INTRODUCCION AL DISEÑO EN ACERO 1) PROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO 2) VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL ACERO 3) CALIDADES DE ACEROS ESTRUCTURALES 4) PRODUCTOS DE ACERO PARA LA CONSTRUCCION 5) USOS TIPICOS DEL ACERO 6) FILOSOFIA DE DISEÑO 7) CODIGOS Y NORMAS 8) REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
DOCENTE: HENRY A.QUISPE SOLORZANO 2018
ENSAYO DE TENSION TENSION EN UNA PROBETA CALIBRADA DE ACERO
PROPIEDADES MECANICAS DEL MATERIAL.
Esfuerzo de fluencia (Fy); el material comienza a fluir, no es necesario nece sario incrementar el esfuerzo para alcanzar una deformación adicional. Esfuerzo último (Fu); resistencia máxima a la tracción. Módulo de Elasticidad E= σ / ξ, (E= 29000 Ksi.=200000 MPa=2037000 Kg/cm2) mide la rigidez a la deformación axial del material Módulo de corte G= 11200 KSI mide la rigidez a la distorsión angular
VENTAJAS DEL ACERO
Los aceros son dúctiles: propiedad deseable en los materiales para la resistencia sísmica
DESVENTAJAS DEL ACERO
EFECTO DEL FUEGO: Si el acero no está protegido contra el fuego, este se ablanda, requiere protección, con un producto similar al yeso con el cuál se reviste el perfil con espesores de ½” a 1”, el espesor es una función de la carga de fuego
CORROSION: Se supera con pinturas o recubrimientos: hay 04 resinas bases: silicon poliéster (10 años de protección), base de cloruros, poliuretanos (20 años) y los más caros y duraderos los plastisoles. (protección 25 años para grandes puentes atirantados y colgantes).
GALVANIZADO
ACERO CORTEN
CALIDADES DE ACEROS ESTRUCTURALES SEGÚN NORMAS AMERICANAS PROPIEDADES MECANICAS
Fy
Fu
NACIONALES 1)
A36, resistencia a la corrosión= 1
2) A572 IMPORTADOS (Ejm: EMPRESA TRADISA)
1) A992 2)
A588 : (más moderno), resistencia a la corrosión= 3-5 veces con respecto al A36 (no requieren recubrimientos, se forma la patina que es inhibidor de corrosión)
3)
A913: Mucho más moderno y resistente grado 70 KSI. en Perú llega de grado 50
QUE TIPOS DE ACEROS USAMOS EN PERU a) b) c) d)
El más usado: A 36 A 529 y A 573 no se usan en nuestro país. A 242, A 588, A 572, A 992. A 913, grado 50
ACERIAS EN EL PERU a) Sider Perú b) Aceros Arequipa
PRODUCTOS DE ACERO PARA LA CONSTRUCCION 1) PRODUCTOS PLANOS: Planchas y bobinas en rollo a partir de los planchones que se van adelgazando progresivamente.
2)PERFILES: laminado en caliente a partir de la palanquilla y perfiles soldados a partir de planchas o perfiles.
TIPO DE SECCIONES DE ACERO ESTRUCTURAL
1) Laminados en caliente. 2) Perfiles conformados en frio: por lo general se hacen con láminas desde 4mm de espesor hacia abajo, se usan para viguetas de coberturas livianas, drywall, Steel frame. Los dobleces que tienen es para darle rigidez a la sección transversal; cada doblez se le llama atiesamiento de la sección transversal 3) Secciones armadas, unión de perfiles laminados en caliente o soldando planchas
PROCESO DE LAMINACIÓN EN CALIENTE
STEEL DECK
TIPOS DE PERFILES USADOS EN LAS ESTRUCTURAS DE ACERO EN PERU a) PERFIL W o mal llamado perfil H: El más usado, importante y emblemático, perfil de patí n o alas anchas tiene la forma de “I”, usado para estructuras que soportan cargas pesadas. b) PERFIL VIGA ESTANDAR AMERICANO: No se usa. c) PERFIL HP: Usado como pilote de punta. d) CANAL C y ANGULO L: Ampliamente utilizados para coberturas livianas. e) En USA la sección WT: Es exactamente la mitad de un perfil W (cada perfil W tiene un perfil WT que es su mitad en tamaño y en peso). QUE PERFILES SE FABRICAN EN NUESTRO PAIS: a) Los perfiles W se fabrican muy pequeños y sólo para cerrajería metálica, más usamos perfiles importados. b) Los perfiles canales también se fabrican pequeños. c) Los perfiles ángulos de lados iguales hasta 4”x4” d) No tenemos los WT que fabrican los americanos (salvo que nuestros W lo cortemos por la mitad con equipo de oxicorte o con un cortador de plasma). VENTAJAS DEL PERFIL WT: Se tiene espacio para soldar los ángulos, esto evita el uso de cartelas que encarecen los costos (cortar y soldar), el ideal que los ejes centroidales en las conexiones se intersecten en un punto. “las cartelas o planchas de nudo sirven para configurar el nudo “
USOS TIPICOS DEL ACERO 1)
COBERTURAS Y NAVES INDUSTRIALES. ARMADURA TIPO PRATT UTILIZADO EN INVERNADERO
COBERTURA CON VIGA DE ALMA ABIERTA
COBERTURA CON VIGUETA CELOSIA CURVA
COBERTURA CON VIGA DE SECCION LLENA Y CONSTANTE.
2)
EDIFICIOS
3)
PUENTES PEATONALES
4)
PUENTES VEHICULARES.
A) PUENTE DE SECCION COMPUESTA.
B) PUENTES RETICULADOS
5)
MODULOS PREFABRICADOS
6)
TORRES DE LINEAS DE TRANSMISION
7)
HANGAR
FILOSOFIA DE DISEÑO El método moderno para diseño de estructuras de acero es el LRFD (DISEÑO POR FACTORES DE CARGA Y RESISTENCIA) y el método tradicional es el método de diseño por esfuerzos admisibles (ASD). Actualmente en USA y el PERU se pueden usar ambos métodos. A partir de la norma americana del 2005 los 2 métodos están formateados de manera que la resistencia nominal por los 2 métodos es la misma, por ejemplo, si vamos a diseñar una viga, el momento nominal resistente que es sinónimo de momento teórico es el mismo para ambos métodos, lo que varía es que en el LRFD multiplicamos esa resistencia por un factor de resistencia “Φ”, en cambio por el ASD dividimos esa resistencia por un factor de seguridad que se llama “omega”
La ventaja de tener igual resistencia nominal para los dos métodos es que podemos seleccionar cualquiera de los métodos para nuestro diseño, de que dependería usar uno u otro método: el LRFD tiene ciertas ventajas como que en algunos casos se obtiene perfiles más livianos y se disminuye peso, que en estructuras de acero el peso es importante. EL MÉTODO LRFD es un método de diseño por estados límites Aparecen 4 tipos de estado de límites: 1) Estados límites de resistencia: Frente a acciones extremas durante la vida de las edificaciones para que mantengan su integridad, este estado tiene que ver con la seguridad estructural 2) Estados límites de servicio: Importante ya que en las estructuras de acero al igual que en las estructuras de C°A° bajo condiciones normales de uso hay que controlar las deflexiones de las vigas, otro el control de los desplazamientos relativos de los extremos de las columnas, la vibración ya que las estructuras de acero son muy susceptibles a las vibraciones (mucho cuidado al diseñar los entrepisos) 3) Estados límites de eventos extremos: Sismo severo 4) Estados límites de fatiga y fractura: (la fractura como consecuencia de la fatiga), predominante en puentes, raro en edificaciones, ejm: las vigas carrileras de un puente grúa se diseñan por fatiga (por su uso repetitivo)
CARGAS FACTORIZADAS Según las combinaciones de carga Combinaciones de carga por el metodo lrfd (ASCE/SEI 7-05)
1.4D 1.2D
+ 1.6L + 0.5(Lr or S) 1.2D + 1.6(Lr or S) + (L or 0.8W) 1.2D + 1.6W + L + 0.5(Lr or S) 1.2D ± 1.0E + L + 0.2S 0.9D ± 1.6W 0.9D ± 1.0E
(A4-1) (A4-2) (A4-3) (A4-4) (A4-5) (A4-6) (A4-7)
D= carga muerta L= carga viva de entrepiso Lr=carga viva de techo S=carga de nieve (zonas más de 4000 msnm), en este caso de nieve se elige cual es mayor o la carga de nieve o de techo W=carga de viento (el viento presiona o succiona los techos de las estructuras), se obtiene de la norma E-020 E=carga sísmica, se obtiene con la norma E-030 En USA los factores de carga son unificados para C°A° y para acero.
CODIGOS Y NORMAS
