ETAPAS Y REQUERIMIENTO DE UN PROYECTO ARQUITECTÓNCO EN ESTRUCTURA METÁLICA

Las estructuras metálicas de alguna significación se empezaron a desarrollar a finales del siglo XVII, siendo la primera gran obra de importancia el puente Severn en Coalbrookdale, Inglaterra, concluido en 1.779. De aquella época a nuestros días han pasado un poco mas de 200 años, en los cuales las edificaciones metálicas se han desarrollado ampliamente, en obras como puentes, casas, edificios comerciales, hospitales, fábricas y rascacielos, contribuyendo todos ellos a cambios sustanciales en la Arquitectura y en los métodos y técnicas de construcción.

La famosa Escuela de Chi go de finales del siglo XIX y principios del Siglo XX y maestros de la Arquitectura de esa época como Sullivan y Le Corbusier, diseñaron grandes obras en estructura metálica en un proceso de desarrollo de una tecnología que tuvo su máxima expresión en los grandes rascacielos metálicos de principios del siglo XX, tales como el Rockefeller Center (NY-1.931), Chicago Tribune (1. 22), Empire State (NY-1.920), que culminaron en las grandes estructllras metáli€as de finales del siglo como las- Torres Gemelas y el World Trade Center de Nueva York, el Chicago Sears Building y muchos más construidos en Estados Unidos y en otros países.

Los muchos ejemplos de otros países y los pocos de la industria nacional son suficiente demostración de las posibilidades de un sistema y una tecnología que ha estado en práctica por más de dos siglos y que hoy siguen adelante dando respuesta a edificios de todo tipo en el mundo. Es predecible que con la importación de elementos, los Arquitectos y Diseñadores enfocarán más cada vez sus proyectos hacia este sistema y la industria siderúrgica nacional buscará instrumentos de desarrollo para satisfacer un mercado naciente.

Las estructuras metálicas de cualquier tipo de edificio se consideran de tres:
 1.1 APORTICADA un conjunto de elementos, columnas y vigas, Que trabajan a tensión y compresión para cargas verticales, complementados con un conjunto de elementos, vigas, Que trabajan a cargas axiales y deflexiones; conectados por medio de uniones rígidas ó mecánicas para darle estabilidad. Estas son las estructuras para los edificios Que normalmente se construyen, uno ó varios pisos y para muchos de los puentes, Que por lo general son aporticados.

 1.2 CÁSCARA un en el cual la ó concha además servir de del espacio, los elementos Que la componen sirven para el transporte cargas, casi siempre en lo Que se llaman esfuerzos a compresión, Que se convierten y producen un "mar encuentran en los edificios públicos se destinan para la práctica los tales como coliseos, domos, velódromos y estadios cubiertos ó semi cubiertos.

 1.3 COLGANTE Es un sistema de estructura compuesto primordialmente por cables que constituyen elemento principal de soporte a través de una línea catenaria, de donde se los soportes secundarios que también son cables. encuentran en los puentes del tipo llamado ''colgante'' y algunos edificios que funcionan colgados de los pisos superiores.

En realidad los edificios en estructura metálica son un sistema completo y la estructura es solo un sub sistema, construido en perfiles metálicos para diferente trabajO, que hacen parte del sistema, en forma de esqueleto, diseñado para resistir las cargas permanentes y temporales en los edificios que planean los Arquitectos. Las cargas permanentes deben entenderse como las cargas muertas generadas por el peso propio del edificio y las cargas temporales como las cargas vivas y axiales, producidas por los muebles, personas, viento, agua, nieve, sismo y temperatura.

Dentro del concepto anterior la estructura metálica debe tener resistencia suficiente para atender todas las cargas, así como un efectivo sistema de amarre y arriostramiento que permita un trabajO eficaz en la vida del edificio.

Durante 100 años las estructuras metálicas fueron diseñadas bajo el concepto de "tensiones de trabajo", enfoque que en los últimos 30 años ha sido variado por los especialistas en diseño estructural hacia una nueva técnica y método, que denominan como "estado límite", el cual puede interpretarse como el cálculo ó diseño "a rotura".

Geerard Haaíjer y D. J. Kennedy tratadistas y diseñadores de edificios en estructura metálica consideran que el "estado limite" abarca la resistencia última, la resistencia de diseño, el diseño de cargas, diseño plástico, diseño límite y el reciente (LRFD) diseño de resistencia y cargas.

El "estado límite" usado en el cálculo de hoy se refiere a aquellas condiciones de una estructura que cesa de cumplir las funciones para las cuales ha sido diseñada ó lo que es lo mismo, cuando se rompe. Este estado se divide en dos categorías: resistencia y servicio. Entendiendo la resistencia como seguridad, que es el proveer la estructura de capaCidad máxima de trabajo, ductibilidad, fatiga¡ fractura, torsión y deslizamiento y entendiendo como servicio aquella que concierne con la ocupación del mismo, como deflexiones ¡vibración¡ deformaciones permanentes y rotura. Desde el punto de vista estructural, este es el edificio en estructura metálica de hoy.

VENTAJAS ARQUITECTÓNICAS EN El DISEÑO

La estructura metálica, ofrece por sus características de resistencia:
1 Luces entre mayores apoyos
2 Plantas más libres y con ello más libertad para diseñar
3 Alturas mayores
4 Menos carga muerta
5 Alternativas construcción liviana
6 Oportunidad de producir edificios completamente modulados horizontal y verticalmente
7 Nuevas formas y soluciones plásticas

VENTAJAS CONSTRUCTIVAS
1 Posibilidad de construir en terrenos de poca capacidad de soporte
2 Velocidad de construcción generada por la prefabricación mediana y pesada, que no pueden ser igualadas por otros sistemas
3 Menor tiempo construcción
4 Tolerancias muy pequeñas
5 Requiere poco espacio en patio de operaciones
6 Desarrollo de mano obra calificada
7 Facilidades de construcción entre medianerías y en zonas alta congestión
8 Facilidades para reformar y ampliar, horizontal y verticalmente inclusive para edificaciones que están en funcionamiento

TIPOS DE ESTRCTURA
ESTRUCTURA ISOSTÁTICA
 Este tipo de estructura es la que se puede resolver por las ecuaciones fundamentales de la estática, en la cual la sumatoria de fuerzas horizontales, verticales y de momento, es igual a O. Como ejemplos de ellas tenemos las estructuras de losas simplemente apoyadas, simplemente apoyadas con voladizo en uno ó en ambos costados.

ESTRUCTURA HIPERESTÁTICA Este tipo de estructura está conformado por marcos de diferentes luces, con reacciones en ambos lados de los apoyos, en las cuales para resolverlas hay que considerar la compatibilidad de las deformaciones en los puntos de apoyo.

 ESTRUCTURA DE VIGA CONTINUA Consiste en el tipo de viga que pasa por varias columnas presentándose el encuentro de una columna con una viga continua, aspecto que condiciona todo el mecanismo de unión é incluso la columna, pues ésta debe permitir el paso de la viga y además continuar verticalmente. Para resolverla, la suma de todos los momentos en los nudos debe ser igual a O.

ESTRUCTURA DE PÓRTICOS CON NUDOS RÍGIDOS Este tipo de estructura tiene un comportamiento mecánico similar al de las estructuras de hormigón, resolviendo satisfactoriamente las acciones horizontales. El nudo rígido permite el giro, es decir, las columnas y las vigas mantienen ángulos invariables después de la deformación.

DISEÑO DE LA ESTRUCTURA METÁLICA

Cuando se plantea el criterio general para escoger la estructura de un edificio, se consideran los siguientes factores que no difieren de los que se utilizarían para cualquier sistema estructural:
 • Costo mínimo
• Peso mínimo
• Tiempo de construcción menor
 • Mano de obra menor
• Costo de manufactura menor
• Disponibilidad en el mercado
• Recursos técnicos y tecnológicos disponibles
• Máxima rentabilidad para el Propietario
Estos criterios se analizan en el estudio de pre-factibilidad y no difieren de los procesos normales que se llevan en la toma de decisiones para cualquier otro tipo de edificación.

Analizados estos criterios y tomada la decisión, el diseño de la estructura metálica es exactamente igual al de un edificio en hormigón reforzado, donde secuencialmente se siguen los siguientes pasos:

Planeamiento. Consiste propiamente definir las funciones de la estructura en el proyecto, aspecto que compete al Arquitecto que es quién la propone.

Configuración preliminar. Definir los elementos que la componen tales como columnas, vigas, durmientes y anclajes, derivados del planeamiento preliminar.

Definición de cargas. Muertas, vivas, impacto, viento, nieve, sismo y temperatura.

Análisis del modelo. Consideración de las cargas y los pórtico para la obtención de fuerzas internas y flexión.

Escogencia y dimensionamiento de los elementos.

Evaluación. Comparación de las fuerzas y cargas de servicio con el resultado de los pasos anteriores.

Rediseño. Repetición de los pasos anteriores para hacer una revaluación.

Diseño final. Determinar si se ha conseguido un diseño óptimo.

Todos los criterios mencionados se reúnen alrededor del sistema cálculo que se definió anteriormente como "estado límite" ó de rotura.