el caso de estructuras soportadas externamente, el montador puede retirar los soportes

provisionales cuando estén completos los elementos externos necesarios para la estabilidad

de la estructura. No podrán retirarse los soportes provisionales sin el consentimiento del

montador. A la terminación del montaje de la estructura, cualquier soporte provisional que



97

hubiera sido necesario dejar instalado, deberá ser retirado por el propietario y devuelto en

buenas condiciones al montador.

Soportes provisionales para otros trabajos

En caso de que durante o después del montaje del acero estructural se requieran soportes

provisionales adicionales a los definidos anteriormente como responsabilidad del

montador; su suministro e instalación será responsabilidad del propietario.

5.4.9 PISOS Y PASAMANOS PROVISIONALES PARA EDIFICIOS

El montador deberá suministrar los pisos, pasillos y pasamanos requeridos por los

reglamentos de seguridad aplicables, necesarios para la protección de su propio personal. A

no ser que los documentos contractuales establezcan otra cosa, el montador retirará estas

instalaciones de las zonas que vaya terminando. El propietario es responsable de

suministrar toda la protección necesaria para el desarrollo de otras actividades ajenas al

montaje. Cuando se utilizan como protección los pisos definitivos de lámina acanalada de

acero instalados por el propietario, su instalación deberá ejecutarse en forma de no demorar

ni interferir con el avance del montaje, y el propietario deberá programar e instalar los

pisos en una secuencia adecuada para cumplir con los reglamentos de seguridad.

5.4.10 TOLERANCIAS

Dimensiones totales.

Son de esperarse algunas variaciones en las dimensiones totales finales de las estructurasde acero. Se considera que estas variaciones son aceptables cuando no exceden el efecto

acumulado de las tolerancias de laminación, fabricación y montaje.

Puntos y líneas de trabajo.

Las tolerancias de montaje se definen en relación cotí los puntos y líneas de trabajo de los

miembros, como sigue:

a) Para miembros no horizontales, los puntos de trabajo son los centros geométricos encada extremo de la pieza.



98

b) Para miembros horizontales, los puntos de trabajo son el centro de la superficie o patín

superior en cada extremo.

c) En caso de que sea conveniente usar otros puntos de trabajo, puede hacerse siempre que

se basen en estas definiciones.

d) La línea de trabajo de una pieza es la línea recta que une sus puntos de trabajo.

Posición y alineación.

Las tolerancias en posición y alineación de los puntos y líneas de trabajo son las siguientes:

Columnas.

Se considera que cada tramo de columna está a plomo si la desviación de la vertical de su

línea de trabajo no excede de 1:500, con las siguientes limitaciones:

a) Los puntos de trabajo de los tramos de columnas adyacentes a cubos de elevador no

tendrán variación mayor de 25 mm de su eje teórico en los primeros 20 pisos de un

edificio; a mayores alturas puede incrementarse la desviación en 1 mm por cada piso

adicional, sin pasar de un máximo de 50 mm.

b) Los puntos de trabajo de los tramos de columnas exteriores podrán estar desplazados de

su eje teórico no más de 25 mm hacia afuera ni 50 mm hacía adentro del edificio en los

primeros 20 pisos; el desplazamiento puede aumentarse 2 mm por cada piso adicional, sin

que exceda de 50 mm hacia afuera ni 75 mm hacia adentro del edificio.

c) Los puntos de trabajo de cualquier tramo de columna exterior, a cualquier nivel de

empalme en edificios de pisos múltiples, o en el extremo superior de columnas en el caso

de edificios de un solo piso, no deberán quedar fuera de una envolvente horizontal, paralelaal paramento, de 40 mm de ancho para edificios hasta de 100 m de largo. El ancho de la

envolvente puede aumentarse 13 mm por cada 30 m adicionales de longitud, pero no

excederá de 75 mm.

d) Los puntos de trabajo de los tramos de columnas exteriores podrán estar desplazados de

su eje teórico, en el sentido paralelo al paramento del edificio, no más de 50 mm en los

primeros 20 pisos; a mayores alturas el desplazamiento puede aumentarse 2 mm por cadapiso adicional pero sin exceder de 75 mm.



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Miembros conectados a columnas.

a) La alineación horizontal de los miembros conectados a columnas será aceptable si los

errores en su alineación se deben solamente a las variaciones, dentro de tolerancias, de la

alineación de las columnas.

b) El nivel de los miembros conectados a columnas será aceptable si la distancia del punto

de trabajo del miembro al nivel del empalme superior de la columna, tiene variación no

mayor de + 5 mm, ni de -8 mm de la distancia marcada en planos.

Otros miembros.

Los miembros no mencionados anteriormente se consideran a plomo, a nivel y alineados,

si el desplazamiento del miembro de su posición teórica no excede de 1:500 de la distancia

medida sobre la línea recta trazada entre los puntos de apoyo del miembro.

Elementos ajustables.

La alineación de los dinteles, soportes de muros, marcos de ángulo, montantes y otros

miembros de apoyo similares no estructurales, con tolerancias más estrictas que las

anteriores, no puede obtenerse a no ser que los planos estructurales indiquen conexiones

ajustables de estos elementos con la estructura de acero. Cuando se especifiquen

conexiones ajustables, los dibujos del propietario deberán indicar el ajuste total requerido,

considerando las tolerancias de la estructura de acero y la alineación requerida de estos

soportes. Las tolerancias en posición y alineación de los elementos ajustables son las

siguientes:

a) Los elementos ajustables se consideran correctamente colocados, en posición vertical,

cuando quedan instalados con error no mayor de 10 mm respecto a su posición teórica. Lareferencia vertical se tomará desde el plano del empalme superior de la columna más

próxima al elemento.

b) Los elementos ajustables se consideran correctamente colocados, en posición horizontal,

cuando quedan instalados con error no mayor de 10 mm respecto a su posición teórica

relativa al paramento del piso en cuestión.



100

Previsión de espacios libres.

El propietario es responsable de prever en el diseño de la estructura de acero los espacios

libres y ajustes requeridos para materiales suministrados por otros, tomando en cuenta las

tolerancias anteriormente señaladas para la estructura de acero.

Aceptación de posición y alineación.

Antes de que se coloque o instale cualquier otro material, es responsabilidad del

propietario revisar que la estructura de acero esté dentro de tolerancias de plomo, nivel y

alineación. El montador recibirá aviso oportuno de aceptación del propietario, o bien una

lista de correcciones por hacer para obtener la aceptación. Dicho aviso deberá darse

inmediatamente después de la terminación de cualquier parte de la estructura y antes de

que se inicie el trabajo de otros que sea conectado, soportado o aplicado a la estructura de

acero.

5.4.11 CORRECCIÓN DE ERRORES

El trabajo del montador incluye la corrección de pequeños desajustes mediante trabajos

moderados de escariado, cincelado o corte, y el hacer llegar a su lugar los miembros

mediante el uso de punzones. Los errores que no puedan corregirse por los medios antes

mencionados o que requieran cambios importantes en la forma de los miembros, deberán

ser informados inmediatamente por el montador al propietario y al fabricante para que el

responsable del error lo corrija, o apruebe el método más eficiente y económico para que lo

corrijan otros.

5.4.12 CORTES, MODIFICACIONES Y AGUJEROS PARA OTROS USOS

A no ser que los documentos contractuales claramente estipulen lo contrario, ni el

fabricante ni el montador harán cortes, agujeros ni cambios en la estructura requeridos por

los trabajos de otros. Cuando se estipule este tipo de trabajos, el propietario es responsable

de suministrar la información completa y precisa de los trabajos adicionales requeridos.



101

5.4.13 MANEJO Y ALMACENAMIENTO

El montador deberá tener cuidado en manejar y almacenar adecuadamente el acero

estructural durante el montaje, para evitar que éste se ensucie innecesariamente. El

montador no es responsable de limpiar el acero estructural de la suciedad que se haya

acumulado durante el montaje como resultado de su exposición a la intemperie.

5.4.14 PINTURA DE CAMPO

El montador no tiene obligación de efectuar ninguna operación de pintura ni de hacer

resanes en la estructura metálica a no ser que se haya estipulado en los documentos

contractuales.

5.4.15 LIMPIEZA FINAL

Al terminar el montaje y para la aceptación final de la estructura, el montador deberá

retirar del sitio de construcción cualquier obra falsa, casetas y desperdicios.



102

CONCLUSIONES

En la elaboración de este trabajo, se observa los puntos principales en la construcción de

estructuras de acero.

De acuerdo a esto, se recomienda tener conocimientos amplios en cada uno de los

procedimientos constructivos como uno de los principales métodos para la realización de

las estructuras de acero.

Así como también los procedimientos de control de calidad, que son muy importantes para

que cada una de las estructuras tengan la certeza que están siendo elaboradas con forme a

las normas establecidas por el Instituto Mexicano de la Construcción en Acero.



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Construccion de Estructuras de Acero Li