Unidad 3.pptx comportamiento estructural
- 1. Unidad 3 Estructuras de perfiles y barras de acero 26 horas. 20 horas presenciales
- 2. Evalúa protocolos y técnicas de revisión de estructuras de perfiles y barras de acero, de acuerdo a características del proyecto, normativa vigente, especificaciones técnicas, argumentando sus decisiones
- 3. 3.1.1 Desarrolla criterios y protocolos de evaluación según la normativa vigente. 3.1.2 Evalúa la acción de las cargas en las estructuras de acero de acuerdo a sus características. 3.1.3 Argumenta las cuantías de perfiles de acero tipo IPE, IPN, HAB, HEB y barras de acero de acuerdo a cargas solicitantes en cada tipo de elemento. 3.1.4 Argumenta las características de los métodos de revisión de estructuras de acero de acuerdo a sus especificaciones técnicas. 3.1.5 Elabora un ensayo determinando los valores de tensión de fluencia y resistencia a la tracción a las barras de acero. 3.1.6 Interpreta resultados de los ensayos elaborados. 3.1.7 Evalúa consecuencias y efectos de su razonamiento.
- 4. • Características y propiedades de las barras y perfiles de acero. • Criterios y protocolos de evaluación • NCh 433 y Código ACI. • Ensayos a la comprensión y tracción. • Criterios de diagnóstico de patologías. • Diseño de columnas, vigas y losas.
- 5. Perfiles estructurales de acero Perfiles • Son vigas que se encargan de soportar cargas pesadas de losas o elementos planos colocados sobre ellas. • Como elemento estructural rígido se usan como refuerzo estructural en proyectos de construcción y manufacturas de diversos tipos. Canales U • Es un perfil de acero realizado en caliente mediante láminas y con forma de U. Son hechos para estructuras metálicas como canales, vigas, carrocería, viguetas, etc. • Por lo general, son usados en la construcción de puentes, estructuras arquitectónicas, fabricación de vehículos y otras estructuras industriales. Cuando un elemento está sometido a compresión es muy importante considerar el pandeo, y los perfiles con forma de doble “T” o “I” Son muy susceptibles en el sentido perpendicular a su alma, por lo que para pilares o columnas es recomendado utilizar perfiles con forma “H”, mientras que para elementos horizontales como son las vigas, los perfiles IPN y IPE tienen una mejor respuesta. Tipos de perfiles de acero Los perfiles estructurales de acero se eligen de acuerdo con la magnitud de cargas a resistir, la forma de trabajo como: tensión, comprensión, flexión, torsión, entre otras características específicas para unir la estructuras y apariencia en las edificaciones.
- 6. Ángulos Estructurales o tipo L Es un producto de acero laminado en caliente formado por una sección transversal de dos alas de igual longitud (en ángulo recto). Su utilizan en plantas industriales, carrocerías, torres de transmisión, para la fabricación de puertas, ventanas, rejas, soportes, entre otros usos. Solera Es un perfil de base rectangular en diferentes anchuras y grosores. Son de uso comercial e industrial y son de alta ductilidad. Se usan para la herrería, artesanías, refuerzos de estructuras, remolques y largueros de alma abierta.
- 7. Perfil redondo • Barra de acero lisa de forma circular que se fabrica en distintos diámetros, con base en sus usos en construcción y comerciales. Este perfil cuenta con alta resistencia, ductilidad y cumple con normas internacionales. • Puede ser usado en herrería, artesanías, construcción de estructuras, armado de vigas y algunas piezas industriales específicas. Perfil cuadrado • Es un perfil de acero liso y cuadrado que sirve como componente para diferentes industrias y maquinarias. Sus usos son muy variados, pero por lo general se usa para armado de remolques o racks y herrería. • Por su alta ductilidad y uniformidad tiene una gran aplicación en la construcción y como acero comercial.
- 8. Perfiles de acero tipo IPE, IPN, HAB, HEB Perfil HEB Este es otro perfil laminado que corresponde a la normativa europea, y cuya sección transversal mantiene una forma de “H”, lo que quiere decir que sus alas son más anchas que la de perfiles IPN y perfiles IPE. Con alas y alma perpendiculares entre sí, y con caras exteriores e interiores de las alas paralelas. Existen tres subcategorías de este perfil: HE (perfil base), HEA (más ligero que el base), HEB (más pesado que el base). https://blog.structuralia.com/
- 9. Perfil IPE Es, al igual que el IPN, un perfil con forma de doble “T”, con la diferencia que tanto la cara exterior como interior de las alas son paralelas entre sí, y perpendiculares al alma, manteniendo un espesor constante en las alas. Este tipo de perfil mantiene una relación entre el ancho de las alas y la altura del perfil menor a 0,66.
- 10. Tipos de conexiones Mediante soldadura Mediante pernos
- 28. Ventajas del acero como material estructural Alta Resistencia La alta resistencia del acero por unidad de peso implica que será relativamente bajo el peso de las estructuras. Uniformidad Las propiedades del acero no cambian apreciablemente con el tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado. Elasticidad El acero se acerca más en su comportamiento a las hipótesis de diseño que la mayoría de los materiales. Durabilidad Si el mantenimiento de las estructuras de acero es el adecuado duran indefinidamente. Ductilidad La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensión. Cuando se prueba a tensión un acero dulce (bajo contenido de carbono), ocurre una considerable reducción de la sección transversal y un alargamiento en el punto de falla antes de que se presente la fractura. Un material que no tenga esta propiedad probablemente sea duro y frágil y se romperá al someterlo a un golpe repentino. Tenacidad Los miembros de acero son capaces de presentar grandes deformaciones y aun así resistir grandes fuerzas. Esto implica los miembros de acero pueden someterse a grandes deformaciones durante su montaje, siendo posible doblarlos, martillarlos, cortarlos y taladrarlos sin daño aparente. La propiedad de un material para absorber energía en grandes cantidades se denomina tenacidad. Ampliaciones de estructuras existentes Las estructuras de acero se adaptan muy bien a posibles adiciones.
- 29. Desventajas del acero como material estructural Costo de mantenimiento La mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosión al estar expuestos al aire y al agua y, por consiguiente, deben pintarse periódicamente. Costo de protección contra fuego Aunque algunos miembros estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente durante los incendios, cuando los otros materiales del edificio se queman. Susceptibilidad al pandeo Cuanto más largos y esbeltos sean los miembros a compresión, mayor es el peligro de pandeo. Debido a la alta resistencia por unidad de peso del acero, al usarse como columna no resulta muy económico ya que debe usarse gran cantidad de material para reducir el riesgo de pandeo. Fatiga Otra característica inconveniente del acero es que su resistencia puede reducirse si se somete a un gran número de inversiones del sentido del esfuerzo, o bien, a un gran número de cambios de magnitud del esfuerzo de tensión. Fractura frágil Bajo ciertas condiciones el acero puede perder su ductilidad y la falla frágil puede ocurrir en lugares de concentración de esfuerzos. . Las cargas que producen fatiga y muy bajas temperaturas agravan la situación. DISEÑO SIMPLIFICADO DE ELEMENTOS DE ACERO ESTRUCTURAL https://www.ingangelmanrique.com/attachments/Dise%C3%B1o-Simplificado-en-Acero-Estructural.pdf
- 30. Propiedades de las barras de acero Resistencia • Las barras de acero son un material que ayuda a que el concreto resista el peso de la vivienda y los movimientos sísmicos. • De no ser por la resistencia que posee la estructuras se desplomarían; por eso es importante que los fierros que se usen en las propiedades pasen por pruebas de calidad, como es el caso del ensayo de tracción, a través del cual, se realiza una prueba de estiramiento a una muestra de fierro corrugado con el objetivo de comprobar: Su límite de fluencia, es decir lo máximo que resiste sin deformarse. El valor máximo de resistencia antes de lograr romperse. Ductilidad • Esta capacidad permite saber que el fierro tiene la capacidad de deformarse o estirarse si es sometido a fuerza, sin romperse. • Gracias a esta cualidad el fierro puede ser doblado sin dañarse. Esto es sumamente útil, ya que, en el caso de un terremoto, el fierro se doblará e incluso el concreto podría rajarse, pero la estructura en conjunto no correrá el riesgo de desplomarse.
- 31. Análisis de miembros a tensión • Los miembros en tensión son elementos estructurales que están sujetos a fuerzas axiales directas, que tienden a alargar el miembro. Un miembro cargado en tensión axial se sujeta a esfuerzos normales de tensión uniformes, en todas las secciones transversales a lo largo de su longitud. • Todos los miembros de acero soportan bien la tracción axial y su diseño es relativamente sencillo, basado en la condición de que las conexiones deben ser más resistentes que el cuerpo de los miembros, de modo de lograr una suficiente seguridad de conjunto. Los perfiles que se utilizan con mayor frecuencia, para miembros en tensión son las barras planas, barras redondas, perfiles H, perfiles I, canales y ángulos
- 32. Miembros cargados axialmente a compresión • Una columna larga es un miembro en compresión que tiene una longitud muy grande con relación a su dimensión lateral menor. • La falla de las columnas largas consiste en una flexión lateral súbita o pandeo. • La carga axial límite Pcr que origina este pandeo se conoce como carga de pandeo o carga critica.
- 33. Arriostramiento. Tipos Un uso común de los tensores es el arriostrar estructuras aporticadas, galpones y vigas puentes. Por lo general se utilizan arriostramientos en X, conocidos como cruces de San Andrés. También se colocan en forma de V y A. En todos los casos, su función es impedir el desplazamiento lateral de los sistemas estructurales que vinculan.
- 34. • Almacena los fierros sobre cuartones de madera; así no se ensuciarán. • No uses fierros que se encuentren sucios, por ejemplo, que no tengan aceite, estén corroídos, que tengan pintura, etc. • Nunca debes hacer el doblado del fierro en caliente. • Nunca endereces el fierro que ya fue doblado para volver a usarlo, ya que pierde ductilidad y resistencia. • No uses puntos de soldadura para amarrar el fierro. • No uses fierros reciclados, es decir aquellos que hayan sido usados en una propiedad y se hayan obtenido en una demolición. • Siempre sigue las indicaciones de los planos estructurales para la colocación de los fierros. • Usa siempre herramientas apropiadas para el habilitado. Para considerar al momento de su uso
- 35. Control de estructuras metálicas • El objetivo del Control de Calidad de Estructuras Metálicas es garantizar que las estructuras metálicas, tanto en su conjunto como cada uno de sus elementos independientes, sea cual sea su finalidad, cumple con los requisitos establecidos en su diseño, consiguiendo una estructura robusta y duradera. • El control de las estructuras metálicas debe estar presente desde el inicio, es decir, en el diseño, pasando por la elección de los materiales más adecuados y la previsión de los procesos de ejecución y montaje, hasta las pruebas de carga y las comprobaciones periódicas de las estructuras. • Mediante el control de estructuras, a través de los múltiples métodos que existen de verificación (END, ED, controles de apriete, controles de pintura, etc.), conseguimos evitar la aparición de forma prematura de problemas posteriores de diseño, corrosión, exposición a agentes químicos... https://www.tuvsud.com/es-es
- 36. Criterios de diagnóstico de patologías. La estabilidad o la durabilidad de las estructuras metálicas puede ponerse en riesgo, por el deterioro del material, por errores en el proyecto (deficiencias en la concepción y diseño de la estructura o en el cálculo), por errores de fabricación, ejecución o control, por variaciones en las condiciones de proyecto (modificación del uso, alteraciones de la estructura, etc.) o por variaciones en las condiciones de contorno externas a la propia estructura (como, por ejemplo, asientos o fallos de cimentación) o por situaciones accidentales (fuego, sismo, impacto). Las estructuras metálicas admiten, en general, deformaciones mayores que las estructuras de hormigón o fábrica, por lo que las lesiones más frecuentes consisten precisamente en deformaciones y no en grietas o fisuras como en aquellas. También pueden sufrir ataques de origen químico entre los que destaca la corrosión, sin olvidar algunas lesiones de tipo mecánico que afectan al propio material y que pueden producir rotura frágil. Lesiones en las estructuras metálicas La patología que se presenta en las estructuras metálicas puede deberse a la degradación de los materiales por procesos de origen químico como la corrosión, o a causas de tipo mecánico que pueden afectar al propio material o a los elementos estructurales.
- 37. Lesiones químicas • La lesión de origen químico o electroquímico que se produce en las estructuras metálicas es la corrosión, que provoca la destrucción o deterioro progresivo de sus propiedades. Este proceso ocurre en estructuras no protegidas expuestas al aire y la humedad, acelerándose en presencia de ambientes agresivos (agua de mar; ácidos; terrenos que contienen cloruros o sulfatos; pasta de yeso; …). • La corrosión puede ser química o electroquímica, dependiendo, respectivamente de que la reacción se produzca en el medio ambiente o por la aparición de corrientes eléctricas entre dos zonas del metal con potenciales diferentes en contacto a través del medio de ataque • El proceso químico se desarrolla en toda la superficie expuesta, por lo que genera una disminución regular del espesor del metal • El proceso electroquímico se localiza en puntos concretos de la superficie del metal en forma de picaduras que van aumentando en profundidad pudiendo llegar a perforarlo.
- 39. Lesiones mecánicas • Las lesiones de origen mecánico pueden conducir a colapsos de tipo local o global o a deformaciones excesivas en los elementos estructurales. • Las causas principales de este tipo de lesiones son fallos debidos al propio material o bien errores de proyecto, defectos de fabricación o ejecución, variaciones en las condiciones de proyecto o situaciones accidentales. • Las lesiones relacionadas con fallos relativos al material son la rotura frágil, la rotura por fatiga o el desgarro laminar. Rotura frágil • El acero es un material dúctil, es decir, admite deformaciones apreciables antes de la rotura, favoreciendo la detección de cualquier problema antes de que se produzca el fallo. • En algunas ocasiones, especialmente en el caso de conectores, chapas, elementos de unión (tornillos), soldaduras, puede comportarse de forma frágil y romper de forma brusca. • Algunos factores que favorecen la rotura frágil son las bajas temperaturas, estados de tracción, mala ejecución de las soldaduras, cambios bruscos de sección, etc. Rotura por fatiga • Está relacionada con el agotamiento del material debido a variaciones repetitivas de los esfuerzos. Se trata de una rotura brusca y sin avisar, semejante a la rotura frágil, lo que la hace también peligrosa. • Normalmente ocurre cuando el elemento tiene alguna anomalía superficial en la que se originan unas fisuras, a veces, imperceptibles, que conducen a la rotura. Desgarro laminar • Es poco frecuente en la actualidad, produciéndose en estructuras soldadas, especialmente en uniones en T, en esquina o en cruz En los elementos estructurales, las lesiones de tipo mecánico difieren dependiendo de la solicitación a la que están sometidos y se producen cuando éstas superan su capacidad portante.
- 40. NCh 433 y Código ACI. NCh 433 Código ACI.
- 41. Ensayos a la comprensión y tracción.