Proyecto básico: Construcción híbrida con acero ligero y acero laminado en caliente en estructuras residenciales

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Claudia Soto Martínez
hace 8 años
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1 Proyecto básico: Construcción híbrida con acero ligero y acero laminado en caliente Este documento presenta el concepto del uso local de elementos de acero laminado en caliente para aumentar la capacidad estructural de las construcciones residenciales de acero ligero. Se analiza el uso de sistemas híbridos compuestos de subsistemas 3D y 2D y elementos separados. Índice 1. Introducción 2 2. Construcción híbrida con elementos laminados en caliente y conformados en frío 2 3. Sistemas híbridos 5 4. Detalles de unión entre elementos de acero ligero y elementos laminados en caliente 7 Página 1

Se analiza el uso de sistemas híbridos compuestos de subsistemas 3D y 2D y elementos separados. Índice 1. Introducción 2 2.

2 1. Introducción Aunque el término 'construcción híbrida' es un tanto confuso actualmente tiene dos significados en la construcción con acero ligero. Estos términos se definen a continuación: Uso de secciones laminadas en caliente en una estructura completa y compuesta principalmente por una estructura de acero ligero. La sección siguiente las denomina como construcción híbrida con elementos laminados en caliente y conformados en frío. El uso combinado de diferentes subsistemas en un sistema estructural completo. Estas se denominan aquí como 'sistemas híbridos'. 2. Construcción híbrida con elementos laminados en caliente y conformados en frío La capacidad de integrar elementos estructurales de acero laminados en caliente, en las estructuras de acero ligero, permite obtener ventajas importantes en la construcción de edificios residenciales de varias plantas al ampliar el campo de aplicación de las estructuras de acero ligero. Estas ventajas son particularmente útiles cuando se utilizan en combinación con la construcción modular. El diseño híbrido permite realizar la: Integración de los balcones en el diseño, según se muestra en la Figura 2.1 De manera más general, voladizos debido a exigencias de arquitectónicas La resistencia a cargas puntuales elevadas, más allá de la capacidad de los elementos de acero ligero, por ejemplo pilares en construcción modular (véase la Figura 2.2). Integración, de una forma más fácil, de escaleras de acero y cajas de ascensores dentro de la estructura de acero ligero, según se muestra en la Figura 2.3 Construcción de luces más largas en áreas críticas (véase la Figura 2.4 Para la instalación de módulos grandes puede ser necesaria la colocación de vigas perimetrales entre columnas (ambas laminadas en caliente) Página 2

La sección siguiente las denomina como construcción híbrida con elementos laminados en caliente y conformados en frío. El uso combinado de diferentes subsistemas en un sistema estructural completo.

3 Figura 2.1 Balcones con perfiles laminados en caliente incorporados a la estructura de acero ligero Figura 2.2 Módulos prefabricados en combinación con una estructura de acero portante, en un acertado sistema de construcciones residenciales, en Suecia. Página 3

estructura de acero ligero 2 Módulos prefabricados en combinación

4 Figura 2.3 Torre prefabricdas de escaleras, en base a perfiles laminados en caliente y módulos, en base a estructuras de acero ligero Figura 2.4 Uso de vigas de apoyo, de acero laminado en caliente, para forjado de acero ligero Página 4

5 3. Sistemas híbridos Existen varios tipos de sistemas híbridos que se pueden tener en cuenta: Uso mixto de módulos 3D y paneles 2D y forjados. Los módulos están diseñados como elementos portantes y los forjados se extienden entre los muros portantes. La cara lateral de los módulos es como se muestra en la Figura 2.2 Uso mixto de estructura de acero, módulos y cajas del forjado, según se muestra en la Figura 3.1 Estructuras de plataforma de acero laminado en caliente, sobre las que se colocan los módulos o las estructuras de acero ligero, según se muestra en la Figura 3.2 Uso de núcleos arriostrados de acero que proporcionan estabilidad global, según se muestra en la Figura 3.3 Figura 3.1 Uso de la estructura de acero principal para sostener los módulos y las losas del forjado Página 5

2 Uso mixto de estructura de acero, módulos y cajas del forjado, según se muestra en la Figura 3.

6 Figura 3.2 Estructura de plataforma de acero, sobre la cual se apoyan los módulos Figura 3.3 Núcleos arriostrados de acero, que dan estabilidad global a la estructura Página 6

7 4. Detalles de unión entre elementos de acero ligero y elementos laminados en caliente En el diseño híbrido con elementos laminados en caliente y elementos conformados en frío es posible que haya muchas uniones entre los elementos de acero ligero y los laminados en caliente. Los tipos de unión dependen de las formas específicas de la construcción híbrida. Generalmente, los elementos de acero laminado en caliente estarán atornillados y la unión de los componentes de acero ligero a éstos debe tener en cuenta también la facilidad de instalación en la obra y las tolerancias de construcción. Por lo tanto, los dos tipos de unión genéricos son los siguientes: Tornillos convencionales, generalmente con un diámetro de 16 o 20 mm, diseñados para actuar a cortante en lugar de en tracción, para evitar la deformación de los elementos de acero ligero. Tornillos autorroscantes, en los que hay muchos agujeros pequeños pre-taladrados en la chapa de unión de acero. El diámetro del tornillo es generalmente de 4, 8 a 6,3 mm, según el tipo de tornillo y herramienta utilizados. De nuevo, los tornillos deben estar diseñados para trabajar sólo a cortante. La resistencia de un perno de 20 mm en una chapa de acero de 2 mm de espesor es generalmente de 20 kn, lo cual es sólo un tercio de su resistencia a cortante. Por lo tanto, la capacidad está limitada por el espesor del perfil conformado en frío. La resistencia a cortante de un tornillo de 4,8 mm de diámetro en una chapa de acero de 2 mm de espesor es de 6,5 kn; por lo tanto, 3 tornillos autorroscantes son equivalentes más o menos a un tornillo convencional. Los tipos de unión más comunes son los siguientes: cartelas soldadas a columnas o vigas con un mínimo de 2 tornillos o 6 agujeros de tornillos autorroscantes pretaladrados ángulos o chapas o alas de viga, en los que las chapas del forjado están apoyadas desde abajo, por lo que las uniones ofrecen una acción de atado. Este es el caso de los ejemplos mostrados en la Figura 2.4 La soldadura se utiliza muy rara vez en el acero de espesor delgado galvanizado, debido al riesgo para la salud producidos por los humos de gas cuando se quema el zinc. El remachado y clavado son generalmente técnicas que se utilizan en fábrica. Estas técnicas ofrecen ventajas económicas en un entorno de fabricación adecuado y se pueden utilizar para la unión entre elementos laminados en caliente y conformados en frío. Otras técnicas especializadas, como por ejemplo el "engatillado", son técnicas de producción nuevas que están apareciendo y que cada vez están más adaptadas para las construcciones modulares en 2 D y 3 D. Estas técnicas se utilizan principalmente para la unión entre dos elementos de acero ligero y no se utilizan en construcción híbrida. Página 7

Generalmente, los elementos de acero laminado en caliente estarán atornillados y la unión de los componentes de acero ligero a éstos debe tener en cuenta también la facilidad de instalación en la

8 Registro de Calidad TÍTULO DEL RECURSO Proyecto básico: Construcción híbrida con acero ligero y acero laminado en caliente Referencias(s) DOCUMENTO ORIGINAL Nombre Compañía Fecha Creado por J Baker SCI Contenido técnico revisado por G W Owens SCI Contenido editorial revisado por R.M. Lawson SCI 22/03/06 Contenido técnico respaldado por los siguientes socios de STEEL: 1. Reino Unido G W Owens SCI 18/04/06 2. Francia A Bureau CTICM 18/04/06 3. Suecia B Uppfeldt SBI 11/04/06 4. Alemania C Müller RWTH 18/04/06 5. España J Chica Labein 18/04/06 Recurso aprobado por el Coordinador técnico G W Owens SCI 13/07/06 DOCUMENTO TRADUCIDO Traducción realizada y revisada por: eteams International Ltd. 24/07/06 Recurso de traducción aprobado por: J Chica Labein 04/08/06 Página 8

Reino Unido G W Owens SCI 18/04/06 2. Francia A Bureau CTICM 18/04/06 3. Suecia B Uppfeldt SBI 11/04/06 4. Alemania C Müller RWTH 18/04/06 5.

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