Descripción: Propriedades dos materiais para concreto armado. Durabilidade das estruturas de concreto. Fundamentos de segurança. Flexão normal simples: dimensionamento e verificação de seções retangulares e ...
Descripción: concreto armado diseño por corte
Descripción: CONCRETO ARMADO
Descripción: DISEÑO DE UNA VIGA DE CONCRETO ARMADO
Concreto Armado
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losas macizasDescripción completa
Descripción: ppts de concreto armado
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ingenieria civil ....... resistencia de materialesDescripción completa
SANTIAGO CHAVEZ
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Descripción: TANQUES
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Descripción: CONCRETO ARMADO DEL INGENIEROA GALLARDO - UNI
Descrição: Livro Pontes de Concreto Armado
ALBAÑILERÍA CONFINADA
MIEMBROS DE UNION: REMACHE ESTRUCTURAL: Un roblón o remache es un elemento de fijación que se emplea para unir de forma permanente permanente dos o más piezas. Consiste Consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) que en su fin dispone de una cabeza cabeza.. as cabezas tienen un diámetro ma!or que el resto del remache" para que así al introducir #ste en un agujero pueda ser encajado. $l uso que se le da es para unir dos piezas distintas" sean o no del mismo material. $lemento de fijación de alta resistencia" para acceso por una sola cara ! dise%ado para usar en aplicaciones estructurales con altas cargas.
PERNOS ESTRUCTURALES Cada estructura es un ensamblaje de partes o miembros individuales que deben ser unidos de alguna manera" usualmente en sus e&tremos. a soldadura es una de esas maneras ! fu# tratada en el tema anterior. a otra es por medio de pasadores" como remaches o pernos. $n este tema trataremos principalmente sobre pernos" en particular" pernos de alta resistencia.
Pernos De Alta Resistencia os dos tipos básicos de pernos de alta resistencia son designados por '* como '+,- ! '/0. $stos pernos tienen cabeza he&agonal ! se usan con tuercas he&agonales no terminadas. 1ernos '+,- son de acero con mediano cont conten enid ido o de carb carbon ono" o" trat tratad ados os al calo calor" r" su esfu esfuer erzo zo a la flue fluenc ncia ia varí varía a apro&imadamente entre -200 a 320 4gf5cm," dependiendo del diámetro. os pernos '/0 son tambi#n tratados al calor" pero son de acero aleado con un esfuerzo de fluencia de 606- a /70 4gf5cm," dependiendo del diámetro. os pernos '/ son usados ocasionalmente cuando se necesitan diámetros ma!ores de 789 hasta +9.
Descripción de n Re!ac"e Estrctral $l :emache $structura $structurall está dise%ado dise%ado para la fijación fijación de elementos elementos donde se requiere una gran resistencia" tanto a tracción como a cizalladura. $ste remache está dise%ado para las aplicaciones más e&igentes ! garantiza una fijación de calidad. ;ebido a sus características de remachado con una e&pansión adaptable" una mism misma a medi medida da se adap adapta ta a dife difere rent ntes es espe espesor sores. es. Consi Consigue gue un rema remach chado ado homog#neo" homog#neo" sea cual sea el espesor" espesor" ! garantiza la sujeción del vástago sobre la cabeza" consiguiendo una gran estanqueidad.
Caracter#sticas $ %enta&as: %enta&as: • •
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'lta resistencia a la tracción ! cizallamiento.
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solo dos medidas se cubre un rango de espesor de 7 a 73 mm" reduciendo así el inventario de remaches. 'cceso por una sola cara. >uen rellenado del taladro mediante una e&pansión radial del remache. 1ermite compensar taladros desiguales" desalineados" sobredimensionados ! ranurados. Unión sólida ! de alta calidad" resistente a las vibraciones por bloqueo interno del vástago.
Materiales A Re!ac"ar: *etal a *etal •
'luminio
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'cero
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'cero @no&idable
'ALLAS DE MIEMBROS DE UNI(N Re!ac"es: 'allo Del Mecanis!o: $n las juntas con un solo remache" los mecanismos básicos de fallo que presentan sonA
'allo Por Cortadra: $s el fallo por cizalladura" en el cual se produce el corte del roblón o remache. $l criterio de dimensionado para evitar este tipo de fallo esA
siendo n el nBmero de secciones que trabajan a cortante (ver figura inferior)" d el diámetro del remache" ! s! la tensión de fluencia a tracción.
'allo Por Aplasta!iento: Consiste en el aplastamiento de las caras laterales del remache debido a la compresión realizada por las chapas. a distribución de tensiones es compleja" por lo que se considera un modelo simplificado" segBn el cual" la tensión se obtiene considerando" como área resistente a compresión" la pro!ección diametral del área de contacto. a tensión de aplastamiento más desfavorable estará en la chapa más delgada. $l criterio de dise%o para evitar este fallo se calcula comoA
siendo tmin el espesor de la chapa más delgada" d el diámetro del remache" ! considerando la tensión admisible de aplastamiento el doble de la tensión de fluencia
DETALLES DE UN PERNO ESTRUCTURAL
'ALLAS DE PERNOS ESTRUCTURALES $l deslizamiento entre las partes conectadas de una unión sólo se obtiene cuando el vástago del perno toma contacto con el borde de la perforación. $n este estado de deslizamiento total" la carga es transferida por corte ! aplastamiento sin la intervención de la pretracción del perno. @nicialmente" la tensión está concentrada en el punto de contacto" pero el incremento de la carga resultará en una distribución más uniforme. $l perno mismo tambi#n soporta esta tensión" pero usualmente no se considera !a que por evidencia e&perimental la falla por aplastamiento solo puede ocurrir cuando las planchas sean de acero de ma!or dureza que la del perno" cosa que normalmente no ocurre. os modos de falla por aplastamiento depende de factores geom#tricos" del diámetro del perno ! de el espesor del material a unir. ' menudo la falla se produce por corte o desgarramiento de la plancha despu#s de una gran deformación frente a la perforación.
CRITERIOS DE DISE)OS DEL REMACHE
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Espacio li*re de la parte trasera A $s la distancia que sobresale la cabeza del mandril cuando el remache es introducido por un lado de la estructura. $sta distancia varía segBn la medida del remache ! el diámetro" ! se debe tener en cuenta para su colocación. Ori+icio de llenadoA a e&pansión del remache en su instalación debe permitir llenar el agujero de las piezas a unir" !a que puede quedar suelto e impedir una incorrecta unión. Distancia al *ordeA e debe tener precaución con la colocación del remache mu! pró&imo al borde de las piezas a unir. Como regla general se puede ubicar el centro del orificio respecto del borde a una distancia igual al doble del diámetro del remache. Ca*e,a a-ellanadaA Cuando se empleen remaches con cabeza avellanada" se ha de procurar que la longitud del avellanado sea inferior al espesor de una de las piezas a unir" !a que puede producir una reducción de las propiedades de resistencia de la unión. SOLDADURA
a soldadura es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos o más piezas de un material" (generalmente metales o termoplásticos)" usualmente logrado a trav#s de la coalescencia (fusión)" en la cual las piezas son soldadas fundiendo" se puede agregar un material de aporte (metal o plástico)" que" al fundirse" forma un charco de material fundido entre las piezas a soldar (el baño de soldadura) !" al enfriarse" se convierte en una unión fija a la que se le denomina cordón. ' veces se utiliza conjuntamente presión ! calor" o solo presión por sí misma" para producir la soldadura. $sto está en contraste con la soldadura blanda (en ingl#s soldering ) ! la soldadura fuerte (en ingl#s brazing )" que implican el derretimiento de un material de bajo punto de fusión entre piezas de trabajo para formar un enlace entre ellos" sin fundir las piezas de trabajo. *uchas fuentes de energía diferentes pueden ser usadas para la soldadura" inclu!endo una llama de gas" un arco el#ctrico" un láser " un ra!o de electrones" procesos de fricción o ultrasonido. a energía necesaria para formar la unión entre
dos piezas de metal generalmente proviene de un arco el#ctrico. a energía para soldaduras de fusión o termoplásticos generalmente proviene del contacto directo con una herramienta o un gas caliente.
POSICIONES DE SOLDADURAS $n soldadura e&isten distintas posiciones de soldeo" tanto en ángulo o de rincón designada con la letra ' ! la soldadura a tope designada con la letra . segBn la normativa americana ('...) segBn la normativa europea (U.D.$.) siempre se denomina con la letra P. E 1osición /' (UD$ F 1'). oldadura acunada o plana ! una de las chapas inclinadas a -G más o menos. E 1osición 0' (UD$ F 1>). oldadura horizontal ! una de las chapas en vertical. E 1osición 1' (UD$ F 1H). oldadura vertical con ambas chapas en verticalI en la normativa americana tanto la soldadura ascendente como descendente sigue siendo la +H" pero en la normativa europea la soldadura vertical ascendente se denomina 1H ! en vertical descendente se le denomina 1< E 1osición 2' (UD$ F 1;). oldadura bajo techo.
POSICIONES DE SOLDEO DE CHAPAS A TOPE E 1osición /. (UD$ F 1'). Chapas horizontales" soldadura plana o sobremesa. E 1osición 0. (UD$ F 1C). Chapas verticales con eje de soldaduras horizontales" o tambi#n denominado de cornisa. E 1osición 1. (UD$ F 1H). oldadura vertical ascendente" soldadura vertical descendente (1<). E1osición 2. (UD$ F 1H). oldadura bajo techo.
DJ' Dormativa americana ('...) F ' (rincón)" . (tuberías ! cilindros). Dormativa europea (U.D.$.) F P (en general" para todo).
POSICION DE SOLDEO EN TUBER3A E 1osición /. (UD$ F 1'). uberías horizontales" con movimiento de rotación o revoluciónI soldadura 9plana9" el depósito del material de aporte se realiza en la parte superior del tubo o ca%o. E 1osición 0. (UD$ F 1H). uberías verticales e inmóviles durante el soldeo" o tambi#n denominado de cornisa. E 1osición 4. (UD$ F 1H). uberías horizontales e inmóvilesI $sta posición abarca todas las posiciones" soldadura plana" vertical ! bajo techo. E 1osición 5. (UD$ F K=0-). uberías inmóviles con sus ejes inclinados a -G mas o menosI $sta soldadura abarcaA soldadura bajo techo" vertical ! plana. = (UD$ F L=0-). uberías inmóviles con sus ejes inclinados a -G mas o menosI $sta soldadura abarcaA soldadura plana" vertical descendente ! bajo techo. = (UD$ F M=0-). uberías inmóviles con sus ejes inclinados a -G mas o menosI $sta soldadura abarcaA soldadura plana" vertical descendente" bajo techo" vertical ascendente ! plana. E 1osición 5.R uberías inmóviles con sus ejes inclinados a -G mas o menos con anillo restrictor con una distancia de 7,N2mmI e realiza en tuberías de 39 pulgadas su anillo es de +00mm de circunferencia.
POSICION DE SOLDEO EN TUBER3A EN 6N.ULO CON CHAPAS
E 1osición /' (UD$ F 1'). Conjunto con movimiento de rotación eje del tubo inclinado a -G más o menos. oldadura plana" el material de aporte se deposita en la parte superior. E 1osición 0' (UD$ F 1>). Conjunto inmovil durante el soldeo" tubo verticalI oldadura horizontal. E 1osición 0'R. Conjunto con movimiento horizontal de rotación. oldadura plana o sobremesa E 1osición 2' (UD$ F 1;). Conjunto inmovil durante el soldeo" tubo verticalI oldadura bajo techo. E 1osición 4' (UD$ F 1H"1<). Conjunto inmovil durante el soldeoI oldadura bajo techo" vertical ascendente ! soldadura plana. = (UD$ F 1<).?ertical descendente
DE'ECTOS DE LA SOLDADURA Porosidad e usa para describir los huecos globulares" libre de todo material sólido" que se encuentra con frecuencia en los cordones de soldadura. $n realidad" los huecos son una forma de inclusión que resulta de las reacciones químicas que tienen lugar durante la aplicación de la soldadura. ;ifieren de las inclusiones de escoria en que contienen gases ! no materia sólida. os gases que forman los huecos se derivan de los gases liberados por el enfriamiento del metal de la soldadura" como consecuencia de la reducción de solubilidad al descender la temperatura ! de las reacciones químicas que tienen lugar dentro de la propia soldadura.
Inclsiones no Met7licas on los ó&idos no metálicos que se encuentran a veces en forma de inclusiones alargadas ! globulares en los cordones de soldadura. ;urante la formación del depósito ! la subsecuente solidificación del metal de la soldadura"
tienen lugar muchas reacciones químicas entre los materiales (fundente)" o con la escoria producida. 'lgunos de los productos de dichas reacciones son compuestos no metálicos" solubles solo en cierto grado en el metal fundido. ;ebido a su menor densidad" tienden a buscar la superficie e&terior del metal fundido" salvo que encuentren restricciones para ello.
A8rieta!iento $l agrietamiento de las juntas soldadas ocurre por la presencia de esfuerzos multidireccionales localizados que en algBn punto rebasan la resistencia má&ima del metal. Cuando se abren grietas durante la soldadura o como resultado de #sta" generalmente solo es aparente una ligera deformación de la pieza de trabajo. ;espu#s que se ha enfriado una junta soldada" ha! mas probabilidades de que ocurra agrietamiento cuando el material es duro o frágil. Un material dBctil soporta concentraciones de esfuerzo que pudieran ocasionar falla en un material duro o frágil.
A8rieta!iento del !etal de la soldadra $l agrietamiento del metal de la soldadura tiene mas probabilidades de ocurrir en la primera capa de soldadura que en cualquier otra parte" ! de no repararse continuará pasando a las demás capas al ir siendo depositadas. $sta tendencia de continuar hacia las demás capas sucesivas se reduce considerablemente" o se elimina" con metal de soldadura autentico. Cuando se encuentra el problema de agrietamiento de la primera capa de metal de la soldadura" pueden lograrse mejoras aplicando uno o más de las siguientes modificacionesA O *odificar la manipulación del electrodo o las condiciones el#ctricas" lo que cambiará el contorno o la composición del depósito. O ;isminuir la rapidez de avance" para aumentar el espesor del depósito" aportando con ello mas metal de soldadura para resistir los esfuerzos que se están generando. O 'u&iliarse con precalentamiento" para modificar la intensidad del sistema de esfuerzos que esta imponiendo.
Penetración inco!pleta $sta e&presión se usa para describir la situación en que el metal depositado ! el metal base no se funden en forma integral en la raíz de la soldadura. 1uede ser ocasionada porque la cara de la raíz de la soldadura de ranura no alcance la temperatura de fusión a toda su altura" o porque el metal de
la soldadura no llegue a la raíz de una soldadura de filete" ! deje el hueco ocasionado por el puenteo del metal de la soldadura desde un miembro al otro. 'unque la penetración incompleta puede deberse en unos cuantos casos a la falta de disolución de los ó&idos e impurezas de la superficie" las condiciones de transmisión de calor que e&isten en la junta son una fuente mas frecuente de este defecto. a penetración incompleta es indeseable" particularmente si la raíz de la soldadura esta sujeta !a sea a tensión directa o a esfuerzos fle&ionantes. $l área que no se funde permite concentraciones de esfuerzos que pueden resultar en fallas sin deformación apreciable.
Soca-a!iento e emplea este t#rmino para describirA a.= la eliminación por fusión de la pared de una ranura de soldadura en el borde de una capa o cordón" con la formación de una depresión marcada en la pared lateral en la zona a la que debe unirse por fusión la siguiente capa o cordón. b.= la reducción de espesor en el metal base" en la línea en la que se unió por fusión el Bltimo cordón de la superficie. $l socavamiento en ambos casos se debe a la t#cnica empleada por el operador. Ciertos electrodos" una corriente demasiado alta" o un arco demasiado largo" pueden aumentar la tendencia al socavamiento.
CONTROL DE CALIDAD Inspección De Soldadras9 e entiende por inspección de soldaduras a las diferentes acciones que se realizan con el fin de constatar que el proceso en cuestión se efectBa con la calidad adecuada. $n estas acciones están involucrados personal ! materiales" por lo tanto es necesario conocer cada uno de los factores que afectan la calidad de la soldadura" a fin de evitar la posible aparición de defectos ! en el caso de que #stos se produzcan poder detectarlos ! dar pautas para la corrección de los mismos. ;e estos factores el personal es el más importante.
.arant#a De Calidad:
a garantía de calidad se define como las actividades de planificación ! organización que se realizan para asegurar un nivel de calidad suficiente que garantice el correcto funcionamiento de los productos ! al menor costo posible.
Control De Calidad: e entiende por control de calidad a las diferentes acciones llevadas a cabo tanto por el usuario como por el fabricante que contribu!en a asegurar la garantía de calidad ! forma parte del control de calidad.
Inspector De Soldadra: $s el encargado de constatar que todas las operaciones del proceso se realicen correctamente ! de acuerdo a los Códigos" Dormas" $specificaciones ! 1rocedimientos que se est#n aplicando con el fin de garantizar la alta calidad de la soldadura sin demora en la fabricación ! la entrega de productos. 1odríamos decir que su responsabilidad es la de juzgar la calidad del producto en relación a una especificación escrita. Hunciona como un representante judicial de la organización que representa" la cual puede ser el fabricante" comprador o cliente" una compa%ía de seguros o una agencia gubernamental. os inspectores de soldadura pueden ser clasificados en varias categoríasA inspectores gubernamentales" de $nsa!os Do ;estructivos" representantes del fabricante o del due%o" o autorizados por un código en particular como sucede por ejemplo con los inspectores '*$. in embargo para efectos prácticos ' ! '*$ dividen a los inspectores de soldaduras en dos categorías generalesA @nspectores de control de calidad del HabricanteA el cual realiza la inspección antes ! durante el ensambladoI antes ! despu#s de la soldadura" con el fin de asegurar que los materiales ! el proceso de fabricación cumplen con todos los requisitos especificados en el contrato. $stos son inspectores calificados ! que trabajan para el contratista.
@nspectores de aseguramiento de calidad del cliente o CódigoA representan al comprador (código" actividad gubernamental" o cualquier organización e&terna al fabricante). us deberes normalmente no inclu!en vigilancia obligatoria del desarrollo del proceso de soldar" sin embargo tiene el derecho de observar el proceso de producción. u trabajo es como una función de auditoria" lo cual implica revisión de los registros para asegurar que se han respetado todos los requerimientos de las especificaciones" dibujos ! otros documentos contractuales. $sto inclu!e" pero no limita a revisión del proceso de soldar" calificación de soldadores ! operadores de máquina" pre ! post=calentamiento" informes de ensa!os no destructivos. 'mbos tipos de inspectores deben tener la habilidad para negociar ! comunicarse efectivamente con todos los niveles de mando de la organización del fabricante ! de su propia organización.
MIEMBROS SOMETIDOS A CAR.AS AIALES; TRACCI(N AIAL $ 'LEOTRACCION: PANDEO $l pandeo es un fenómeno de inestabilidad elástica que puede darse en elementos comprimidos esbeltos" ! que se manifiesta por la aparición de desplazamientos importantes transversales a la dirección principal de compresión. $n ingeniería estructural el fenómeno aparece principalmente en pilares ! columnas" ! se traduce en la aparición de una fle&ión adicional en el pilar cuando se halla sometido a la acción de esfuerzos a&iales de cierta importancia. os pilares ! barras comprimidas de celosías pueden presentar diversos modos de fallo en función de su esbeltez mecánicaA •
os pilares mu! esbeltos suelen fallar por pandeo elástico ! son sensibles tanto al pandeo local el propio pilar como al pandeo global de la estructura completa.
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$n los pilares de esbeltez media las imperfecciones constructivas como las heterogeneidades son particularmente importantes pudi#ndose presentar pandeo anelástico. os pilares de mu! baja esbeltez fallan por e&ceso de compresión" antes de que los efectos del pandeo resulten importantes.
MIEMBROS COMPRIMIDOS CON CAR.A CONC. 1andeo fle&ional de columnas (a) ensión de pandeo elástico Una columna esbelta cargada a&ialmente puede fallar por pandeo fle&ional global si la sección transversal de la columna tiene una geometría con simetría doble" es de forma cerrada (tubo de sección cuadrada o rectangular)" de forma cilíndrica o presenta simetría puntual. 1ara las formas con simetría simple el pandeo fle&ional es uno de los modos de falla posibles. os montantes que forman parte de un tabique conectados con el material de revestimiento tambi#n pueden fallar por pandeo fle&ional. a carga crítica de pandeo elástico para una columna larga se puede determinar mediante la siguiente ecuación de $ulerA ensión de pandeo inelástico Cuando la tensión de pandeo elástico de la columna calculada mediante la $cuación C=C=+ es ma!or que el límite de proporcionalidad" Hpr" la columna pandeará en el rango inelástico. 'ntes de 7//3
en la $specificación '@@ se utilizaba la siguiente ecuación para calcular la tensión de pandeo inelástico de la columnaA
MIEMBROS SOMETIDOS A COMPRECION Un miembro está sujeto a compresión a&ial pura si la resultante de cargas de compresión transmitidas a dicho miembro es coincidente con la ubicación ! dirección de su eje centroidal. i esta condición no se cumple se presentan e¢ricidades de carga que generan combinación de fle&ión ! compresión a&ial. $n estructuras de acero es difícil encontrar miembros sujetos a compresión a&ial pura" !a que aun las cone&iones entre miembros dise%adas para transmitir solo cargas" sin momentos fle&ionantes" no se prestan normalmente a que la transmisión de carga sea a trav#s sus centroides. in embargo" cuando las e¢ricidades son peque%as" se puede asumir que la fle&ión es despreciable ! dise%ar el miembro asumiendo compresión a&ial pura. $s !a una costumbre generalizada el llamar columna a todos los miembros verticales de las estucturas" independientemente de que en muchos ocasiones dichos miembros est#n en realidad sujetos a compresión a&ial en combinación con otros efectos de carga. in embargo" por razones prácticas" en este capítulo se le llamará columna a los miembros sujetos a cargas e&ternas que generan solo compresión a&ial pura" independientemente de su orientación (vertical" horizontal o inclinada) en la estructura. os perfiles laminados en frío de cualquier configuración pueden ser usados como columnas. 1ueden formarse con elementos atiesados " elementos no atiesados o una combinación de elementos atiesados ! no atiesados . Jtras configuraciones no usuales ! las secciones cilíndricas tambi#n son usadas con frecuencia. ipos de miembros a compresión(7). (a) *iembros compuestos de solo elementos atiesadosI (b) *iembros compuestos de solo elementos no atiesadosI (c) *iembros compuestos de elementos atiesados ! no atiesados. Cabe aclarar que aunque las cargas e&ternas generen inicialmente solo compresión a&ial pura en la columna" si se presentan problemas de falla por inestabilidad debido al pandeo" se pueden generar esfuerzos adicionales de fle&ión debidos a la deformación de pandeo ! de torsión si el centroide no coincide con el centro de cortante. 'sí mismo" debido a que las secciones laminadas en frío están compuestas de material delgado" tambi#n se puede presentar pandeo local. 1or lo tanto" en el dise%o de columnas" se deben considerar los siguientes estados límites de falla" dependiendo de la configuración de la sección" su espesor ! la longitud de la columnaA
7. Hluencia de la sección.
,. 1andeo global de la columnaA a. 1andeo por fle&iónA fle&ión con respecto a un eje principal. b. 1andeo torsionalA torsión con respecto al centro de cortante. c. 1andeo fle&otorsionanteA fle&ión ! torsión simultánea. +. 1andeo local de elementos individuales.
Mie!*ros so!etidos a +le=ión os miembros en fle&ión son elementos estructurales de sección prismática" colocados normalmente en posición horizontal ! que soportan cargas perpendiculares al eje longitudinal (en cualquiera de sus dos sentidos) ! producen preponderantemente solicitaciones de fle&ión ! cortante.
'le=ión > corte $n el dise%o de elementos a fle&ión" se debe proveer suficiente resistencia por fle&ión para no e&ceder los estados límites de falla correspondientes ! al mismo tiempo se deberá cuidar que los estados límites de servicio" como la deformación má&ima del elemento" no e&cedan de ciertos valores permisibles.
%i8as de al!a llena as vigas de alma llena son vigas continuas ! sin orificios realizadas en madera laminada. a combinación de formas de viga diferentes se determina a partir de criterios económicos. ?igas para cubiertas a dos aguas = cordón inferior curvado5recto" viga lenticular" viga paralela" viga en arco" viga de cubiertas a un agua" componentes especiales
%enta&as •
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1ara grandes luces ! altas e&igencias de resistencia al fuegoA más económica que el hormigón ! el acero 'lta resistencia al fuego" de :+0 a :/0 ?anos de hasta -0 m Contrastadas soluciones detalladas Cortos plazos de entrega" montaje rápido
Criterios de dise?o $l dise%o de una viga o trabe" ! de cualquier otro miembro estructural de acero" consiste en determinar su resistencia disponible ! compararla con las solicitaciones que actBan en ella. $l dise%o es básicamente un problema de revisión" se selecciona un perfil estructural laminado que tiene determinadas propiedades geom#tricas ! mecánicas ! se determina su resistencia disponible o capacidad de carga" la cual se compara con las solicitaciones que producen las acciones nominales o de dise%o. i la capacidad de carga o resistencia disponible es igual o un poco ma!or que las solicitaciones" el dise%o es adecuado" si es menor es inadecuado" ! si es mucho ma!or" el dise%o es antieconómico. imultáneamente deben cumplirse requisitos de funcionalidad" incluidos en los estados límite de servicio que estipulan las especificaciones de dise%oI por ejemplo" los desplazamientos laterales ocasionados por sismo" defle&iones o flechas má&imas producidas por las cargas vivas e&teriores" las cuales no deben e&ceder de ciertos valores límite que fijan las normas de dise%o. a falla estructural o colapso de una viga de acero puede corresponder a alguno de los siguientes fenómenos" los cuales pueden presentarse individualmente o combinadosA 7. $&ceso de fle&ión en el plano de cargas" con eventual formación de mecanismo de falla con articulaciones plásticas. ,. 1or inestabilidad" en el intervalo elástico o aBn plástico" caracterizada por pandeo lateral o pandeo lateral por fle&o=torsión. +. 1andeo local de patines o del alma. . 1or cortante. -. Hatiga (trabes carril que soportan grBas viajeras). os principios fundamentales del dise%o elástico son ampliamente utilizados a nivel mundial en estructuras de acero desde hace más de un siglo. 1ara entender las diferencias entre el dise%o elástico ! plástico" se considera una viga doblemente empotrada ! que soporta una carga uniformemente repartida. $l dise%o elástico se basa en una distribución lineal de esfuerzos ! deformaciones. $l criterio de dise%o de la viga estipula que los esfuerzos de fle&ión má&imos en las fibras e&tremas de #sta" ocasionados por la carga actuante" no deben e&ceder los esfuerzos permisibles de fle&ión estipulados en las $specificaciones del '@C= ,070. 'sí" la viga tiene una reserva de capacidad a fle&ión ! su comportamiento es elástico lineal" los momentos fle&ionantes má&imos (negativos) se presentan en los apo!os empotrados ! en la sección media de la viga se presenta el momento fle&ionante má&imo positivo" cu!o valor corresponde a la mitad del momento fle&ionante negativo en los apo!os. o anterior significa que la viga todavía puede soportar cargaI sin embargo" en el dise%o elástico no se permite que se formen las
articulaciones plásticas en los apo!os ! en la sección media de la viga" !a que esta hipótesis es la base del dise%o plástico.
Secciones co!pestas as secciones tipo 7 (secciones para dise%o plástico ! para dise%o sísmico) pueden alcanzar el momento plástico en vigas" ! el momento plástico reducido por compresión en barras fle&o=comprimidas" ! conservarlo durante las rotaciones inelásticas necesarias para la redistribución de momentos en la estructura" ! para desarrollar las ductilidades adoptadas en el dise%o de estructuras construidas en zonas sísmicas. as secciones tipo , (secciones compactas ! para dise%o sísmico) pueden alcanzar el momento plástico como las secciones tipo 7" pero tienen una capacidad de rotación inelástica limitada" aunque suficiente para ser utilizadas en estructuras dise%adas plásticamente" bajo cargas predominantemente estáticas" ! en zonas sísmicas" con factores de comportamiento sísmico reducidos. as secciones tipo + (secciones no compactas) pueden alcanzar el momento correspondiente a la iniciación del flujo plástico en vigas" pero no tienen capacidad de rotación inelástica. a falla de estas secciones ocurre por pandeo inelástico de uno de sus elementos. 1ueden ser utilizadas cuando las solicitaciones han sido determinadas por un análisis elástico ! las cargas son predominantemente estáticas. as secciones tipo (secciones esbeltas) tienen como estado límite de resistencia el pandeo local elástico de alguno de los elementos planos que las componen. $stas secciones no son capaces de desarrollar el momento plástico de la sección ! no tienen capacidad de rotación inelástica post pandeo. as relaciones ancho5espesor de los elementos planos de los dos primeros tipos de secciones definidos arriba no deben e&ceder los valores de Pp ! Pr" respectivamente" lo que asegura que las secciones de los tipos 7 ! , podrán alcanzar sus estados límite de resistencia sin que se presenten fenómenos prematuros de pandeo local. as secciones en las que al menos un elemento e&cede los límites correspondientes a las del tipo 7 ! , son tipo +. as secciones en las que al menos un elemento e&cede los límites correspondientes a las del tipo + son tipo .
Secciones la!inadas as secciones estructurales" sean laminadas o armadas" se pueden considerar como un conjunto de chapas" algunas son internas ! otras son e&ternas ;ado que las chapas que constitu!en las secciones estructurales son relativamente delgadas comparadas con sus anchos" cuando están sometidas a compresión (consecuencia de cargas a&iles aplicadas a la sección completa o como consecuencia de esfuerzos de fle&ión) pueden pandear localmente. a predisposición de cualquier elemento chapa que constitu!e la sección transversal a pandear" puede limitar la capacidad de dicha sección para soportar carga a&il" o bien limitar su resistencia a fle&ión al impedir que se alcance el limite elástico. $vitar que aparezca un fallo prematuro debido a los efectos del pandeo local es posible limitando la relación ancho=espesor para cada chapa individual que constitu!e la sección transversal. $n esto se basa la idea de la clasificación de secciones.
.eneralidades > detalles constrcti-os os usos típicos más comunes de dichos miembros en edificios son en sistemas de piso" en sistemas de cubiertas ligeras" en sistemas de muro" entre otros. $n sistemas de piso estos miembros son llamados generalmente vigas. $n el caso de los sistemas de cubierta ligera ! muros se les conoce por el nombre de polines. 1or conveniencia" en este capítulo se usará el nombre gen#rico de viga para identificar a todos los miembros sujetos a fle&ión !5o cortante. 'l dise%ar vigas" se debe considerar la capacidad para resistir momento ! la rigidez del miembro calculada a partir de las propiedades efectivas de la sección. $sto es" evaluando el momento de inercia ! módulo de sección considerando el ancho efectivo del patín de compresión ! el peralte efectivo del alma" usando los procedimientos e&puestos
en el Capítulo . 'demás" las almas de vigas deben ser revisadas por cortante" combinación de fle&ión ! cortante" aplastamiento del alma ! combinación de fle&ión ! aplastamiento del alma. 'demás de las consideraciones de dise%o e&puestas anteriormente" la capacidad para resistir momento de un perfil puede estar limitada por pandeo lateral de la viga" particularmente cuando el perfil es fabricado de lámina de pared delgada ! con apo!o lateral espaciado a intervalos relativamente grandes. 1or #sta razón" las vigas deberán cumplir con los criterios de apo!o lateral adecuado determinados por el '@@" de lo contrario" la capacidad a fle&ión de la viga se verá significativamente mermada. Contrario a los perfiles laminados en caliente" en el dise%o de vigas a base perfiles laminados en frio se deben considerar problemas tales como desfasamiento por cortante ! rizados de patines. 'demás" si se desea aprovechar el incremento en las propiedades mecánicas debido al laminado en frío" el dise%o de elementos a fle&ión puede complicarse.
'le=o co!presión a compresión ocurre cuando dos fuerzas actBan en la misma dirección ! sentido contrario haciendo que el elemento se acorte ! se deforme. Cada pieza falla bajo diferente magnitud de carga. a cantidad de carga bajo la cual falla un elemento en compresión depende del tipo de material" la forma del elemento ! la longitud de la pieza. $l problema es que si se presionan dos e&tremos de una barra delgada la misma no permanece recta" se acorta ! se fle&iona fuera de su eje (1'D;$J). os miembros en compresión" tales como las columnas" están sujetas principalmente a carga a&iales. Un miembro en fle&ión está sometido a cargas perpendiculares a su eje" las que pueden incluir momentos puntuales aplicados en el tramo o los e&tremos del elemento. $stas cargas generan momentos flectores ! corte en el miembro. a resistencia de una viga de acero está dada" fundamentalmente" por su momento de inercia @. ambi#n la resistencia a la fle&ión puede incrementarse modificando las condiciones de apo!o" como por ejemplo" haci#ndola continua en lugar de isostática. in embargo" esta resistencia puede verse reducida significativamente si no se toman previsiones contra el pandeo lateral de la viga a forma de prevenir este pandeo lateral puede ser incrementando la resistencia de la viga" o disponiendo elementos transversales aleje de la viga que actBen como arriostramiento lateral.
a capacidad de la estructura no es agotada durante la formación de la primera articulación plástica. $sta es significativamente más grande que la capacidad correspondiente a la formación de la primera rótula plástica. 'l cociente entre el momento plástico *1 ! el elástico *Q se le da el nombre de factor de forma.
@ntroducción Kasta ahora hemos estudiado el caso de columnas sometidas a carga a&ial o carga conc#ntrica" es decir columnas inicialmente rectas ! sin ninguna e¢ricidad. ?amos a estudiar el tema de la H$TJ = CJ*1:$@JD. Corresponde entonces a continuación considerar el caso de columnas con e¢ricidad" sea esta causada por imperfecciones de la propia columnas o por momentos aplicados.
Conclusión Un miembro está sujeto a compresión a&ial pura si la resultante de cargas de compresión transmitidas a dicho miembro es coincidente con la ubicación ! dirección de su eje centroidal. i esta condición no se cumple se presentan e¢ricidades de carga que generan combinación de fle&ión ! compresión a&ial. $n estructuras de acero es difícil encontrar miembros sujetos a compresión a&ial pura" !a que aun las cone&iones entre miembros dise%ados para transmitir solo cargas" sin momentos fle&ionantes" no se prestan normalmente a que la transmisión de carga sea a trav#s sus centroides. in embargo" cuando las e¢ricidades son peque%as" se puede asumir que la fle&ión es despreciable ! dise%ar el miembro asumiendo compresión a&ial pura. $s !a una costumbre generalizada el llamar columna a todos los miembros verticales de las estucturas" independientemente de que en muchas ocasiones dichos miembros est#n en realidad sujetos a compresión a&ial en combinación con otros efectos de carga.