Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche
Universidad Tecnológica Tecnológica de Campeche Materia: Sistemas Mecánicos
Tarea: Estructuras
Maestro: Wilberth Hidalgo Arcos
Alumno: Leyva Gómez Irving Aleandro
Grado! "
Grupo! #
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche ÍNDICE
MOMENTO FLECTOR MAXIMO......................................2 ESFUERZO FLEXIONANTE............................................4 MOMENTO DE INERCIA.......................... INERCIA...............................................8 .....................8 ESTRUCTURAS CON REMACHES.................................20 ESTRUCTURAS ESTRUCTURAS SOLDADAS........... SOLDADAS........................................22 .............................22
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MMENT !"ECT# MA$IM El e$uilibrio rotacional de los segmentos de viga estudiados se logra con la a%arición del Momento &lector Ma'a( se)alado en el diagrama de cuer%o libre anterior* +e esta manera este se %uede de,inir de,inir como la sumatoria sumatoria de los momentos momentos de las ,uerzas e-ternas situadas a la iz$uierda o a la derecha de la sección estudiada( considerando $ue el %lano de a%licación de las ,uerzas es ./ 0hoa de %a%el1( y la dirección del momento ,lector es %er%endicular a este( es decir el ee %articular 2
En cuant cuanto o al signo signo del del mome moment nto o ,lec ,lecto torr( es im%o im%ort rtant ante e resal resalta tarr $ue $ue este este no de%ende de su sentido de rotación( tal como sucede con el momento de e$uilibrio( sino más bien de la curvatura $ue su,re la viga %or la a%licación del mismo* +e tal manera $ue una curvatura cóncava hacia arriba se considera %ositiva( lo contrario es negativo* En la siguiente ,igura se ilustra esta convención*
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche Los momentos ,lectores %ositivos generan tracción o alargamiento en las ,ibras in,eriores de la viga y com%resión o acortamiento en las su%eriores( los negativos %roducen lo contrario( como se muestra en la %arte su%erior de la ,igura anterior*
En los grá,icos in,eriores( de la ,igura anterior( se muestra el e,ecto de ,uerzas individuales y el sentido de curvatura de la viga( considerando un em%otramiento imaginario en la sección a'a*
Calcular momento de %le&ión m'&imo #alcular el es,uerzo cortante má-imo( el momento ,lector má-imo y la má-ima de,ormación del siguiente su%uesto( deando este 3ltimo valor en ,unción de E4I*
5ara resolver el %roblema utilizaremos la su%er%osición de los siguientes casos sim%les!
(tención del momento %lector m'&imo
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche Sumamos las e-%resiones obtenidas en ambos casos( teniendo en cuenta la e-istencia e-istencia de dos tramos( uno desde el a%oyo dorsal hasta el %unto de a%licación a%licación de la carga %untual 0tramo A#1 y otro desde este %unto hasta el a%oyo ,rontal 0tramo #61*
5ara determinar el má-imo momento ,lector( derivamos ambas e-%resiones e igualamos a cero!
El %rimer valor obtenido no tiene signi,icado ,7sico( %ues el %unto de abcisa -89 no %ertenece %ertenece al intervalo intervalo A#* 5or consiguiente( consiguiente( el má-imo momento momento ,lector ,lector se da en la sección de la viga distante :*; m del a%oyo dorsal* El valor de este momento má-imo es!
E)!UE#* !"E$INANTE+ Se denomi denomina na moment momento o ,lecto ,lectorr 0o tambi< tambi
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Es una solicitación t7%ica en vigas vigas y y %ilares %ilares y y tambi
Diagrama de momento %lector 5ara elementos lineales %er%endiculares ti%o barra( el momento ,lector se de,ine como una ,unción a lo largo del ee neutro del neutro del elemento( donde =-= re%resenta la longitud a lo largo de dicho ee* El momento ,lector as7 de,inido( dadas las condic condicion iones es de e$uilib e$uilibrio rio(( coinci coincide de con la resulta resultante nte de ,uerzas ,uerzas de todas todas las ,uerzas situadas a uno de los dos lados de la sección en e$uilibrio en la $ue %retendemos calcular el momento m omento ,lector*
+ebido a $ue un elemento %uede estar sueto a varias ,uerzas( cargas distribuidas y momentos( el diagrama de momento ,lector var7a a lo largo del mismo* Asimismo Asimismo las cargas estarán com%letadas en secciones y divididas %or tramos de secciones*
En una %ieza de %lano medio( si se conoce el des%lazamiento vertical del ee baric
+onde!
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche Es el des%lazamiento vertical o des%lazamiento de la curva elástica*
Es Es
el módulo de /oung del material de la viga*
Es el segundo momento de área de área de la sección transversal de la viga*
Además el momento ,lector sobre una viga de %lano medio viene relacionado con el es,uerzo cortante %or cortante %or la relación!
C'lculo de tensiones en %le&ión En un elemento constructivo %rismático sometido a ,le-ión se generan tensiones normales a la sección transversal( de sentido o%uesto en la zona com%rimida y en la zona ,raccionada( $ue generan un momento resultante de resultante de las tensiones internas $ue iguala al momento e-terior a%licado*
&le-ión sim%le no desviada! #uando #uando una %ieza %rismática %rismática está siendo ,letada %or un momento ,lector $ue coincide coincide vectorialmente vectorialmente en dirección dirección con uno de los ees %rinci%ales de inercia se inercia se dice $ue está sometido a ,le-ión no desviada( si además no e-iste es,uerzo a-ial la a-ial la ,le-ión se dice sim%le( y si además la sección tiene un %lano de simetr7a %er%endicular al momento( situación $ue sucede t7%icamente en las estructuras convencionales( la tensión normal en normal en cual$uier %unto se %roduce en una viga o un elemento ,lectado al a%licar un momento ,lector se %uede a%ro-imar %or la ,órmula de >avier !
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche +onde M, es el momento a%licado( y es la distancia desde el baricentro baricentro 0 0centro centro de gravedad de gravedad de la sección1 a la ,ibra considerada( e I, es el segundo momento de inercia de inercia de la sección con res%ecto al ee de ,le-ión* ,le-ión* 5ara mayor %racticidad( %racticidad( suele utilizarse el momento resistente( resistente( calculado como!
+onde es la distancia má-ima del baricentro al cordón su%erior o al cordón in,erior( seg3n se $uiera calcular com%resiones o tracciones má-imas* 5ara 5ara %iez %iezas as sim
&le-ión desviada y ,le-o'torsión! 5ara %iezas no sim
En el caso de %iezas con ,le-ión desviada( es decir( %iezas con ,le-ión seg3n una dirección $ue no coincide con los ees %rinci%ales de inercia( inercia( la tensión %uede estima estimarse rse descom descom%on %onien iendo do el moment momento o ,lect ,lector or seg3n seg3n los ees %rinci %rinci%al %ales es de inercia* Si además el centro de cortante coincide con el centro de gravedad y
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche el alabeo de la sección %uede sección %uede des%reciarse( des%reciarse( %odemos estimar estimar la tensión tensión má-ima como!
MMENT DE INE#CIA+ La inercia es una %ro%iedad muy im%ortante en dinámica y estática* 5or eem%lo en resistencia de materiales( es un %arámetro ,undamental %ues es necesaria %ara calcular la tensión en una sección debida a la a%licación de un momento en la estructura* +ebido a $ue es inversamente %ro%orcional a la tensión $ue su,re la secci sección ón en cues cuestitión( ón( es %re, %re,eri eribl ble e dise dise)ar )ar estr estruct uctura urass con con una una alta alta inerc inercia ia(( minimizando as7 la solicitación* +ebido a lo anterior( somos ca%aces de deducir los ?e-tra)os@ %er,iles de algunas vigas* 5or eem%lo el motivo %ara utilizar vigas con sección de doble es $ue al ser la inercia %ro%orcional a la distancia( normalmente es %re,erible localizar el material en %osiciones con una mayor distancia a la %eri,eria( esto es( lo más aleados %osibles del centro de gravedad*
,ropiedades de la inercia B* Es una una %ro %ro%i %ied edad ad aditiva+ :* A la la hora de calcul calcular ar la inercia inercia de un cuer% cuer%o o es im%orta im%ortante nte escoger unos
e-es adecuados adecuados* 5or eem%lo en un cubo no es lo mismo calcularlo con res%ecto a su diagonal $ue con res%ecto a cual$uier otro ee* C* #álculo #álculo de inercia inercia con res%ect res%ecto o a unos ees ees %aralelos %aralelos a los $ue %asan %or el centro de gravedad de la ,igura! se realiza mediante el teorema de )teiner !
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9* #álculo #álculo de los %rinci%a %rinci%ales les momentos momentos de inercia! inercia! una vez calculada calculada la la inercia inercia con res%ecto a los ees $ue %asan %or el centro de gravedad de la ,igura( es %osible hallar las direcciones %rinci%ales mediante el c.rculo de Mohr:
,roducto de inercia El %roducto de inercia es una medida de la inercia rotacional de un cuer%o* Este se calcula mediante el %roducto de masa %or distancia a cada uno de los ees* A continuación continuación un esbozo sobre el %roducto %roducto de inercia( inercia( en el $ue se e-%lica %or$ue en muchos casos es igual a cero!
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5ara 5ara ,ina ,inaliliza zarr adu adunt nto o una una tabl tabla a con con los los mome moment ntos os de iner inerci cia a de algu alguna nass geometr7as comunes!
Tpos de carga. carga. FUERZAS APLICADAS A UNA ESTRUCTURA.
Se distinguen dos ti%os de ,uerzas actuando en un cuer%o! las e-ternas y las internas*
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche Las e-ternas son las actuantes o a%licadas e-teriormente y las reacciones o resistentes $ue im%iden el movimiento*
Las Las inte intern rnas as son son a$ue a$uellllas as $ue $ue mant mantie iene nen n el cuer cuer%o %o o estr estruc uctu tura ra como como un ensamblae 3nico y corres%onden a las ,uerzas de unión entre sus %artes*
Las actuantes son a$uellas cargas a las $ue se ve sometida la estructura %or su %ro%io %eso( %or la ,unción $ue cum%le y %or e,ectos ambientales* En %rimera instancia se %ueden subdividir en cargas gravitacionales( cargas hidrostáticas y ,uerzas ambientales 0sismo( viento y tem%eratura1*
Las gravitacionales son a$uellas generadas %or el %eso %ro%io y al uso de la estructura y se denominan gravitacionales %or$ue corres%onden a %esos* Entre ellas tenemos las cargas muertas y las cargas vivas*
Dtra clasi,icación de las cargas es %or su ,orma de a%licación! dinámicas y estáticas*
Las cargas dinámicas son a$uellas a%licadas s3bitamente y causan im%acto sobre la estructura* Las cargas estáticas corres%onden a una a%licación gradual de la carga*
/+ CA#GA) G#A0ITACINA"E)
B*B #argas muertas
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche Son cargas %ermanentes y $ue no son debidas al uso de la estructura* En esta categor7a se %ueden clasi,icar las cargas corres%ondientes al %eso %ro%io y al %eso de los materiales $ue so%orta la estructura tales como acabados( divisiones( ,achadas( techos( etc* +entro de las cargas muertas tambi
B*: #argas vivas #orres% #orres%onde onden n a cargas cargas gravita gravitacio cional nales es debidas debidas a la ocu%aci ocu%ación ón normal normal de la estruc estructu tura ra y $ue $ue no son son %erma %ermane nent ntes es en ella ella** +ebi +ebido do a la cara caract cter7 er7st stic ica a de movilidad y no %ermanencia de esta carga el grado de incertidumbre en su determinación es mayor* La determinación de la %osible carga de dise)o de una edi,icación ha sido obeto de estudio durante muchos a)os y gracias a esto( %or medio de estad7sticas( se cuenta en la actualidad con una buena a%ro-imación de las cargas vivas de dise)o seg3n el uso de la estructura* Las cargas vivas no incluyen las cargas ambientales como sismo o viento* 5ara e,ectos de dise)o es el calculista $uien debe res%onder %or la seguridad de la estructura en su vida 3til( %ara esto cuenta con las ayudas de las normas y códigos de dise)o donde se es%eci,ican las cargas vivas m7nimas a considerar* B*C #argas vivas en %uentes
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche Los ti%os de cargas vivas considerados en el dise)o de %uentes se resumen en! carga de camión y carga de v7a( carga de im%acto y carga de ,renado* La carga de camión camión considera el %eso de un camión como un conunto conunto de cargas %untuales actuando con una se%aración y re%artición $ue re%resenta la distancia entre ees 0ruedas1 de un camión de dise)o* La carga de v7a corres%onde a una carga distribuida y re%resenta el %eso de veh7culos livianos circulando %or el %uente* Se %ueden combinar la carga de v7a y la de camión en una misma luz de un %uente( esto re%resenta re%resenta un %uente cargado cargado con carros livianos y entre ellos un camión* El es$uema general de la carga de v7a mas camión es el siguiente* 0lane load( trucF load1
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La magnitud de las cargas %untuales de%ende del ti%o de camión se es%era circule %or la v7a en dise)o* 5ara la carga de im%acto se considera un ,actor de multi%licación de la carga viva de camión y v7a y %ara la de ,renado una carga horizontal horizontal %ro%orcional %ro%orcional a la carga de v7a o camión* 2. FUERZAS AMBIENTALES
:*B #argas de viento El viento %roduce una %resión sobre las su%er,icies e-%uestas* La ,uerza de%ende de! • • • • •
densidad y velocidad del viento ángulo de incidencia ,orma y rigidez de la estructura rugosidad de la su%er,icie altura de la edi,icación* edi,icación* A mayor altura mayor velocidad del viento
5ara una estructura en general se deben calcular las cargas de viento $ue act3an( en cual$uier dirección( sobre! a* La est estru ruct ctura ura en en conu conunt nto o b* Los elementos elementos estructur estructurales ales individua individuales( les( %or eem%lo eem%lo una una %ared de ,achada ,achada en es%ecial( el techo* c* Las unidade unidadess indivi individual duales es de revesti revestimie miento nto y sus cone-io cone-iones nes(( vidrier7a vidrier7a y cubierta con sus aditamentos*
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5ara convertir el e,ecto del viento en %res %resió ión n se cuen cuentta con con dos dos %roc %roced ediimien miento toss ace% ace%ta tado doss %or %or las norm normas as(( el sim%li,icado o estático y el dinámico* En el estático se toma una velocidad %romedio sin tener en cuenta e,ectos como rugos rugosid idad ad del del terre terreno no y to%o to%ogra gra,7 ,7a a y se convi conviert erte e en %resi %resión ón %or m
kN/m
2
donde! 5! %resión estática $! velocidad convertida en %resión dinámica* s! velocidad del viento en F*%*h 0Fmhora1* 5ara determinar la velocidad( s( se cuenta con los ma%as de amenaza eólica del %a7s( donde %or energ7a sabemos $ue la energ7a cin
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche +ebe tenerse %resente $ue el análisis sim%le no considera otros ,actores como rugosidad del terreno( tama)o del edi,icio( altura sobre el terreno( to%ogra,7a y %or lo tanto( es de es%erarse $ue los valores encontrados %or este mS'"J se dan valores de #% %ara! 5órti 5órtico coss a dos dos aguas aguas consi conside dera rando ndo el vien viento to so%la so%land ndo o %aral %aralel elam amen ente te a la cumbrera 0,uerza ascendente sobre el %órtico1( #%8'K( 5ara los aleros de cual$uier ti%o de cubierta( #%8'B(; 5ara su%er,icies su%er,icies verticales verticales como %aredes o ,achadas ,achadas de edi,icacione edi,icacioness o vallas se utilizan los valores de la tabla 6**9':* na vez obtenida la %resión se encuentra la ,uerza total al multi%licar %or el área e-%uesta ,rontal e,ectiva y dicha %resión* El result resultado ado del anális análisis is sim%li sim%li,ic ,icado ado son unas unas %resione %resioness tentat tentativas ivas sobre sobre el elemento analizado o sobre la edi,icación( si se $uiere tener un análisis mas
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche com%leto de la variación del coe,iciente #% en cada una de las %artes de un techo o de una edi,icación
:*: #argas de sismo! El sismo es una liberación liberación s3bita de energ7a energ7a en las ca%as interiores interiores de la corteza terrestre $ue %roduce un movimiento ondulatorio del terreno* Este Este movi movimi mien ento to ondul ondulat atori orio o se trad traduce uce en una una acel aceler eraci ación ón indu induci cida da a la estructura $ue contando esta con su %ro%ia masa y conociendo la :da ley de >eNton se convierte en una una ,uerza inercial sobre la estructura* estructura* Es inercial %or$ue de%ende directamente de la masa de la estructura sometida al sismo*
#omo mencionamos la magnitud de esta ,uerza de%ende de la masa de la edi,icación y de la aceleración corres%ondiente de la estructura* La aceleración de la estructura 0es decir la res%uesta de esta a una %erturbación en la base1 de%ende a su vez de su rigidez 0O8&d1 y de la magnitud y ,recuencia de la aceleración del terreno*
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche La masa y la rigidez determinan el %eriodo de vibración de la estructura $ue %ara una aceleración del terreno %roduce una aceleración de vibración en ella*
5or medio de un es%ectro de dise)o 0gra,ica de aceleración del terreno vs* 5eriodo de vibración de la estructura1 se determina la aceleración de dise)o %ara la estructura estructura y %or medio de la ecuación ecuación de la segunda Ley de >eNton( >eNton(
(
encontramos una ,uerza estática e$uivalente al sismo* La ,uerza total s7smica en la base de la estructura se conoce como cortante basal* 8 cortante basal P ,uerza total en la base El cortante basal se %uede determinar %or meNton! 8 W*Sa donde Sa es un coe,iciente coe,iciente s7smico s7smico 0adimensiona 0adimensional1 l1 $ue re%resenta la aceleración aceleración con $ue res%onde la edi,icación a un movimiento de su base* Se e-%resa como una ,racción de la gravedad y de%ende de la estructura analizada y de la zona dond donde e se encu encuen entr tre e loca localiliza zada da** En Mede Medellll7n 7n %odr %odr7a 7amo moss deci decirr en ,orm ,orma a generalizada $ue este coe,iciente tiene un valor de K(; %ara una vivienda de un %iso*
:*C #argas debidas a cambios de tem%eratura
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche Los Los camb cambio ioss de tem% tem%era eratu tura ra %rodu %roducen cen dila dilata taci cione oness o cont contrac racci cion ones es en la estruct estructura ura general general y en sus elemen elementos tos com%onen com%onentes tes** Estos Estos cambio cambioss %ueden %ueden %roducir o no ,uerzas adicionales de%endiendo del grado de restricción de la estructura y de sus elementos* #omo eem%lo %odemos analizar el e,ecto sobre un elemento sim%le articulado en sus dos dos e-tr e-trem emos* os* 5ara un ascen ascenso so de la tem% tem%er erat atura ura el elem elemen ento to trat trata a de estirarse %ero como sus a%oyos restringen el movimiento lateral es im%osible su de,ormación de,ormación a-ial* 5ara contrarrestar contrarrestar el e,ecto de alargamiento alargamiento %or tem%eratura tem%eratura se generan unas ,uerzas de reacción $ue causan com%resión del elemento y cuya magn magnititud ud es tal tal $ue $ue %rodu %roduzc zcan an la mism misma a de,o de,orm rmac ació ión n a-ia a-iall $ue $ue %rod %roduce uce el ascenso de tem%eratura* +e esta manera %odemos concluir $ue los e,ectos de tem%eratura de%enden de las restricciones al alargamiento y acortamiento de la estructura en general y de sus elementos com%onentes* +e,ormación unitaria %or tem%eratura!
Q 8 aR+t
+e,ormación %or cambios de tem%eratura en un elemento de longitud L! +L 8 aR+tRL a ! coe,iciente de dilatación t
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Igualando las de,ormaciones %or tem%eratura y las de,ormaciones %or carga a-ial %odemos obtener la magnitud de la ,uerza de reacción y %or ende los es,uerzos a-iales generados %or el cambio de tem%eratura*
+L 8 5LAE
de,ormaciones %or carga a-ial
+L 8 a*+t*L
de,ormaciones %or tem%eratura
Igualando ambas ecuaciones se %uede calcular la ,uerza a-ial e$uivalente debida a un cambio de longitud en la viga restringido*
:*9 #argas %or %resión hidrostática y em%ue de tierras 5or la Ley de 5ascal sabemos $ue la %resión $ue eerce un l7$uido sobre las %aredes $ue lo contienen contienen es %ro%orcional a la %ro,undidad y al %eso es%ec7,ico del l7$uido l7$uido contenido* contenido* Los suelos eercen sobre las su%er,icies su%er,icies una %resión similar a los l7$uidos %ero de menor magnitud* La %resión se re%resenta entonces como una carga triangular
+onde!
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche U! %eso es%ec7,ico del l7$uido o del l7$uido e$uivalente $ue re%resenta al suelo* Ue$uivalente8Fa* Usuelo( donde Fa es menor $ue B h! altura Identifcar las características de las
E)T#UCTU#A) CN #EMAC1E) Se llama remache a una %ieza de sección transversal circular de acero d3ctil ,orado en el sitio %ara unir entre s7 varias %iezas de acero*
El rema remach che e se ,abri ,abrica ca con con una una cabez cabeza a es%e es%eci cial( al( $ue $ue se deno denomi mina na cabez cabeza a manu,acturada( instalada mediante una %istola remachadora la cual ,orma otra cabeza( durante la instalación* El %roceso com%leto se llama remachado*
El remachado es esencialmente un %roceso de ,ora( $ue se ha desarrollado %artiendo de un %roceso de martillado a mano hasta llegar al m
El %roceso de remachado %ude ser realizado en caliente( normalmente %ara obras %e$ue)as realizadas en taller( o %ara remaches grandes 0más de B@1 ( o %uede real realiz izar arse se en ,rio ,rio(( %ara %ara rema remach chad ados os en cam% cam%o o 0rem 0remac ache hess de V@ a TJ@ TJ@1* 1* Inic Inicia ialm lmen ente te la cabez cabeza a de los los rema remach ches es se conse consegu7 gu7a a a gol% gol%e e de mart martilillo lo(( actualmente todo esta sim%li,icado %or el uso de ma$uinaria es%ecial*
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5ara realizar el
remachado
%rimero se %er,ora
la cha%a a unir( se
coloca el remache
0,rio o caliente1 en
la %er,oración y se con,orma la otra cabeza( tal como se muestra en la ,igura de abao*
La utilización de los remaches esta di,undida en la construcción de calderas( edi,icios( %uentes( barcos y otros* Su conveniencia de utilización radica en la seguridad de la unión( y la adhesión o rozamiento generado en la con,ormación de los remaches* I5DS +E EMA#HES Se %uede clasi,icar los remaches %or dos categor7as! a* 5or el el ti%o ti%o de carga carga $ue resiste resisten* n* b* 5or 5or la ,or ,orma ma del del rem remac ache he**
5or el ti%o de carga se tienen remaches a carga a-ial( y remaches a carga e-c< e-c
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche Los remaches de cabeza de hongo se utilizan %ara unir cha%as muy delgadas( mientras $ue los remaches huecos además de unir cha%as delgadas %ueden ser utilizados utilizados %ara cuero( cartón u otros* En las ,iguras siguientes siguientes se muestran muestran las ,ormas t7%icas de los remaches*
>DMAS 5AA 5AA EL +ISED +E >ID>ES #D> EMA#HES Las normas %ara el dise)o de remaches están desarrolladas tanto %or la AIS#( la ASME( la ASM( dentro las normas americanas( americanas( debiendo revisar la norma %ara realizar un dise)o $ue amerite bastantes detalle* +e acuerdo a esta( se recomienda los siguientes materiales %ara los remaches! A#ED ES#AL ASM AB9B A#ED +E AL ALA A ESISE>#IA ASM AB"; o A;K: En la norma +I>( se %uede revisar los códigos +I> K( +I> B:9 y +I> B:C*
E)T#UCTU#A) )"DADA) De%inición de soldadura esultado de la o%eración de soldar* 5roceso mediante el cual se unen %iezas de acero con la a%licación de calor( con o sin ,usión( con o sin adición de material de relleno y con o sin a%licación de %resión* Las soldaduras se clasi,ican de acuerdo con la %osición( ,orma y %re%aración de las untas*
,rocesos de soldadura
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche El ti%o de soldadura estructural a%licable en la construcción metálica es el de arco el
con
elec electr trod odo o
met metálic álico( o(
a%l a%licad icado o
manu manual al((
semi semiau auto tomá máttica ica
o
automá automátic ticame amente nte** Los %rocesos %rocesos a%robados a%robados en las normas normas de dise)o dise)o $ue se mencionan en este manual son la soldadura manual con electrodo recubierto( la soldadura automática de arco sumergido( la %rotegida con gases y la soldadura con electrodo con corazón de ,undente* 5ueden utilizarse otros %rocesos si se cali,ican adecuadamente %ara los casos en $ue se vayan a utilizar*
Tipos de -untas E-isten cinco ti%os básicos de untas soldadas $ue se em%lean en las estructuras de acero! a to%e( en es$uina( en <( trasla%ada y de borde o de orilla* Esta nomenclatura nomenclatura se re,iere a la %osición relativa relativa $ue guardan entre s7 las %iezas $ue sevan a soldar* >i la ,orma geom
2unta a tope La unta a to%e se usa %rinci%almente %ara unir los e-tremos de %lacas %lanas $ue tienen igual o a%ro-imadamente el mismo es%esor* La ventaa de este ti%o de unta es la eliminación de la e-centricidad( $ue se %resenta en las untas trasla%adas sencillas al usarse con soldaduras de %enetración com%leta( este ti%o de unta minimiza el tama)o de la cone-ión* Su desventaa estriba en la necesidad de %re%arar los bordes y alisarlos alisarlos cuidadosamente cuidadosamente antes de a%licar a%licar la soldadura %or esto la mayor %arte de las untas a to%e se hace en taller( donde es más ,ácil regular el %roceso de soldadura*
2unta en es3uina
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche La unta en es$uina se utiliza en es%ecial %ara ,ormar secciones rectangulares de ti%o ti%o caó caón n dest destin inad adas as a colu columna mnass y tamb tambi< i
2unta traslapada La unt unta a tras trasla la%a %ada da se em%l em%lea ea debi debido do a las las sigu siguie ient ntes es vent venta aas as!! las las %iez %iezas as destinadas destinadas a conectarse conectarse no re$uieren re$uieren de una ,abricación ,abricación tan %recisa %recisa como en los demás ti%os de untas y %ueden des%lazarse ligeramente %ara absorber %e$ue)os errores de ,abricación* Los bordes de las %iezas no necesitan de una %re%aración es%ecial y se cortan generalmente con so%lete* La unión entre las %artes se %uede e,ectuar con soldadura de ,ilete %udiendo hacerse
2unta en T4 La unta en < se em%lea en la ,abricación ,abricación de trabes armadas( armadas( en la cone-ión de atiesadores( m
2unta de (orde Las Las unt untas as de bord borde e no son( son( en much muchos os casos( casos( cond condid ider erad adas as como como unt untas as estructurales ya $ue se utilizan %ara obtener un acabado adecuado( im%edir el %aso de l7$uidos o gases entre las dos %lacas o mantenerlas alineadas*
Uso de -untas soldadas El uso de una u otra unta de%ende de numerosas consideracio consideraciones nes %rácticas %rácticas y de dise)o( entre las $ue se encuentran la %osición de las soldaduras( el tama)o y ,orma de los miembros estructurales $ue concurren en la unta( las solicitaciones a $ue estarán sometidas( los costos relativos( relativos( el %roceso utilizado utilizado %ara de%ositar de%ositar el metal de a%ortación( la habilidad de los soldadores dis%onibles( etc en muchos casos( la 3nica manera de saber cómo se com%ortará una unta con res%ecto a
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche estos %arámetros es realizar %ruebas no destructivas y destructivas en untas modelo en condiciones análogas a las $ue se %resentarán en las estructuras reales* Hay( sin embargo( un n3mero considerable de ti%os de untas $ue han demostrado e,iciencia a trav
Tipos de soldaduras Los Los cuatr cuatro o ti%os ti%os ,und ,undam amen enta tale less de sold soldad adura urass estruc estructu tura rale less son son de ,ile ,ilete te(( %enetración( ta%ón y ranura* Las de %enetración se subdividen en soldaduras de %enetración com%leta y %arcial* #ada ti%o de soldadura tiene su %ro%io s7mbolo* B1 Sold Soldad adura urass de ,ile ,ilete te** Se obti obtien enen en de%o de%osi sita tando ndo un cordó cordón n de meta metall de a%or a%orta taci ción ón en el ángu ángulo lo died diedro ro ,orm ,ormad ado o %or %or dos dos %iez %iezas as** Su secc secció ión n transversal es a%ro-imadamente triangular* :1 Soldad Soldaduras uras de %enetr %enetració ación* n* Se obtienen obtienen de%osita de%ositando ndo metal de a%orta a%ortació ción n entre dos %lacas $ue %ueden( o no( estar alineadas en un mismo %lano* 5ueden ser de %enetración com%leta o %arcial( seg3n $ue la ,usión de la soldadura y el metal base abar$ue todo o %arte del es%esor de las %lacas( o de la más delgada de ellas*
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche C1 Sold Soldad adur uras as de ta%ó a%ón* Las Las sold soldad adur uras as de ta%ón a%ón se hace hacen n en %lac %lacas as trasl trasla%a a%ada dass o su%e su%er% r%ues uesta tas( s( rell rellena enand ndo o %or %or com% com%le leto to(( con con meta metall de a%ortación( un aguero circular( hecho en una de ellas( cuyo ,ondo está constituido %or la otra %laca* 91 Sold Soldad adur uras as de ranu ranura ra** Las Las sold soldad adur uras as de ranu ranura ra se hace hacen n en %lac %lacas as su%e su%er%u r%uest estas as o trasl trasla%a a%ada das( s( rell rellena enand ndo o %or %or com% com%le leto to(( con con meta metall de a%ortación( un aguero alargado( hecho en una de ellas( cuyo ,ondo está constituido %or la otra %laca*
Metal de aportación Se usará el electrodo( o la combinación de electrodo y ,undente( adecuados al metal base $ue se est< soldando( teniendo es%ecial cuidado en aceros con altos contenidos de carbón y otros alimentos aleados( y de acuerdo con la %osición en $ue se de%osite la soldadura estructural* Se seguirán las instrucciones del ,abricante res%ecto a los %atrámetros $ue controlan el %roceso de soldadura( como son voltae( am%erae( %olaridad y ti%o de corriente* La resistencia del material de%ositado con el electrodo será com%atible con la del metal base*
)oldadura compati(le con el metal (ase 5ara $ue una soldadura sea com%atible con el metal base( tanto el es,uerzo de ,luencia m7nimo como el es,uerzo m7nimo de ru%tura en tensión del metal de a%ort a%ortaci ación ón de%os de%osititado ado(( sin sin mezcl mezclar ar con con el metal metal base( base( deben deben ser igua iguale less o ligeramente mayores $ue los corres%ondientes del metal base* 5or eem%l eem%lo( o( las soldad soldaduras uras obtenidas obtenidas con electr electrodos odos EK.. o ETK..( ETK..( $ue %roducen metal de a%ortación con es,uerzos m7nimos es%eci,icados de ,luencia de CCB y C; M5a 0C 9KK y C TKK Fgcm: 1( res%ectivamente( y de ru%tura en tensión
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche de 9B: y 9JB M5a 09 :KK y 9 "KK Fgcm: 1( son com%atibles con el acero AC( cuyos es,uerzos m7nimos es%eci,icados de ,luencia y ru%tura en tensión son :;K y 9KK M5a 0:;CK y 9 KJK Fgcm: 1( res%ectivamente*
,osiciones de la soldadura +esde el %unto de vista de la %osición $ue ocu%a el o%erario con res%ecto a la unta durante la eecución de las soldaduras(
)im(olog.a El s7mbolo básico $ue re%resenta soldar es una l7nea de re,erencia con una ,lecha en uno de los e-tremos* Alrededor de esta l7nea $ue %ro%orciona( %or medio de letras( ci,ras y s7mbolos( la in,ormación sobre la localización( el tama)o( el ti%o de soldad soldadura( ura( etc* etc* La >orma >orma D,icia D,iciall Me-ica Me-icana na >DM'H'B >DM'H'BB BB'B"J B'B"J establ establece ece los s7mbolos básicos de soldaduras*
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche CMAND) DE AN5"I)I) DE E)T#UCTU#A) La automatización de los %rocesos industriales a trav
La
a%arición
de
la
microe roelectrón rónica
y
de
los
micro%rocesadores ha ,acilitado el desarrollo de t
La %rimera <%oca de la automatización estuvo marcada %or la a%licación de dis%ositivos ca%aces de controlar una secuencia de o%eraciones y el comienzo del estudio sobre la regulación automática* Además( a nivel de em%resa( se desarrolló el conce conce%t %to o de %rodu %roducc cció ión n conti continu nua a tant tanto o %ara %ara la ,abr ,abric icac ació ión n de %rod %roduct uctos os t7%icamente continuos( como %ara los de ti%o discreto* La segunda <%oca( desde la Segunda Guerra Mundial Mundial hasta nuestros d7as( se ha cara caract cter eriz izad ado o %or %or la a%ar a%aric ició ión n de la micr microe oele lect ctró róni nica ca y con con ello ello la de los los com%utadores( y a su vez %or el gran avance de la eor7a del #ontrol* ambi
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche SISEMAS #A+#AM* Ambas siglas %rovienen %ro vienen de su denominación en ingl
come comenz nzar aron on como como una una inge ingeni nier er7a 7a tecn tecnol ológ ógic ica a
com%utarizada( mientras los #AM eran una tecnolog7a semiautomática %ara el control de má$uinas de ,orma num
Evolución del CAD6CAM C AD6CAM es como sigue: SISEMAS 5IS* 0Sistema de in,ormación de Imágenes1
n sistema de este ti%o es una ,orma es%ecial de sistema de in,ormación $ue %ermite la mani%ulación( almacenamiento( recu%eración y análisis de datos de imágenes* La lista de nuevas a%licaciones dentro del %rocesamiento digital de imág imágen enes es ha crec crecid ido o al incl inclui uirr #A #A+ + inte intera ract ctiv ivo( o( %roc %roces esam amie ient nto o de dato datoss geog geográ rá,i ,iccos( os( sens sensor ores es rem remotos otos %ara %ara est estudia udiarr los los recu recurs rsos os de la tierr ierra( a( %roce %rocesa sami mien ento to de dato datoss rela relatitivo voss a econ econom om7a 7a agr7 agr7co cola la(( a%li a%lica caci cion ones es a la cartogra,7a y a la realización de ma%as*
ANA"I)I) DE IMAGENE) IM AGENE) 0A#IA7"E) 0A#IA7"E) EN E" TIEM,+ 8)istemas CA C AT0I9
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche Los #A #A I com%re com%renden nden m
)I)TEMA) !M)+ 8)istema de !a(ricación !le&i(le9 La ar$uitectura de la red de ordenadores en un &MS es erár$uica con tres niveles de o%eración* n com%utador( maestro o %rinci%al( eerce el control del sistema de com%utadores( el segundo nivel de com%utadores subordinados al %rinci%al se denomina Módulo de #ontrol >umum
)I)TEMA) AM+ 8!a(ricación Autónoma9 Los Sistemas AM están relacionados relacionados con las metodolog7as metodolog7as de tomas de decisión decisión necesarias %ara la %lani,icación y el control* Los AM %ueden descom%onerse en dos niveles( la &ábrica y la #
)I)TEMA) I)I)+ 8)istema de Inteligencia Arti%icial9 Es un sistema de Inteligencia Arti,icial ca%az de solucionar el %roblema de cómo const construi ruirr de ,orm ,orma a %reci %recisa sa en el tiem tiem%o %o adecu adecuad ado( o( los los invent inventar ario ioss real reales es y manearlos en el ambiente de una em%resa*
CE"U"A) T#AN),#TA7"E)+ T#AN),#TA7"E)+
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche Es un sistema dise)ado %ara usar una gran variedad de má$uinas 0cada una de las cuales se comunica con el sistema en di,erentes lenguaes1( coordinarlas y o%erar con ellas sin ,allos*
)I)TEMA) CAD+ #A+ es el acrónimo ingl
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche En resumen( se consigue una mayor %roductividad en el trazado de %lanos( integración con otras eta%as del dise)o( mayor ,le-ibilidad( mayor ,acilidad de modi,icación del dise)o( ayuda a la estandarización( disminución de revisiones y mayor control del %roceso de dise)o* n buen buen %rog %rogra rama ma #A #A+ + no sólo sólo dis% dis%on one e de herr herram amie ient ntas as de crea creaci ción ón de su%er,icies( sino tambio obstante( al no ser %osible detectar todos los de,ectos( en muchos casos es aconseable ,abricar un modelo real de la %ieza a ,in de %oder analizar meor el resultado obtenido( sobre todo en a$uellos casos en $ue a %artir de las su%er,icies creadas en el #A+ se dise)a el molde* 5ara ,abricar dichos modelos se utilizan tecnolog7as de ,abricación rá%ida de %rototi%os* Además de la veri,icación de las su%er,icies( un %rograma #A+ avanzado %ermite %e rmite trazar su%er,icies %aralelas a las creadas( %or eem%lo generando la %iel interna de la %ieza a %artir de la %iel e-terna en el caso de %iezas con un es%esor uni,orme conocido y debe tener los elementos necesarios %ara conseguir realizar sobre el modelo #A+ todas las actividades de ingenier7a de dise)o necesarias 0nerviado( ,iaciones( centradores( elementos rigidizadores1*
)I)TEMA) CAM+ La inge ingeni nier er7a 7a #A #AM M hace hace re,e re,ere renc ncia ia conc concre reta tame ment nte e a a$ue a$uellllos os sist sistem emas as in,ormáticos $ue ayudan a generar los %rogramas de #ontrol >um
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche %ara ,abricar las %iezas en má$uinas con #>#* A %artir de la in,ormación de la geometr7a de la %ieza( del ti%o de o%eración deseada( de la herramienta escogida y de las condiciones de corte de,inidas( el sistema calcula las trayectorias de la herr herram amie ient nta a %ara %ara cons conseg egui uirr el mecan ecaniizado zado corr correc ecto to(( y a trav trav con la codi,icaci codi,icación ón es%eci,ica del #># donde se eecutarán* En general( la in,ormación geom
)I)TEMA) CAE+
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche 6ao 6ao el nomb nombre re de inge ingeni nier er7a 7a asis asisti tida da %or %or com% com%ut utad ador or 0#om 0#om%u %ute terr Aided ided Engineering1 se agru%an habitualmente tó%icos tales como los del #A+ y la creac creació ión n auto automa matitiza zada da de dibu dibuo oss y docu docume ment ntaci ación ón** Es neces necesar ario io %asar %asar la geometr7a creada en el entorno #A+ al sistema #AE* En el caso en $ue los dos sistemas no est
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche sualmente se trabaa con el m
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A,"ICACINE)+ Las %rinci%ales a%licaciones del #A+#AM se dan en dos cam%os de acción! el mecánico y el electrónico( dominando el %rimero con un ;J Y del mercado( mientras $ue el dise)o electrónico alcanza sólo el B" Y( seg3n datos re,eridos a B"JJ* Esto es debido a $ue el nivel tecnológico al $ue se ha llegado e-ige un gran conocimiento del mismo a la hora de dise)ar %rogramas* A%arte del dise)o mecánico de %iezas yo má$uinas donde el %eso de la industria del automóvil y bienes de e$ui%o es notable( otros sectores industriales utilizan la tecn tecnol olog og7a 7a #A #A+* +* Se usa usa %ara %ara el dise dise)o )o elec electr tróni ónico co de circu circuititos os 0#A+ 0#A+ :+1( :+1( ar$uitectura e ingenier7a civil( ingenier7a industrial 0edi,icios y %lantas industriales( urbanismo1( %atronae en la industria te-til 0#A+ :+1( y muchos otros como artes grá,icas y animación* Z[u< nos %ermiten hacer\ ' +esarrollo de 5roductos y Em%a$ues* ' Elab Elabora oraci ción ón de %roto %rototiti%os %os y mode modelo loss com% com%ut utac acio iona nale less ,oto ,otorre rreal al7s 7stitico coss y ,uncionales* ' +eterminar la viabilidad mecánica de los dise)os yo cum%limiento de norma* ' Ingenier7a inversa*0B1 ' educir el ciclo de desarrollo( meorar la calidad y las %ro%iedades deseadas* ' D%timizar los dise)os desde el %unto de vista estructural* ' Análisis utilizando tecnolog7as de elementos ,initos 0Es,uerzos( +e,ormaciones( 5andeo( +ilataciones
Universi dad Tecnológi Universidad ecnológica ca de Campeche ' Simulación cinemática y dinámica de mecanismos* ' D%timizar los moldes y %rocesos de ,undición yo inyección 0Inyectabilidad( iem%os de inyección( L7neas de &luo( &luo vs* tiem%o( em%eratura durante el llenado( ram%as de aire( &rente de %resión( Análisis de Solidi,icación( Es,uerzos esiduales1* ' Simulación de &undición e Inyección de Metales 05redicción de Estructuras y 5ro%iedades Metal3rgicas( ratamiento
