Reglamento Técnico Para La Fabricación y Montaje de Edificaciones de Acero

7/26/2019 Reglamento Tcnico Para La Fabricacin y Montaje de Edificaciones de Acero

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ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

REGLAMENTO TCNICO PARA LA FABRICACIN Y MONTAJE

DE EDIFICACIONES DE ACERO

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIN DEL TTULO DE

INGENIERO MECNICO

ALEX IVN CHUSN MORALES

RAL VINICIO REIMUNDO LOACHAMN

DIRECTOR: ING. MDI. CARLOS BALDEN VALENCIA

Quito, Enero del 2008


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DECLARACIN

Nosotros, Alex Ivn Chusn Morales y Ral Vinicio Reimundo Loachamn,

declaramos bajo juramento que el trabajo aqu descrito es de nuestra autora; que

no ha sido previamente presentado para ningn grado o calificacin profesional; y,

que hemos consultado las referencias bibliogrficas que se incluyen en este

documento.

A travs de la presente declaracin cedemos el derecho intelectual

correspondiente a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional, segn lo

establecido por la ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la

normatividad institucional vigente.

______________________ ____________________________

Alex Ivn Chusn Morales Ral Vinicio Reimundo Loachamn


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CERTIFICACIN

Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Alex Ivn ChusnMorales y Ral Vinicio Reimundo Loachamn, bajo mi supervisin.

________________________Ing. MDI. Carlos Balden

DIRECTOR DE PROYECTO


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AGRADECIMIENTOS

A mis padres que gracias a su esfuerzo y constancia he podido cumplir las metaspropuesto en la vida, a mis hermanos por su comprensin y apoyo en momentos

difciles de la vida.

Al Ing Carlos Balden por la acertada direccin en la realizacin de este proyecto.

A los ingenieros miembros del INEN, Hugo Paredes y Walter Auz por su valiosa

colaboracin.

A mis amigos, quienes durante estos aos aprendieron a preciarme y me

apoyaron en todas mis actividades.

Ral

A mis padres porque su apoyo, amor y principios inculcados que han sido el pilar

fundamental para conseguir mis objetivos.

A mis hermanos por su comprensin y afecto.

Al Ing Carlos Balden por la acertada direccin en la realizacin de este proyecto.

A los ingenieros miembros del INEN, Hugo Paredes y Walter Auz por su

desinteresada colaboracin para que se lleve a cabo este proyecto de titulacin.

A mis amigos por los aos de compaerismo y estudio sincero.

Ivn


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v

DEDICATORIA

A mis padres por su apoyo y compresin, han sido los impulsadores en la

culminacin de mis estudios para lograr mis objetivos planteados.

A mis hermanos por su apoyo y colaboracin.

Ral

A mis padres porque su apoyo, amor y principios inculcados que han sido el pilar

fundamental para conseguir mis objetivos.

A mis hermanos por su comprensin.

Ivn


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INDICE

CAPITULO I ........................................................................................................... 1

1. INTRODUCCIN A LAS ESTRUCTURAS METLICAS. .............................. 1

1.1. ANTECEDENTES.................................................................................... 1

1.2. COMPONENTES DE LA ESTRUCTURA DE ACERO............................. 3

1.2.1. ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA DE ACERO. .......................... 4

1.3. FORMA DE PERFILES UTILIZADOS EN LA ESTRUCTURA................. 5

1.4. NORMAS Y CDIGOS DE DISEO ESTRUCTURAL............................ 6

1.5. VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO. ................................ 7

1.6. DONDE NO CONSTRUIR ESTRUCTURAS METLICAS. ..................... 8

1.7. COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL................................................... 8

1.7.1. SOLUCIONES. ................................................................................. 9

CAPITULO II ........................................................................................................ 10

2. FUNDAMENTOS TERICOS...................................................................... 10

2.1. OBJETIVOS........................................................................................... 10

2.2. INTRODUCCIN. .................................................................................. 10

2.3. MTODOS DE DISEO. ....................................................................... 10

2.3.1. MTODO DE DISEO ASD (ALLOWABLE STREGTH

DESIGN) MTODO DE DISEO POR ESFUERZO

ADMISIBLE..................................................................................... 10

2.3.2. MTODO DE DISEO LRFD (LOAD AND RESISTANCE

FACTOR DESIGN) - MTODO DE DISEO DEFACTORES DE CARGA Y DE RESISTENCIA............................... 11

2.3.3. RELACIN ENTRE LOS MTODOS DE DISEO LRFD Y ASD... 11

2.4. ESTUDIO DE CARGAS. ........................................................................ 11

2.5. TIPOS DE CARGAS. ............................................................................. 12

2.5.1. CARGAS ESTTICAS.................................................................... 12

2.5.2. CARGAS DINMICAS.................................................................... 12

2.5.3. CARGAS DE LARGA DURACIN.................................................. 122.5.4. CARGAS REPETITIVAS. ............................................................... 13


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2.5.5. CARGAS DE VIENTO. ................................................................... 13

2.5.6. CARGAS DE LLUVIA Y GRANIZO................................................. 13

2.5.7. CARGAS DE SISMOS.................................................................... 14

2.6. COMBINACIN DE CARGAS. .............................................................. 15

2.6.1. CARGAS COMBINADAS USADAS EN DISEO ASD. .................. 15

2.6.2. CARGAS COMBINADAS USADAS EN DISEO LRFD. ................ 16

2.7. EDIFICACIONES. .................................................................................. 17

2.8. TIPOS DE ESTRUCTURA..................................................................... 17

2.9. MTODOS DE CONEXIN................................................................... 18

2.10. CLASIFICACIN DE ESTRUCTURAS METLICAS............................. 20

CAPITULO III ....................................................................................................... 21

3. FABRICACIN DE EDIFICACIONES DE ACERO. ..................................... 21

3.1. OBJETIVOS:.......................................................................................... 21

3.2. INTRODUCCIN. .................................................................................. 21

3.3. FLUJOGRAMA GENERAL DEL PROCESO DE FABRICACIN

EN EDIFICACIONES DE ACERO.......................................................... 22

3.4. CONDICIONES GENERALES............................................................... 233.4.1. VALIDEZ DE LOS DOCUMENTOS NORMATIVOS O PARTES

DE ELLOS QUE NO SEAN ECUATORIANOS............................... 23

3.4.2. EDICIONES DE LAS NORMAS DE REFERENCIA A

UTILIZARSE. .................................................................................. 23

3.4.3. CRITERIOS DE SEGURIDAD DURANTE LOS PROCESOS

DE CONSTRUCCIN EN ACERO................................................ 23

3.4.4. UNIDADES A UTILIZARSE. ........................................................... 233.4.5. REQUISITOS ADMINISTRATIVOS NO ESPECIFICADOS

EN EL PRESENTE REGLAMENTO TCNICO

PARA CONSTRUCCIN DE ESTRUCTURAS DE ACERO........... 23

3.4.6. ESPECIFICACIONES DE SOLDADURA ESTRUCTURAL

RELACIONADOS CON EL PRESENTE REGLAMENTO............... 24

3.5. REQUISITOS ESPECFICOS................................................................ 24

3.5.1. REQUISITOS DEL PERSONAL RELACIONADO CON EL

PRESENTE REGLAMENTO TCNICO. ........................................ 24


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3.5.1.1. Requisitos del Constructor de estructuras de acero. .............. 24

3.5.1.2. Responsabilidades del Constructor de estructuras de acero... 24

3.5.1.3. Requisitos del Fiscalizador de la construccin de estructuras

de acero................................................................................... 25

3.5.1.4. Responsabilidades del Fiscalizador de la construccin de

estructuras de acero. ............................................................... 25

3.5.1.5. Requisitos del personal del taller mecnico............................. 25

3.5.1.5.1. Requisitos para personal de taller mecnico (excepto

soldadura).......................................................................... 25

3.5.1.5.2. Responsabilidades del personal taller mecnico............... 26

3.5.1.5.3. Requisitos y responsabilidades del personal desoldadura........................................................................... 26

3.6. PLANOS. ............................................................................................... 31

3.6.1. FORMATOS Y ROTULADOS DE LOS PLANOS NO

ARQUITECTNICOS..................................................................... 31

3.6.2. PLANOS ESTRUCTURALES. ........................................................ 31

3.6.3. PLANOS DE CORTE...................................................................... 31

3.6.4. PLANOS DE TALLER..................................................................... 313.6.5. DETALLES DE DIBUJO. ................................................................ 32

3.6.6. INFORMACIN DEL TIPO DE CONEXIN, EN DIBUJOS DE

DETALLE, EN JUNTAS ENSAMBLADAS CON PERNOS DE

ALTA RESISTENCIA. ..................................................................... 32

3.6.7. DETALLES DE DIBUJO DE SOLDADURA. ................................... 32

3.6.8. REAS DE SOLDADURA REPRESENTADAS EN LOS

DETALLES DE DIBUJO DE SOLDADURA. ................................... 323.6.9. INFORMACIN QUE DEBE EXISTIR EN LOS PLANOS DE

TALLER. ......................................................................................... 33

3.6.10. INFORMACIN QUE DEBEN EXISTIR EN LOS PLANOS

ESTRUCTURALES......................................................................... 33

3.6.10.1. Informacin de soldaduras en los planos estructurales. .......... 33

3.6.11. INFORMACIN DE LAS SECUENCIAS DE LAS CONEXIONES

EN LOS PLANOS DE TALLER...................................................... 34

3.6.12. FIRMA DE DOCUMENTOS TCNICOS. ....................................... 34


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3.6.12.1. Firma de planos de detalle para taller (virutaje, conformado). 34

3.6.12.2. Firma de planos de detalle de taller de soldadura. .................. 34

3.6.13. PRESENTACIN DE DOCUMENTOS TCNICOS. ...................... 35

3.6.14. REPRESENTACIN EN DIBUJOS DE LOS PROCESOS DE

FABRICACIN. .............................................................................. 35

3.6.14.1. Representacin en dibujos de procesos que impliquen

operaciones de conformado y virutaje. .................................... 35

3.6.14.2. Representacin de dibujos de soldadura................................. 35

3.7. REQUISITOS GENERALES DE MATERIALES..................................... 35

3.7.1. CONFORMIDAD DE LOS MATERIALES BASE............................. 35

3.7.2. ESTRUCTURAS CONSTRUIDAS CON MIEMBROS OELEMENTOS DE ACERO NO CONFORMADOS EN FRO........... 36

3.7.2.1. Requisitos dimensionales de los perfiles estructurales

conformados en caliente.......................................................... 36

3.7.2.2. Requisitos mecnicos y qumicos de los perfiles estructurales

conformados en caliente.......................................................... 36

3.7.2.3. Requisitos de los perfiles estructurales armados a partir de

plancha. ................................................................................... 363.7.2.4. Tubera estructural................................................................... 37

3.7.2.5. Planchas.................................................................................. 37

3.7.2.6. Barras. ..................................................................................... 38

3.7.2.7. Lminas. .................................................................................. 38

3.7.2.8. Fundiciones de acero y aceros forjados. ................................. 39

3.7.2.9. Pernos. .................................................................................... 39

3.7.2.10. Tuercas.................................................................................... 393.7.2.11. Sujetadores de anclaje. ........................................................... 40

3.7.2.12. Arandelas................................................................................. 40

3.7.2.13. Arandelas compresibles de tipo traccin directa...................... 40

3.7.2.14. Barras de anclaje y barras roscadas. ...................................... 40

3.7.2.15. Sujetadores de anclaje. ........................................................... 40

3.7.3. ESTRUCTURAS DE ACERO CONFORMADAS EN FRO............. 41

3.7.3.1. Requisitos de los perfiles estructurales conformados en fro... 41

3.7.3.2. Materiales y productos conformados en fro. ........................... 41


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x

3.7.3.3. Elementos de sujecin............................................................. 42

3.7.4. PROTECCIN DEL MATERIAL BASE........................................... 43

3.7.5. SEGURIDAD EN LA SOLDADURA................................................ 43

3.7.6. MATERIALES DE APORTE Y ELECTRODOS DE SOLDADURA. 43

3.7.7. PROTECCIN DE LOS ELECTRODOS, FUNDENTES Y

MATERIALES DE APORTE DURANTE EL TRANSPORTE,

ALMACENAJE Y MANIPULACIN. ............................................... 44

3.7.8. ELECTRODOS UTILIZABLES PARA ACEROS CON

RESISTENCIA A LA CORROSIN ATMOSFRICA. ................... 45

3.7.9. SOLDADURA DE ESTRUCTURAS DE ACERO PARA

ESPESORES MAYORES O IGUALES A 3 MILMETROS. ............ 453.7.10. SOLDADURA DE ESTRUCTURAS DE ACERO PARA

ESPESORES MENORES A 4.8 MILMETROS. ............................. 45

3.7.11. SOLDADURA DE ESTRUCTURAS DE ACERO INOXIDABLE...... 45

3.8. EQUIPO DE FABRICACIN.................................................................. 45

3.9. REQUISITOS DE FABRICACIN.......................................................... 47

3.9.1. TRAZADO....................................................................................... 47

3.9.2. CONTRAFLECHA, CURVADO Y ENDEREZADO.......................... 473.9.3. CORTE. .......................................................................................... 49

3.9.3.1. Corte por cizalla....................................................................... 49

3.9.3.2. Corte trmico. .......................................................................... 50

3.9.4. APLANADO DE BORDES. ............................................................. 51

3.9.5. CONSTRUCCIONES SOLDADAS. ................................................ 51

3.9.6. CONSTRUCCIONES EMPERNADAS............................................ 52

3.9.6.1. Perforaciones con espesores del material menor o igual aldimetro nominal del perno mas 3,2 mm................................. 53

3.9.6.2. Perforaciones si el espesor del material es mayor que el

dimetro nominal del perno ms 3,2 mm................................. 54

3.9.6.3. Perforaciones en chapas de aceros templados y revenidos,

de ms de 12,7 mm de espesor. ............................................. 54

3.9.7. TAMAO Y USO DE AGUJEROS.................................................. 54

3.9.8. SEPARACIN MNIMA. ................................................................. 56

3.9.9. DISTANCIA MNIMA AL BORDE.................................................... 57


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3.9.10. MXIMAS SEPARACIN Y DISTANCIA AL BORDE. ................... 59

3.9.11. UNIONES POR CONTACTO DE BARRAS COMPRIMIDAS.......... 60

3.9.12. TOLERANCIAS DIMENSIONALES. ............................................... 60

3.9.13. TERMINACIN DE BASES DE COLUMNAS................................. 64

3.10. PINTURA. .............................................................................................. 65

3.10.1. REQUERIMIENTOS GENERALES. ............................................... 65

3.10.1.1. Preparacin de la superficie. ................................................... 65

3.10.1.2. Consideraciones Econmicas.................................................. 66

3.10.1.3. Seleccin de sistemas de pintura. ........................................... 66

3.10.1.4. Condiciones especiales. .......................................................... 67

3.10.1.4.1. Abrasin. ........................................................................... 673.10.1.4.2. Sustancias Qumicas Corrosivas....................................... 67

3.10.1.4.3. Cantidad Requerida de Pintura. ........................................ 67

3.10.1.4.4. Compatibilidad entre pinturas............................................ 76

3.10.1.4.5. Espesor del sistema de pintura. ........................................ 78

3.10.1.4.6. Factores a considerar en la proteccin por pintura de una

estructura metlica. ........................................................... 79

3.10.2. PARMETROS PARA LA SELECCIN DEL MTODO DEPINTURA. ....................................................................................... 80

3.10.2.1. Limpieza con vapor de agua, agua caliente y detergente........ 80

3.10.2.2. Lavado con agua a alta presin............................................... 80

3.10.2.3. Accin de la intemperie o meteorizado.................................... 81

3.10.2.4. Accin de la llama o flameado................................................. 81

3.10.2.5. Limpieza mediante disolventes................................................ 82

3.10.2.6. Limpieza por medio de cidos minerales................................. 823.10.2.7. Limpieza por cepillado y picareteado....................................... 82

3.10.2.8. Limpieza mediante chorreado con materiales abrasivos. ........ 83

3.10.3. REQUIISITOS ESPECFICOS........................................................ 85

3.10.3.1. Superficies Inaccesibles. ......................................................... 85

3.10.3.2. Superficies en Contacto........................................................... 85

3.10.3.3. Superficies maquinadas........................................................... 85

3.10.3.4. Superficies adyacentes a las soldaduras de obra.................... 86

3.10.3.5. Inspeccin de pintura............................................................... 86


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3.11. ARMADO EN TALLER........................................................................... 86

3.11.1. ELEMENTOS CON UNIONES EMPERNADAS.............................. 87

3.11.2. ELEMENTOS CON UNIONES SOLDADAS. .................................. 87

3.11.3. COMPROBACIN DE LA EXACTITUD. ........................................ 88

3.11.4. REALIZACIN DE LAS UNIONES................................................. 88

3.11.5. MARCAS DE IDENTIFICACIN..................................................... 88

3.12. ALMACENAMIENTO. ............................................................................ 89

3.13. TRANSPORTE....................................................................................... 89

CAPITULO IV....................................................................................................... 90

4. MONTAJE DE EDIFICACIONES DE ACERO.............................................. 904.1. OBJETIVOS........................................................................................... 90

4.2. INTRODUCCIN ................................................................................... 90

4.3. FLUJOGRAMA DEL PROCESO DE MONTAJE.................................... 91

4.4. REQUISITOS Y RESPONSABILIDAD ES DEL PERSONAL

DE MONTAJE........................................................................................ 92

4.4.1. REQUISITOS DEL DISEADOR DE ESTRUCTURAS DE

ACERO. .......................................................................................... 924.4.2. RESPONSABILIDADES DEL DISEADOR DE ESTRUCTURAS

DE ACERO. .................................................................................... 92

4.4.3. REQUISITOS DEL MONTADOR DE ESTRUCTURAS DE

ACERO........................................................................................... 93

4.4.4. RESPONSABILIDAD DEL MONTADOR DE ESTRUCTURAS DE

ACERO........................................................................................... 93

4.4.5. REQUISITOS DE OPERARIOS PARA MONTAJE......................... 934.4.6. RESPONSABILIDADES DE OPERARIOS PARA MONTAJE. ....... 94

4.5. EQUIPO UTILIZADO EN EL MONTAJE................................................ 94

4.6. PLANOS. ............................................................................................... 96

4.6.1. FORMATOS.................................................................................... 96

4.6.2. INFORMACIN EN LOS PLANOS DE MONTAJE EN OBRA....... 96

4.6.3. PLANOS AS BUILT ..................................................................... 96

4.6.4. ENTREGA DE PLANOS DE MONTAJE ......................................... 96

4.7. MONTAJE.............................................................................................. 97


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xiii

4.7.1. CRONOGRAMA DE ACTIVIDADES............................................... 98

4.7.2. TRANSPORTE ............................................................................... 98

4.7.3. ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA. ............................................ 99

4.7.4. MANIPULACIN............................................................................. 99

4.7.5. ALINEADO DE BASES DE COLUMNAS........................................ 99

4.7.6. ARRIOSTRAMIENTO. .................................................................. 100

4.7.7. ALINEACIN DE LA ESTRUCTURA. .......................................... 101

4.7.8. ACEPTABILIDAD DE LA POSICIN Y ALINEACIN.................. 101

4.7.9. AJUSTE DE UNIONES DE COLUMNAS COMPRIMIDAS Y

PLACAS BASE. ............................................................................ 101

4.7.10. SOLDADURAS DE OBRA............................................................ 1024.7.11. PINTURA DE OBRA..................................................................... 103

4.7.12. UNIONES DE OBRA .................................................................... 103

4.7.13. LIMPIEZA FINAL .......................................................................... 104

4.8. TOLERANCIAS DE LA ESTRUCTURA. .............................................. 104

4.8.1. DIMENSIONES GENERALES...................................................... 104

4.8.2. PUNTOS Y LNEAS DE TRABAJO. ............................................. 104

4.8.3. POSICIN Y ALINEACIN. ......................................................... 1054.8.3.1. Columnas............................................................................... 105

4.8.3.2. Otros miembros conectados a columnas............................... 106

4.8.3.3. Tolerancias de alineacin para miembros con juntas de

campo.................................................................................... 107

4.9. SEGURIDAD EN EL MONTAJE. ......................................................... 108

4.9.1. PLAN DE MINIMIZACIN DE IMPACTOS................................... 108

4.9.1.1. Proteccin del aire ................................................................. 1084.9.1.2. Proteccin contra el ruido ...................................................... 109

4.9.1.3. Proteccin del agua.............................................................. 110

4.9.1.4. Proteccin de los suelos........................................................ 111

4.9.1.5. Proteccin de la comunidad.................................................. 112

4.9.1.6. Proteccin de la flora, la fauna y los ecosistemas ................. 113

4.9.1.7. Demarcacin y sealizacin .................................................. 113

4.9.2. PLAN DE GESTIN DE LOS RESIDUOS.................................... 115

4.9.3. PLAN DE SEGURIDAD INDUSTRIAL.......................................... 117


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xiv

4.9.3.1. Equipo de seguridad personal ............................................... 117

4.9.3.2. Medidas para la ejecucin de labores de montaje................. 119

CAPITULO V...................................................................................................... 120

5. TALLER TIPO ............................................................................................. 120

5.1. OBJETIVOS......................................................................................... 120

5.2. INTRODUCCIN. ................................................................................ 120

5.3. PLANOS DEL TALLER TIPO............................................................... 120

5.4. REQUISITOS MINIMOS DE UN TALLER TIPO .................................. 121

5.4.1. TALLERES DEDICADOS A LA FABRICACIN DE PEQUEAS

Y MEDIANAS ESTRUCTURAS METLICAS DE ACERO........... 1215.4.1.1. Requisitos Generales. ........................................................... 121

5.4.1.1.1. Los talleres debern contar con las siguientes reas:..... 121

5.4.1.1.2. Contar con servicios bsicos. .......................................... 123

5.4.1.2. Requisitos especficos. .......................................................... 123

5.4.1.3. Personal para el Taller Tipo................................................... 125

5.5. COSTOS DE LA INVERSIN PARA EL TALLER TIPO...................... 126

5.6. COSTO DE PROPIEDAD. ................................................................... 1285.6.1. INVERSIN.................................................................................. 128

5.6.2. INTERS, SEGUROS E IMPUESTOS ........................................ 129

5.7. COSTO DE OPERACION.................................................................... 130

5.8. COSTO DE MANTENIMIENTO ........................................................... 132

5.9. CONSERVACION Y BODEGAS.......................................................... 133

5.10. COSTOS UNITARIOS ......................................................................... 133

5.10.1. RENDIMIENTO............................................................................. 1335.11. ANALISIS DE COSTOS UNITARIOS ................................................. 134

5.11.1. RESUMEN DE COSTOS.............................................................. 134

5.12. COSTOS DE MANO DE OBRA ........................................................... 135

5.13. ANALISIS POR RUBRO ...................................................................... 136


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xv

CAPITULO VI..................................................................................................... 146

6. ANALISIS EN LA FABRICACION Y MONTAJE DEL EDIFICIO TIPO. ...... 146

6.1. OBJETIVOS:........................................................................................ 146

6.2. INTRODUCCIN. ................................................................................ 146

6.3. DESCRIPCION DEL PROYECTO ....................................................... 146

6.4. PARAMETROS ESTRUCTURALES.................................................... 148

6.5. PLANIFICACION URBANA.................................................................. 149

6.5.1. ORDENANZAS DE GESTIN URBANA TERRITORIAL ............. 149

6.5.2. DISPOSICIONES MUNICIPALES ................................................ 150

6.6. ELEMENTOS ESTRUCTURALES DEL EDIFICIO TIPO..................... 151

6.7. FABRICACION DE LA ESTRUCTURA TIPO ...................................... 1526.7.1. RESPONSABLE DEL PROCESO. ............................................... 153

6.7.2. FORMATOS PARA FABRICACIN E INPECCIN DE LOS

ELEMENTOS ESTRUCTURALES, PLANOS DE TALLER Y SUS

RESPECTIVOS WPS. .................................................................. 157

6.8. MONTAJE DE LA ESTRUCTURA TIPO.............................................. 167

6.8.1. RESPONSABLE DEL PROCESO. ............................................... 167

6.8.2. FORMATOS PARA MONTAJE E INPECCIN DE LOSELEMENTOS ESTRUCTURALES, PLANOS DE MONTAJE Y

SUS RESPECTIVOS WPS........................................................... 169

CAPITULO VII.................................................................................................... 178

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ..................................................... 178

CONCLUSIONES........................................................................................... 178

RECOMENDACIONES:.................................................................................. 180BIBLIOGRAFA............................................................................................... 182


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INDICE DE TABLAS

Tabla 2.1 Para el ASD, las siguientes son combinaciones tpicamente usadas... 15

Tabla 2.2 Para la Norma LRFD se tiene las siguientes cargas combinadas........ 16

Tabla 3.1.- Normas correspondientes a los electrodos y/o materiales de aporte

o fundentes........................................................................................ 44

Tabla 3.2 Contraflecha de vigas roladas . ........................................................... 48

Tabla 3.3 Tamao mximo de los agujeros para remaches y pernos . ................ 56

Tabla 3.4 Valores del adicional de distancia al borde C2, (mm) ........................ 58

Tabla 3.5 Distancia Mnima al Borde, (a) (mm.) (Centro del agujero normal (b)

al Borde de la parte conectada) ........................................................ 58

Tabla 3.6 Tolerancias dimensionales de longitud................................................. 63

Tabla 3.7 Tolerancia en los agujeros .................................................................. 64

Tabla 3.8 Tolerancias dimensionales de soldadura. ........................................... 64

Tabla 3.9 Contenido de slidos de las pinturas por volumen, en porcentaje. ...... 68

Tabla 3.10 Sistemas de Pintura .......................................................................... 69

Tabla 3.11 Especificaciones para el tratamiento previo . .................................... 71

Tabla 3.12 Especificaciones para la preparacin de superficies......................... 72

Tabla 3.13 Pinturas segn especificacin Norma SSPC ..................................... 73

Tabla 3.14 Resistencia Qumica de los Materiales de Recubrimiento ................. 74

Tabla 3.15 Compatibilidad entre pinturas . .......................................................... 77

Tabla 3.16 Agresividad del clima con el tipo de pintura. ..................................... 79

Tabla 3.17 Presiones para la limpieza con agua.................................................. 81

Tabla 3.18 Durabilidad del sistema de pintura en funcin del mtodo seguido

para la preparacin de la superficie de acero ................................... 84

Tabla 5.1 Caractersticas de la maquinaria. ....................................................... 124Tabla 5.2 Personal del taller tipo. ....................................................................... 126

Tabla 5.3 Costos de inversin. ........................................................................... 126

Tabla 5.4 Factor demanda de combustibles....................................................... 130

Tabla 5.5 Factor f segn tipo de lubricante ........................................................ 131

Tabla 5.6 Costo horario y equipos de maquinaria. ............................................. 134

Tabla 5.7 Costos de mano de obra. .................................................................. 135

Tabla 6.1 Cuadro de reas ................................................................................ 147Tabla 6.2 Especificaciones Tcnicas ................................................................ 148


17/271

xvii

Tabla A.2.1 Pruebas de Adherencia para Pinturas mediante corte en X. ......... 214

Tabla A.2.2 Pruebas de Adherencia para Pinturas mediante cortes

perpendiculares.................................................................................................. 215

NDICE DE FIGURAS

Figura 1.1 Estructura Metlica............................................................................... 4

Figura 1.2 Clases de perfiles................................................................................ 5

Figura 1.3 Partes del perfil I ................................................................................... 6

Figura. 2.1 Determinacin de la carga de sismo en una estructura. ................... 14Figura. 3.1 Mquinas de perforacin y soldadura. .............................................. 46

Figura. 3.2 Mquinas elctricas manuales. ......................................................... 46

Figura. 3.3 Mquinas de elevacin y carga . ....................................................... 47

Figura 3.4 Unin Columna viga soldadas............................................................. 51

Figura 3.5 Unin de columnas soldadas .............................................................. 52

Figura 3.6 Unin de Vigas empernadas ............................................................... 53

Figura 3.7 Unin de columnas empernadas........................................................ 53

Figura 3.8 Separacin entre centros de agujeros................................................ 57

Figura 3.9 Vida media del recubrimiento de pintura en funcin del espesor.

Pinturas al aceite y alqudicas . ............................................................................ 78

Figura 3.10 Superficies adyacentes a la soldadura.............................................. 86

Figura 3.11 Marcador metlico............................................................................ 89

Figura. 4.1 Mquinas elctricas manuales. ......................................................... 94

Figura. 4.2 Mquinas de elevacin y carga . ....................................................... 95

Figura. 4.3 Andamios y equipo de proteccin. .................................................... 95

Figura 4.4 Colocacin de columnas y vigas ......................................................... 97

Figura 4.5 Alineacin de las columnas.............................................................. 100

Figura 4.6 Columna Soldada con la placa base. ................................................ 102

Figura 4.7 Pintura en obra de las columnas....................................................... 103

Figura 4.8 Tolerancias de alineacin para miembros con empalmes en campo 107

Figura 4.9 Equipos de Seguridad...................................................................... 118

Figura 5.1 Esquema del Taller Tipo. ................................................................. 125


18/271

xviii

Figura 6.1 Elementos Estructurales. .................................................................. 151

Figura 6.2 Elementos Estructurales. .................................................................. 152

Figura 6.3 Proceso de Corte. ............................................................................. 154

Figura 6.4 Proceso de Armado........................................................................... 155

Figura 6.5 Proceso de Pintura............................................................................ 156

Figura 6.6 Proceso de Bodegaje........................................................................ 156

Figura A 2.1....................................................................................................... 215

Figura A 2.2....................................................................................................... 216

Figura A 2.3....................................................................................................... 218

Figura A 2.4....................................................................................................... 218

Figura A 2.5....................................................................................................... 219Figura A 2.6....................................................................................................... 219

Figura A 8.1....................................................................................................... 237

Figura A 8.2....................................................................................................... 238

Figura A 8.3....................................................................................................... 239

Figura A 8.4....................................................................................................... 240

Figura A 8.5....................................................................................................... 241

Figura A 8.6....................................................................................................... 242Figura A 8.7....................................................................................................... 243


19/271

xix

INDICE DE ANEXOS.

ANEXOS ............................................................................................................ 184

ANEXO 1........................................................................................................... 185

A 1. 1 EQUIVALENCIAS DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES DE LA

NORMA ASTM CON LAS NORMAS JIS, DIN, ISO, AFNOR,

UNI............................................................................................... 186

A 1.1.1 ESPECIFICACIONES ASTM APLICABLES PARA VARIOS

PERFILES ESTRUCTURALES. ............................................ 187

A 1.1.2 ESPECIFICACIONES ASTM APLICABLES PARA PLACAS Y

BARRAS................................................................................ 190

A 1.1.3 ESPECIFICACIONES ASTM APLICABLES PARA VARIOS

TIPOS DE PERNOS ESTRUCTURALES............................. 197

A 1.1.3.1 Pernos en el Sistema Ingles. ................................................ 198

A 1.1.3.2 Sistema Internacional (SI)..................................................... 202

A 1. 2 SIMILITUD DEL ACERO ASTM A36 SEGN DIPAC Y AISC.......... 206

ANEXO 2........................................................................................................... 212

A 2. 1 METODOS PARA MEDIR LA ADHERENCIA DE LA PINTURA,

PARAMETROS DE COMPARACION, NORMAS ASTM D 3359,

ASTM D 454. ................................................................................ 212

A 2.1.1 METODOS PARA MEDIR LA ADHERENCIA DE LA PINTURA

A UN SUSTRATO.................................................................. 213

A 2.1.2 INSPECCION DE LA PREPARACION DE LA SUPERFICIE...... 217A 2.1.3 COMPARACION VISUAL DE LA SUPERFICIE PREPARADA.. 218

ANEXO 3........................................................................................................... 220

A 3.1 PLANOS DE DISTRIBUCIN DE AREAS......................................... 220

A 3.2 PLANOS CIVILES.............................................................................. 220

A 3.3 PLANOS ESTRUCTURALES............................................................ 220

A 3.4 PLANOS ELCTRICOS. ................................................................... 220A 3.5 PLANOS 3D....................................................................................... 220


20/271

xx

ANEXO 4........................................................................................................... 221

A 4.1 PROFORMAS DE COSTO DE MAQUINARIA, TERRENO Y LUZ. ... 222

ANEXO 5........................................................................................................... 223

A 5.1 ANLISIS DE COSTO HORA DE MAQUINARIA. ............................. 224

ANEXO 6........................................................................................................... 231

A 6.1 FORMATO PARA LA FABRICACIN E INSPECCIN..................... 232

A 6.2 FORMATO PARA EL MONTAJE E INSPECCIN. ........................... 233

A 6.3 FORMATO ESPECIFICACIN DEL PROCEDIMIENTO DESOLDADURA (WPS).................................................................... 234

ANEXO 7........................................................................................................... 235

A 7.1 CALCULO DE CARGAS DEL EDIFICIO TIPO.................................. 235

ANEXO 8........................................................................................................... 236

8. FOTOS DEL EDIFICIO ANALIZADO................................................... 236A 8.1 SOLDADURA DE NERVIO CON LA COLUMNA............................... 236

A 8.2 ALINEACIN DE LAS COLUMNAS. ................................................. 237

A 8.3 INGENIERO CONSTRUCTOR INSPECCIONANDO. ....................... 238

A 8.4 PROCESO DE SOLDADURA DE NERVIO CON VIGA PRINCIPAL. 239

A 8.5 VISTA DE NERVIOS, VIGAS Y COLUMNAS EN TODA MAGNITUD

DE LA PLANTA 2.......................................................................... 240

A 8.6 VISTA FACHADA FRONTAL............................................................. 241A 8.7 COLOCACIN DE COLUMNAS PLANTA 3...................................... 242

ANEXO 9........................................................................................................... 243

A 9.1 PLANOS DEL EDIFICIO ANALIZADO .................................................. 244


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xxi

SIMBOLOGIA

AISC.-American institute of steel construction

AISI.-American iron and steel institute

ASTM.- American Society of Testing Materials.

AWS.- American Welding Society

BBC.- Basic Building Code

DC + .- Polaridad Inversa

DC - .- Polaridad Directa.

FCAW.-Soldadura por arco con ncleo de fundente.

HSLA.-Aceros de alta resistencia y baja aleacin.

MAG.-Soldadura por arco elctrico de metal y gas activo.

NBC.-National Building Code

NTE.-Normas Tcnicas Ecuatorianas.

RTFMEA.- Reglamento Tcnico para la Fabricacin y Montaje de Edificaciones de

SMAW.-Soldadura por arco elctrico con electrodo revestido.

SSPC.- Steel Structures Painting Council

UBC.-Uniform Building Code


22/271

xxii

RESUMEN

En el capitulo I se tiene una introduccin a las estructuras metlicas, en el cual sehabla del aparecimiento de las edificaciones de acero, como la gran obra

construida en Francia como la Torre Eiffel, al ver el surgimiento de las

edificaciones de acero en los dems pases sin exceptuar el Ecuador hace su

aparecimiento en el ao 1982 y a partir de aquella fecha se ve un crecimiento en

dicha rea. Adems se describe las diferentes partes y clasificacin de los perfiles,

tambin se describe ventajas y desventajas de las estructuras de acero y como

referencia a todo ello nos basaremos en las normas descritas en el captulo uno.

En el captulo 2 se presenta los mtodos de diseo establecidos por la AISC, los

cuales manejan los diferentes tipos de cargas que actan en las estructuras

metlicas, la combinacin entre ellas, los tipos de elementos estructurales,

mtodos de conexiones entre los diferentes componentes de las edificaciones y

por ltimo se tiene la clasificacin de las edificaciones de acero.

En el captulo 3 tenemos los requisitos y responsabilidades de personal de

fabricacin de edificaciones de acero, requerimientos de materiales al momento

de ser adquiridos, firma de documentos tcnicos, procesos de fabricacin y las

tolerancias que deben cumplir como tambin el proceso de pintura y las normas

aplicables, sin descartar las diferentes etapas propias de la produccin de los

elementos estructurales.

A continuacin en el captulo 4 se presenta los requisitos y responsabilidades del

personal de montaje, planos, tolerancias que cumplirn los elementos

estructurales con el presente reglamento tcnico as como la seguridad que

debern practicar todas las partes involucradas en las diferentes etapas de este

proceso. Adems se describen los diferentes equipos y maquinaria utilizados en

obra y el manejo de lubricantes que deben tenerse en cuenta para precautelar el

medio ambiente.


23/271

xxiii

En el Captulo 5 se describe un taller tipo para la fabricacin de edificaciones de

acero para lo cual se establece los requisitos mnimos que debe cumplir y los

costos que involucrara poner en marcha dicho taller, como son los bienes races,

maquinaria, personal etc. Se elabor planos estructurales, elctricos, civiles para

el taller. Se realiz un anlisis de costo hora de la maquinaria para determinara el

costo unitario de cada elemento estructural como columna, viga, etc, que se

fabricarn en el taller tipo.

En el capitulo 6, en base a los captulos anteriores se analiz una estructura tipo

la cual consta de 5 niveles, el anlisis consisti en detallar un proceso de

fabricacin para cada elemento estructural mediante la utilizacin de formatos defabricacin inspeccin, planos de taller, WPS, en el caso de montaje se evalu

de la misma manera.

En los captulos finales se presenta las respectivas conclusiones y

recomendaciones obtenidas de la elaboracin del presente proyecto de titulacin,

bibliografa y anexos utilizados.


24/271

xxiv

PRESENTACION

El Ecuador es un pas que para su desarrollo necesita tratar con variablescomo la globalizacin, la apertura econmica y los acuerdos de integracin

regionales, por esta razn es importante comprender el rol que deben

desempear tanto el estado y la actividad privada, los cuales deben compartir

solidariamente el esfuerzo y los beneficios de establecer bases comunes de sana

y clara competencia, dado que los reglamentos de seguridad estructural son, en

definitiva, un acuerdo social sobre el nivel o grado de seguridad que la sociedad

est dispuesta a aceptar y exigir.

Con el presente proyecto de titulacin se ha decidido encarar la composicin

de un reglamento sobre la base de lineamientos internacionales de reconocido

prestigio con el objetivo prioritario de:

Asegurar la insercin de la ingeniera Ecuatoriana en los procesos de integracin

econmica y tecnolgica.

Privilegiar e interpretar la opinin de los usuarios, verdaderos destinatarios de

los reglamentos, con el fin de asegurar su aceptacin y difusin en todos los

mbitos de la industria de la construccin.

Facilitar el fluido intercambio de servicios de ingeniera y construccin.

Propiciar una efectiva integracin de las diferentes regiones de nuestro pas, a

travs de la armonizacin y unificacin de los requerimientos mnimos de

seguridad, calidad y durabilidad a exigir a nivel nacional, provincial, municipal, en

los pliegos de especificaciones tcnicas, etc.

Garantizar un nivel adecuado de seguridad de las personas y de los bienes,

mediante la calidad, durabilidad de las obras pblicas y privadas y de confiabilidad

de las inversiones que se realicen en infraestructura.


25/271

xxv

Este proyecto de titulacin adopta como lineamiento internacional la

especificacin norteamericana Load and Resistance Factor Design Specification

for Structural Steel Buildings del American Institute of Steel Construction (LRFD-

AISC) versin mtrica de 1994.

El criterio general sustentado ha sido el de mantener la mayor fidelidad a la

especificacin base, dado que la misma es el resultado de numerosos y

calificados estudios, investigaciones y ensayos, y ha demostrado buenos

resultados en los aos de aplicacin que lleva en los pases donde se encuentra

en vigencia.


26/271

xxvi

ALCANCE

El presente Reglamento Tcnico instaura los requisitos que deben cumplirlas actividades, materiales, elementos, equipos, personas naturales y jurdicas,

que intervienen en las siguientes actividades y sus respectivos componentes

involucrados:

Fabricacin y montaje de miembros estructurales de acero, para edificios,

galpones, naves industriales, coliseos todas las dems estructuras fabricadas,

con perfiles, planchas, lminas, etc.

En este reglamento no se abarca lo concerniente a tanques y recipientes de

presin.

Este Reglamento no es de aplicacin para puentes carreteros o ferroviarios,

tensoestructuras, construcciones hidrulicas de acero, torres especiales,

Construcciones sometidas a temperaturas inferiores a -20C o superiores a

100 C, o toda estructura especial de acero para la que exista vigente algn

Reglamento particular.


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1

CAPITULO I

1. INTRODUCCIN A LAS ESTRUCTURAS METLICAS.

1.1. ANTECEDENTES.

Es indudable que la historia de la construccin es tan antigua como el

hombre, las primeras viviendas que utilizaban apenas se diferencian de las que

empleaban los animales. Poco a poco su inteligencia superior y la cambiante

condicin de clima le obligaron casi instintivamente a mejorar su vivienda.

A travs de los siglos el hombre ha investigado sobre los materiales de

construccin buscando cada vez, un ms verstil que el anterior. El aparecimiento

de la SIDERURGIA, la mejora en las tcnicas de fabricacin y construccin y el

desarrollo de la soldadura han permitido que el acero se constituya en el principal

material utilizado en las construcciones debido a la alta resistencia que este

presenta en relacin a otro tipo de materiales.

El uso de hierro en la construccin se remonta a los tiempos de la Antigua

Grecia; se han encontrado algunos templos donde ya se utilizaban vigas de hierro

forjado. En la Edad Media se empleaban elementos de hierro en las naves

laterales de las catedrales. Pero, en verdad, comienza a usarse el hierro como

elemento estructural en el siglo XVIII; en 1706 se fabrican en Inglaterra las

columnas de fundicin de hierro para la construccin de la Cmara de los

Comunes en Londres.

El hierro irrumpe en el siglo XIX dando nacimiento a una nueva arquitectura,

se erige en protagonista a partir de la Revolucin Industrial, llegando a su auge

con la produccin estandarizada de piezas. Aparece el perfil "doble T" en 1836,

reemplazando a la madera y revoluciona la industria de la construccin creando

las bases de la fabricacin de piezas en serie.


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2

Existen tres obras significativas del siglo XIX exponentes de esa revolucin.

La primera es el Palacio de Cristal, de Joseph Paxton, construida en Londres en

1851 para la Exposicin Universal; esta obra representa un hito al resolver

estructuralmente y mediante procesos de prefabricacin el armado y desarmado,

y establece una relacin novedosa entre los medios tcnicos y los fines

expresivos del edificio. En su concepcin establece de manera premonitoria la

utilizacin del vidrio como piel principal de sus fachadas.

En esa Exposicin de Pars de 1889, el ingeniero Ch. Duter presenta su

diseo la Calerie des Machine, un edificio que descubre las ventajas plsticas del

metal con una estructura ligera y mnima que permite alcanzar grandes luces con

una transparencia nunca lograda antes.

Otra obra ejecutada con hierro, protagonista que renueva y modifica

formalmente la arquitectura antes de despuntar el siglo XX es la famosa Torre

Eiffel, construida en el ao 1889, pero es en el ao 1956 , con la construccin

latinoamericana en Mxico que se coge absoluta confianza en este tipo deconstrucciones en regiones altamente ssmicas ya que esta estructura es la que

menos dao sufri durante el temblor de 1957 ocurrido en Mxico.

El metal en la construccin precede al hormign; estas construcciones

posean autonoma propia complementndose con materiales ptreos, cermicos,

cales, etc. Con la aparicin del concreto, nace esta asociacin con el metal dando

lugar al hormign armado.

Todas las estructuras metlicas requieren de cimentaciones de hormign, y

usualmente se ejecutan losas, forjados, en este material. Actualmente el uso del

acero se asocia a edificios con caractersticas singulares ya sea por su diseo

como por la magnitud de luces a cubrir, de altura o en construcciones deportivas

(estadios) o plantas industriales. En el Ecuador este tipo de edificios en base a

estructuras de acero son introducidos por el ao 1982 y por su rapidez deconstruccin estn siendo preferidas frente a los edificios convencionales.


29/271

3

Las Estructuras Metlicas constituyen un sistema constructivo muy difundido

en varios pases, cuyo empleo suele crecer en funcin de la industrializacin

alcanzada en la regin o pas donde se utiliza. Se lo elige por sus ventajas en

plazos de obra, relacin coste de mano de obra coste de materiales,

financiacin, etc.

Las estructuras metlicas poseen una gran capacidad resistente por el

empleo de acero. Esto le confiere la posibilidad de lograr soluciones de gran

envergadura, como cubrir grandes luces, cargas importantes. Al ser sus piezas

prefabricadas, y con medios de unin de gran flexibilidad, se acortan los plazos de

obra significativamente.

La estructura caracterstica es la de entramados con nudos articulados, con

vigas simplemente apoyadas o continuas, con complementos singulares de

celosa para arriostrar el conjunto.

En algunos casos particulares se emplean esquemas de nudos rgidos, pues

la reduccin de material conlleva un mayor coste unitario y plazos y controles deejecucin ms amplios. Las soluciones de nudos rgidos cada vez van

emplendose ms conforme la tecnificacin avanza, y el empleo de tornillera

para uniones, combinados a veces con resinas.

1.2. COMPONENTES DE LA ESTRUCTURA DE ACERO.

Las estructuras de acero para edificios de varios pisos se los hace en base aentramados de acero apoyados sobre columnas de acero, este tipo de estructura

puede montarse hasta grandes alturas a menudo es mencionado como

construccin de vigas y columnas o como sistemas de prticos rgidos.

En la construccin en base a prticos rgidos, la estructura consiste

usualmente de columnas espaciadas a 5, 6, 7.5, y 9.5 m. vigas principales y vigas

secundarias armadas entre s en ambas direcciones, en cada nivel de piso los

diferentes elementos y el mtodo comn de arreglo se muestran en la figura 1.1.


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4

El sistema de piso consiste en una losa de hormign usualmente de 5 a 6.5

cm de espesor (reforzada mediante malla electrosoldada), que descansa sobre un

tablero metlico el cual se apoya sobre vigas de acero que se colocan en sentido

perpendicular a las trabes principales. La placa base se sueldan directamente a la

columna y se conectan a la cimentacin mediante pernos de anclaje.

1.2.1. ELEMENTOS DE LA ESTRUCTURA DE ACERO.

Dentro de los elementos que componen la estructura de acero se

encuentran, las columnas, viguetas, placa base, arriostramientos, vigas tipo I,

vigas de alma abierta, nervios, malla electrosoldada, losa de hormign, deck .

Figura 1.1 Estructura Metlica


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5

1.3. FORMA DE PERFILES UTILIZADOS EN LA ESTRUCTURA.

En la produccin de perfiles, los lingotes de acero se laminan para formarplacas de anchos y espesores variables de diversos perfiles estructurales barras

redondas, cuadradas, rectangulares, y tubos, las formas de los perfiles que se

pueden utilizar para los elementos del esqueleto o estructura de acero se

describen en la figura 1.2

Figura 1.2 Clases de perfiles.

En el mercado ecuatoriano existen perfiles estructurales I laminados de

dimensiones pequeas, por esta razn nicamente se usan perfiles armados,

tanto I como tubulares cuadrados.

Para columnas se puede usar secciones I o tubular cuadrado, donde se

utiliza lo ltimo es costumbre rellenarlos de hormign y varilla. Las vigas en su

generalidad se las utiliza con secciones tipo I.

Los parmetros de longitud y nomenclatura del perfil tipo en el manual

AISC son los siguientes como se muestra en la figura 1.3.


32/271

6

Figura 1.3 Partes del perfil I

1.4. NORMAS Y CDIGOS DE DISEO ESTRUCTURAL.

Los cdigos de diseo estructural son manuales que nos dan requerimientos

que deben cumplir los diferentes elementos de una estructura para asegurar que

estos bajo la accin de diferentes estados de carga no sufran ni produzcan un

colapso de la estructura que forman. Estos requerimientos son productos de la

experiencia e investigacin de ingenieros durante muchos aos analizando las

diversas fallas que han sufrido los miembros estructurales.

En general, los pases productores de acero como los EEUU, Alemania,

Inglaterra, Japn, etc., tienen sus propios cdigos y normas. Los pases no

productores adoptan el cdigo que ms se asemejas a sus condiciones de clima,

viento, sismo o segn de donde provenga el acero estructural.

En la siguiente lista se presentan varios cdigos de diseo americanos que

se pueden usar:

Uniform Building Code (UBC), of the international conference of building

officials, California

National Building Code (NBC), publicado por la American InsurenceAssociation, New York.


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7

Basic Building Code (BBC), Building officials and code administrators

international, California.

American institute of steel construction (AISC), contiene adems las

especificaciones para construccin en acero, las especificaciones de la

American Welding Society (AWS) a travs del Structural Welding Code

(AWS D1.1), para la soldadura.

American iron and steel institute (AISI)

Washington. Publica varias especificaciones para el uso de los productos

de acero laminados en fro.

American weilding society (AWS), contiene normas para construcciones

soldadas.

Las especificaciones para el diseo, fabricacin y montaje de edificios del

manual AISC, los requerimientos para el producto de acero laminado en fro del

manual AISI y las normas de cdigo Ecuatoriano de la construccin son las que

se usan en nuestro pas.

Las normas usadas para materiales estructurales son las correspondientes a

la American Society for Testing and Materials (ASTM).

1.5. VENTAJAS DE LAS ESTRUCTURAS DE ACERO.

Construcciones a realizar en tiempos reducidos de ejecucin.

Construcciones en zonas muy congestionadas como centros urbanos o

industriales en los que se prevean accesos y acopios dificultosos.

Edificios con probabilidad de crecimiento y cambios de funcin o de cargas.

Edificios en terrenos deficientes donde son previsibles asientos diferenciales

apreciables; en estos casos se prefiere los entramados con nudos

articulados.

Construcciones donde existen grandes espacios libres, por ejemplo: locales

pblicos, salones.


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8

1.6. DONDE NO CONSTRUIR ESTRUCTURAS METLICAS.

No est recomendado el uso de estructuras metlicas en los siguientes casos:

Edificaciones con grandes acciones dinmicas.

Edificios ubicados en zonas de atmsfera agresiva, como marinas, o centros

industriales, donde no resulta favorable su construccin.

Edificios donde existe gran preponderancia de la carga del fuego, por

ejemplo almacenes, laboratorios, etc.

1.7. COMPORTAMIENTO ESTRUCTURAL.

Estas estructuras cumplen con los mismos condicionantes que las

estructuras de hormign, es decir, que deben estar diseadas para resistir

acciones verticales y horizontales.

En el caso de estructuras de nudos rgidos, situacin no muy frecuente, las

soluciones generales a fin de resistir las cargas horizontales, sern las mismas

que para Estructuras de Hormign Armado.

Pero si se trata de estructuras articuladas, tal es el caso normal en

estructuras metlicas, se hace necesario rigidizar la estructura a travs de

triangulaciones (llamadas cruces de San Andrs), o empleando pantallas

adicionales de hormign armado.

Las barras de las estructuras metlicas trabajan a diferentes esfuerzos de

compresin y flexin.


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9

1.7.1. SOLUCIONES.

A fin de rigidizar la estructura, se procede a la triangulacin, reservando las

pantallas para los ncleos interiores pertenecientes a cajas de escaleras yascensores.

Como es natural, la importancia de las acciones horizontales aumenta con la

altura del edificio, ya que se originan fundamentalmente por la accin del viento, y

es precisamente en edificios de gran altura donde se pueden lograr las soluciones

ms interesantes.

Las estructuras metlicas se realizan con la utilizacin de barras, elaboradas

industrialmente y cuyos perfiles responden a diferentes tipos, por ejemplo: perfil T,

perfil doble T, de seccin redonda, o cuadrada, etc.

Existen piezas metlicas especiales, de diferentes tipos que sirven como

Medios de Unin de los perfiles.

Con estos elementos mencionados, combinados y en disposiciones

determinadas de acuerdo al caso especfico, existe una variada gama de

posibilidades de diseo para estructuras metlicas.


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10

CAPITULO II

2. FUNDAMENTOS TERICOS.

2.1. OBJETIVOS.

Dar a conocer los mtodos de diseo para el dimensionamiento de

componentes estructurales con los que trabaja el presente reglamento

tcnico.

Definir los estados de carga y combinacin de estos, a los cuales esta

sujeta una estructura segn los mtodos de diseo citados.

Clasificar las estructuras metlicas en funcin de su complejidad de diseo y

construccin.

2.2. INTRODUCCIN.

Las normas, cdigos, especificaciones, reglamentos y otros documentos

elaborados por los pases industrializados han sido el resultado de numerosos y

calificados estudios, investigaciones y ensayos; llevan varios aos de utilizacin

con buenos resultados, cave mencionar que no se disponen en el pas de medios

para hacer investigaciones y ensayos equivalentes a los realizados para la

elaboracin de dichos documentos base.

2.3. MTODOS DE DISEO.

2.3.1. MTODO DE DISEO ASD (ALLOWABLE STREGTH DESIGN)

MTODO DE DISEO POR ESFUERZO ADMISIBLE.

Mtodo de dimensionamiento de componentes estructurales (barras,

uniones, etc.) por el cual el cmputo de esfuerzos producidos en los elementos

por las combinaciones de carga no exceda el esfuerzo admisible especificado.


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11

2.3.2. MTODO DE DISEO LRFD (LOAD AND RESISTANCE FACTOR

DESIGN) - MTODO DE DISEO DE FACTORES DE CARGA Y DE

RESISTENCIA.

Mtodo de dimensionamiento de componentes estructurales (barras,

uniones, etc.) por el cual ningn estado lmite pertinente es superado cuando la

estructura es sometida a todas las combinaciones de acciones apropiadas.

2.3.3. RELACIN ENTRE LOS MTODOS DE DISEO LRFD Y ASD.

El Mtodo de Factores de Carga y Resistencia da como resultado

estructuras que no difieren mucho de las que resultan por el mtodo de esfuerzos

admisibles, puesto que aqul fue evaluado con proyectos representativos

desarrollados con dicho mtodo. La innovacin principal es la utilizacin de un

modelo matemtico probabilstico para la determinacin de los factores de carga y

de resistencia. Ello hizo posible dar un valor adecuado a la exactitud con la que se

determinan las diferentes cargas y resistencias. Tambin provee una metodologa

racional para la transferencia de los resultados de ensayos a las especificacionesde proyecto.

Se obtiene as un procedimiento de proyecto mas racional que permite una

mayor uniformidad en la confiabilidad de las distintas partes de la estructura.

2.4. ESTUDIO DE CARGAS.

Las cargas son fuerzas que actan o pueden actuar sobre una estructura,

con el propsito de predecir el comportamiento resultante de la estructura, las

cargas o influencia externas, incluyendo las fuerzas, los desplazamientos

consecuentes y los asentamientos de los apoyos, se suponen conocidos.

Estas influencias estn especificadas en normas, por ejemplo: en los

cdigos de la construccin, en los cdigos de prcticas recomendadas o en las

especificaciones del propietario, o pueden determinarse por criterios de ingeniera.


38/271

12

2.5. TIPOS DE CARGAS.

Las cargas se dividen en dos tipos generales: carga muerta, la cual es el

peso de la estructura, incluyendo todos sus componentes permanentes, y cargaviva, que comprende todas las dems cargas aplicadas sobre la estructura como

son: cargas de viento, nieve, ssmicas, etc.

El tipo de carga tiene una influencia considerable sobre el comportamiento

de la estructura en la cual acta. De acuerdo con esta influencia las cargas

pueden clasificarse en estticas, dinmicas, de larga duracin, o repetitivas.

2.5.1. CARGAS ESTTICAS.

Las cargas estticas son aquellas que se aplican tan lentamente que el

efecto del tiempo puede ignorarse. Todas las estructuras estn sometidas a

alguna carga esttica, por ejemplo: su propio peso. Sin embargo hay muchas

cargas que usualmente se aproximan a cargas estticas por conveniencia. Las

cargas de ocupacin y las cargas de viento con frecuencia se suponen estticas.

2.5.2. CARGAS DINMICAS.

Las cargas dinmicas se caracterizan por duraciones muy cortas y la

respuesta de la estructura depende del tiempo. Los movimientos ssmicos, las

rfagas de viento de alto nivel, y las cargas vivas mviles pertenecen a esta

categora.

2.5.3. CARGAS DE LARGA DURACIN.

Las cargas de larga duracin son las que actan sobre una estructura por

extensos periodos. Para algunos materiales y niveles de esfuerzos, dichas cargas

ocasionan que la estructura sufra deformaciones bajo carga constante que puede

tener efectos graves. Puede ocurrir flujo plstico y relajacin de los materiales

estructurales, al estar sometidos a cargas de larga duracin. El peso de una

estructura y cualquier carga muerta superpuesta pertenecen a esta categora.


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2.5.4. CARGAS REPETITIVAS.

Las cargas repetitivas son aquellas que se aplican y se mueven varias veces.

Si se repiten gran cantidad de veces, puede hacer que la estructura falle por fatiga,las cargas vivas mviles corresponden a esta categora.

2.5.5. CARGAS DE VIENTO.

Al igual que las cargas ssmicas son fuerzas laterales, las fuerzas de viento

son particularmente importantes en el proyecto de edificios altos, torres de radio,

edificios industriales, hangares y puentes de gran luz; la prctica usual sugiere

considerar las fuerzas de viento, si la altura del edificio es dos o ms veces la

dimensin lateral menor.

En las NTC-Viento del RCDF 87 1 se especifica el clculo de estas

presiones de acuerdo a las caractersticas de la estructura.

2.5.6. CARGAS DE LLUVIA Y GRANIZO.

Esta carga es un peso extra que se suma sobre la estructura, al igual que la

de viento sta debe ser tomada en cuenta en el diseo dependiendo de la zona

en que se encuentra la edificacin.

Esta carga se calcula como el producto del volumen de granizo sobre la

estructura multiplicado por el peso especifico del agua. El volumen es utilizado

calculando el rea de superficie de la cubierta multiplicado por la altura que se

desea que soporte la estructura. Para el caso de diseo de estructuras en la

ciudad de Quito se tiene que una altura de 10 cm de granizo, es

aproximadamente la que se produce durante una tormenta promedio.

1Normas Tcnicas complementarias para viento, del reglamento de construcciones del Distrito Federal.


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2.5.7. CARGAS DE SISMOS.

Nuestro pas se encuentra dentro de una regin ssmica, por esta razn esnecesario siempre considerar fuerzas ssmicas en el diseo de la estructura de

edificios, ya sean altos o bajos.

Estas cargas inducidas en las estructuras estn en relacin a su masa y

elevacin a partir del suelo; as como de las aceleraciones del terreno y de la

capacidad de la estructura para disipar energa; estas cargas se pueden

determinar como fuerzas estticas horizontales aplicadas a las masas de la

estructura, aunque en ocasiones debido a la altura de los edificios o esbeltez se

hace necesario un anlisis dinmico para determinar las fuerzas mximas a que

estar sometida la estructura.

a

cW

Wihi

WihiFi T

=

Figura. 2.1 Determinacin de la carga de sismo en una estructura.

Donde:

Fi = Diferenciales de Fuerza sobre la estructura.

Wi = Diferenciales de masa de la estructura.

hi = Diferencial de altura de la estructura.

Wt = Peso total de la estructura.

C = Capacidad de la estructura para disipar energa.

a = Aceleraciones del terreno debidas al sismo.


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2.6. COMBINACIN DE CARGAS.

Los tipos de cargas descritos anteriormente pueden actuar simultneamente.

Por tanto, los mximos esfuerzos o deformaciones pueden resultar de algunascombinaciones que deben usarse, dependiendo de si usa el diseo por esfuerzos

permisibles ASD (Allowable Stress Design) o el diseo con factor de carga y

resistencia LRFD (load and Resistance Factor Design).

2.6.1. CARGAS COMBINADAS USADAS EN DISEO ASD.

En funcin de la zona donde vaya a construirse una estructura metlica para

edificio, y segn las necesidades o caractersticas que se crean necesarias, las

cargas totales pueden estar definidas por las ecuaciones mostradas en la tabla

2.1

Tabla 2.1 Para el ASD, las siguientes son combinaciones tpicamente usadas2.

1.- D

2.- D + L + (Lr o S o R)3.- 0,75 [ D + L + (Lr o S o R) + T ]

4.- D + A

5.- 0,75 [ D + (W o E) ]

6.- 0,75 [ D + (W o E) + T ]

7.- D + A + (S o 0,5 W o E)

8.- 0,75 [ D + L + (Lr o S o R) +(W o E) ]

9.- 0,75 (D + L + W + 0,5 S)10.- 0,75 (D + L + 0,5 W o S)

11.- 0,66 [ D + L +(Lr o S o R) + (W o E) + T ]

Donde:

D = Carga muerta de la estructura.

2Brockenbrough Roger, Merrit Frederick; Diseo de estructuras de acero. Mc Graw; Colombia; 1997: segunda edicin.


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L = Carga viva de piso, incluyendo el impacto.

Lr = Carga viva de techo de la estructura.

A= Cargas provenientes de gras y sistemas de manejo de materiales.

S = Carga de techo, nieve, granizo, ceniza.

R = Carga de Lluvia.

W= Carga de viento

E = Carga ssmica.

T = Cargas de restriccin sobre la estructura.

2.6.2. CARGAS COMBINADAS USADAS EN DISEO LRFD.

En funcin de la zona donde vaya a construirse una estructura metlica para

edificio, y segn las necesidades o caractersticas que se crean necesarias, las

cargas totales pueden estar definidas por las ecuaciones mostradas en la tabla

2.2

Tabla 2.2 Para la Norma LRFD se tiene las siguientes cargas combinadas3

1.- 1,4 D

2.- 1,2 D + 1,6 L + 0,5 (Lr o S o R)

3.- 1,2 D + 1,6 (Lr o S o R) + (0,5 L o 0,8 W)

4.- 1,2 D + 1,3 W + 0,5 L + 0,5 (Lr o S o R)

5.- 1,2 D + 1,5 E + (0,5 L o 0,2 S)

6.- 0,9 D (1,3 W o 1,5 E)

En estas combinaciones, R es carga debida al agua de lluvia o hielo inicial,

exclusiva del empozamiento. Al igual que con las combinaciones de carga del

ASD, la ms crtica combinacin de carga puede ocurrir cuando no actan una o

ms de las cargas.

3Brockenbrough Roger, Merrit Frederick; Diseo de estructuras de acero. Mc Graw; Colombia; 1997:; segunda edicin.


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2.7. EDIFICACIONES.

Toda construccin debe contar con una estructura que tenga caractersticas

adecuadas para asegurar su estabilidad bajo cargas verticales y que leproporcione resistencia y rigidez suficiente para resistir los efectos combinados de

las cargas verticales y de las horizontales que acten en cualquier direccin.

Pueden utilizarse de alguno de los dos tipos bsicos que se describen a

continuacin. En cada caso particular el anlisis, diseo, fabricacin y montaje

deben hacerse de manera que se obtenga una estructura cuyo comportamiento

corresponda al del tipo elegido. Debe prestarse particular atencin al diseo yconstruccin de las conexiones.

2.8. TIPOS DE ESTRUCTURA.

Bajo las condiciones establecidas en este Reglamento se permiten dos tipos

de estructuras bsicas, con sus respectivas hiptesis de proyecto y clculo

asociadas. Cada una de ellas definir de una manera especfica la resistencia de

las barras estructurales y los tipos y resistencia de sus uniones.

(a) Estructura tipo TR (totalmente restringida), usualmente designada como

"prtico rgido" (o entramado continuo) , en la cual se supone que las uniones

tienen suficiente rigidez para mantener invariables los ngulos entre las barras

que a ellas concurren.

(b) Estructura tipo PR (parcialmente restringida), en la cual se supone que lasuniones no tienen suficiente rigidez como para mantener invariables los ngulos

entre las barras que a ellas concurren.

Bajo este Reglamento el comportamiento de una estructura tipo PR depende

de la proporcin de restriccin total al giro extremo (correspondiente al

empotramiento elstico perfecto) que sea prefijada en el extremo de las barras. La

restriccin adoptada, con la correspondiente resistencia, rigidez y ductilidad

caractersticas de la unin, deber ser incorporada al anlisis estructural y alproyecto y dimensionamiento por resistencia de las barras vinculadas. La


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resistencia, rigidez y ductilidad de la unin para proveer la restriccin al giro

adoptada ser fundamentada en la bibliografa tcnica respectiva o establecida

mediante mtodos analticos o experimentales.

Cuando se desprecia la restriccin al giro de las uniones (situacin

comnmente designada como "barras simplemente apoyadas", "entramado de

barras articuladas" o " entramado simple"), se supondr que para la transmisin

de las cargas gravitatorias las uniones extremas de las vigas slo deben trasmitir

corte y que tienen libre rotacin.

Para " entramados simples " se establecen los siguientes requerimientos:

(1) Las uniones y las barras unidas se debern proyectar para resistir cargas

gravitatorias mayoradas , como vigas simplemente apoyadas.

(2) Las uniones y las barras unidas se debern proyectar para resistir las cargas

laterales mayoradas4.

(3) Las uniones debern tener suficiente capacidad de rotacin inelstica para

evitar sobrecargar los pasadores o soldaduras bajo la combinacin de cargasgravitatorias y laterales mayoradas.

El tipo de estructura adoptada deber ser indicada en los documentos del

proyecto. El proyecto de todas las uniones ser consistente con el tipo de

estructura adoptado.

2.9. MTODOS DE CONEXIN.

Existen bsicamente tres para la unin de elementos estructurales, estos

mtodos son mediante el uso de: soldadura, pernos y remaches. De los mtodos

antes mencionados el ms usado es por medio de soldadura, ya que este

presenta menor cantidad de problemas en cuanto a su elaboracin, el tiempo y el

4Cargas Mayoradas = Es el producto de la accin nominal por el factor de carga correspondiente.


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equipo que se requiere es mucho menor.

Como se sabe, en el diseo de estructuras metlicas, los principales

elementos estructurales que se encuentran presentes son las vigas y la columnas,

pero cuando se hable de vigas, estas pueden ser de primer orden o primarias,

secundarias, y hasta terciarias.

En la siguiente lista se mencionan las conexiones ms comunes que se

tienen cuando se ensambla estructuras metlicas de edificios.

Conexiones usadas en la construccin de estructuras metlicas.

Unin columna-columna

Unin viga-viga

Unin columna-viga principal

Unin viga principal-viga secundaria

Unin viga terciaria-vigas principal y secundaria

En cada conexin se pueden tener algunos tipos de juntas de soldadura, por

ejemplo en la unin viga-columna, se tienen juntas en T y a tope, pero en

diferentes posiciones, en este caso existen en las posiciones 1G, 2F, 3F. Para los

dems tipos de conexiones, se pueden tener cordones en posiciones como las 2G,

3G, Y dependiendo del caso se pueden tener diferentes posiciones para

soldadura de tuberas.

Segn la naturaleza de la carga que actan en los elementos estructuralescomo por ejemplo en edificios son pocas las barras o uniones que necesitan ser

dimensionadas a fatiga, en razn de que en esas estructuras, la mayor parte de

las variaciones de carga ocurren un nmero pequeo de veces o producen

mnimas fluctuaciones de tensiones. La presencia de la mxima carga de viento o

sismo es tambin poco frecuente como para justificar un dimensionamiento a

fatiga para las solicitaciones producidas por aquellas acciones. Sin embargo, las

vigas de las estructuras que soportan mquinas y equipos, estn con frecuenciasometidas a condiciones de carga que producen fatiga.


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2.10. CLASIFICACIN DE ESTRUCTURAS METLICAS.

Las estructuras metlicas referidas en el presente Reglamento Tcnico se

clasifican, por su complejidad de diseo y construccin de la siguiente manera:

Estructuras tipo convencionales de acero. Incluye pasos peatonales

construidos con miembros o elementos conformados en fro, estructuras de

acero de hasta 3 pisos o nueve metros de altura para edificios, o que

ocupen menos de 300 m2 de rea cubierta como, por ejemplo, galpones

pequeos.

Estructuras tipo complejas de acero. Incluye estructuras de acero de ms

de tres 3 pisos o nueve metros de altura para edificios, o que ocupen mas

de 300 m2 de rea cubierta como, por ejemplo, grandes galpones, naves

industriales, coliseos, auditorios, plantas de procesamientos industriales.

Estructuras tipo puentes mayores de acero. Cualquier tipo de puente

vehicular de acero, y puentes peatonales que no sean construidos con

miembros o elementos conformados en fro.


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CAPITULO III

3. FABRICACIN DE EDIFICACIONES DE ACERO.

3.1. OBJETIVOS:

Determinar los requisitos para el personal, documentos, equipos y

operaciones que deben cumplirse en las diferentes etapas de la fabricacin

de edificaciones de acero.

Tener claras todas las responsabilidades referentes a la fabricacin de todas

las partes que intervienen en un contrato.

Establecer la importancia del cumplimiento de normas y cdigos especficos

en la fabricacin de edificaciones de acero

3.2. INTRODUCCIN.

El presente captulo consiste en dar los requisitos y responsabilidades que

deben cumplir las partes involucradas en la fabricacin de elementos

estructurales para las edificaciones de acero.

La fabricacin de edificaciones de acero comprende una gran cantidad de

actividades las cuales se han estado llevando a cabo de manera anti tcnicabasndose en medios empricos, y el objetivo del presente proyecto consiste en

reglamentar dichas actividades para la fabricacin.


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3.3. FLUJOGRAMA GENERAL DEL PROCESO DE FABRICACIN

EN EDIFICACIONES DE ACERO.


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3.4. CONDICIONES GENERALES.

3.4.1. VALIDEZ DE LOS DOCUMENTOS NORMATIVOS O PARTES DE

ELLOS QUE NO SEAN ECUATORIANOS.

Las especificaciones, cdigos, prcticas, reglamentos y documentos

normativos en general a los que se hace referencia en el presente reglamento,

que no sean ecuatorianos, son vlidos hasta cuando el INEN elabore sus

documentos normativos equivalentes.

3.4.2. EDICIONES DE LAS NORMAS DE REFERENCIA A UTILIZARSE.

Las especificaciones, cdigos, guas de prctica, reglamentos y documentos

normativos a utilizarse en general, a los que se hace referencia en este

reglamento, deben ser las vigentes al momento de su utilizacin.

3.4.3. CRITERIOS DE SEGURIDAD DURANTE LOS PROCESOS DE

CONSTRUCCIN EN ACERO.

El constructor de estructuras de acero debe ser responsable de la

prevencin de accidentes hacia los trabajadores y terceros, en el ambiente de

trabajo.

3.4.4. UNIDADES A UTILIZARSE.

Las unidades a utilizarse en los planos y documentos en general,

relacionados con el presente reglamento, se deben expresar segn el SistemaInternacional SI.

3.4.5. REQUISITOS ADMINISTRATIVOS NO ESPECIFICADOS EN EL

PRESENTE REGLAMENTO TCNICO PARA CONSTRUCCIN DE

ESTRUCTURAS DE ACERO.

Los requisitos administrativos para construccin de estructuras de acero,

que no se encuentren abarcados en el presente reglamento, como por ejemplo,


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permisos de construccin, trmites, etc., sern los especificados en las partes

correspondientes del Cdigo Ecuatoriano de la Construccin.

3.4.6. ESPECIFICACIONES DE SOLDADURA ESTRUCTURAL

RELACIONADOS CON EL PRESENTE REGLAMENTO.

La soldadura estructural de acero relacionada con el presente Reglamento

Tcnico se realizar segn las especificaciones de la AWS en sus respectivos

captulos y normas.

3.5. REQUISITOS ESPECFICOS.

3.5.1. REQUISITOS DEL PERSONAL RELACIONADO CON EL PRESENTE

REGLAMENTO TCNICO.

3.5.1.1. Requisitos del Constructor de estructura

Reglamento Técnico Para La Fabricación y Montaje de Edificaciones de Acero

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