martes, 21 de febrero de 2012

TIPOS DE UNIONES: PILAR Y VIGA METÁLICA


TIPOLOGIA DE UNIONES
ENTRE ELEMENTOS ESTRUCTURALES


1. GENERALIDADES
Sin duda, la parte de uniones es la que tiene un tratamiento menos importante en la normativa española, tanto desde el punto de vista de cálculo como desde el de
especificaciones de ejecución. Sin embargo, es en el diseño y cálculo de las uniones donde se muestra de forma más notoria la calidad del proyectista de estructuras metálicas.

En la actualidad se tiende a realizar las uniones mediante soldadura debido a su
sencillez, estanqueidad y compacidad de las mismas, así como a la eliminación de
elementos intermedios. Sin embargo, en algunas ocasiones no es posible obtener
mediante soldadura de piezas aparatos de unión que reflejen de manera real las hipótesis de cálculo, por lo que es necesario recurrir a los tornillos, bulones u otros elementos más sofisticados, tales como los apoyos de neopreno o los constituidos por resortes,amortiguadores, etc.


El número de nudos posible en las estructuras metálicas es grande y resulta difícil 
su clasificación.

En general, se podrían dividir las uniones de nudo en flexibles y rígidas, según 
que desde el punto de vista de cálculo no puedan transmitir un momento apreciable o sí lo transmitan.

Las uniones también se pueden clasificar  según los elementos que unan, por
combinación de ambos conceptos, de la siguiente forma:
A). UNIONES FLEXIBLES DE VIGAS A COLUMNAS
- Unión sobre apoyo no rigidizado (figura 1)
- Unión sobre apoyo rigidizado (figura 2)
- Unión directa de alma (figura 3)
- Unión de alma mediante angulares (figura 4)
B). UNIONES DE VIGA A VIGA
- Apoyos
- Uniones continuas

C). UNIONES DE VIGAS CONTINUAS SOBRE PILAR 

D). UNIONES DE PILAR A PILAR 






martes, 14 de febrero de 2012

DEFINICIONES

ARTICULACIÓN 


Una articulación es el medio de contacto que hace a la unión entre dos piezas próximas. Las funciones más importantes de las articulaciones son de constituir puntos de unión del esqueleto y producir movimientos mecánicos, proporcionándole elasticidad y plasticidad al cuerpo.



EMPOTRAMIENTO

Un empotramiento es un tipo de unión entre sólido resistente y otro sólido inmóvil respecto a un sistema referencia también inmóvil, que elimina por completo la posibilidad de movimiento de un sólido respecto al otro en los puntos del empotramiento.



SEMIEMPOTRAMIENTO 

El semiempotramiento se trata de la union de un solido resistente y otro solido inmovil, con un extremo apoyado sobre otro cuerpo. un extremo se empotra y el otro solo se apoya.
  




COLUMNAS DE ACERO



Características de una columna de acero
Se puede trabajar en varios pisos a la vez, durante la obra gris.La fundación de una columna de acero es de menor dimensión que las de una columna de concreto ya que el peso de una estructura deacero es más liviana que la de concreto.Aunque el dimensionamiento final de la estructura lo determina el cálculo estructural.



Tipos de Columnas de Acero

En estructuras de acero convencionales, los perfiles más usados para columnas son:


El tipo W y las secciones de cajón formado por 4 placas; sin embargo, los perfiles tubulares circulares y cuadrados han tenido mucha aceptación entre los arquitectos e ingenieros en los últimos años.





TIPOS DE UNIONES EN ACERO

La construcción en estructuras metálicas debe entenderse como prefabricada por excelencia, lo que significa que los diferentes elementos que componen una estructura deben ensamblarse o unirse de alguna manera que garantice el comportamiento de la estructura según fuera diseñada. El proyecto y detalle de las conexiones puede incidir en forma significativa en el costo final de la estructura. La selección del tipo de conexiones debe tomar en consideración el comportamiento de la conexión (rígida, flexible, por contacto, por fricción, etc.), las limitaciones constructivas, la facilidad de fabricación (accesibilidad de soldadura, uso de equipos automáticos, repetición de elementos posibles de estandarizar, etc.) y aspectos de montaje (accesibilidad para apernar o soldar en terreno, equipos de levante, soportes provisionales y hasta aspectos relacionados con clima en el lugar de montaje, tiempo disponible, etc.).

Soldadura
La soldadura es la forma más común de conexión del acero estructural y consiste en unir dos piezas de acero mediante la fusión superficial de las caras a unir en presencia de calor y con o sin aporte de material agregado. Cuando se trabaja a bajas temperaturas y con aporte de un material distinto al de las partes que se están uniendo, como por ejemplo el estaño, se habla de soldadura blanca, que es utilizada en el caso de la hojalatería, pero no tiene aplicación en la confección de estructuras.

Cuando el material de aporte es el mismo o similar al material de los elementos que se deben unir conservando la continuidad del material y sus propiedades mecánicas y químicas el calor debe alcanzar a fundir las caras expuestas a la unión. De esta forma se pueden lograr soldaduras de mayor resistencia capaces de absorber los esfuerzos que con frecuencia se presentan en los nudos. Las ventajas de las conexiones soldadas son lograr una mayor rigidez en las conexiones, eventuales menores costos por reducción de perforaciones, menor cantidad de acero para materializarlas logrando una mayor limpieza y acabado en las estructuras.

Sin embargo, tienen algunas limitaciones importantes que se relacionan con la posibilidad real de ejecutarlas e inspeccionarlas correctamente en obra lo que debe ser evaluado en su momento (condiciones ergonométricas del trabajo del soldador, condiciones de clima, etc.) Hoy en día, una tendencia ampliamente recomendada es concentrar las uniones soldadas en trabajos en el taller y hacer conexiones apernadas en obra.

Las posiciones de soldadura típicas son: plana, vertical, horizontal y sobre cabeza; y expresan parcialmente las dificultades de la soldadura en terreno


Los tipos de conexiones de perfiles y planchas por soldadura:

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Por su parte, los tipos de soldaduras que se pueden practicar se detallan en el siguiente esquema:
 A su vez, hay diferentes formas de practicar los biseles en los perfiles o planchas a soldar:
Entre los variados tipos de soldadura se pueden mencionar:

  • Soldadura Oxiacetilénica, en que la temperatura se logra encendiendo una mezcla de gases de oxígeno y acetileno en el soplete capaz de fundir los bordes de las planchas a unir a la que se le agrega el material de aporte proveniente de una varilla con la que se rellena el borde a soldar. El principio de la soldadura con mezcla de oxígeno y acetileno se emplea también en el corte de planchas.
  • Soldadura al Arco, los procesos más utilizados hoy son la soldadura por arco eléctrico en que se genera un arco voltaico entre la pieza a soldar y la varilla del electrodo que maneja el operador que produce temperaturas de hasta 3.000ºC. Los materiales que revisten el electrodo se funden con retardo, generando una protección gaseosa y neutra en torno al arco eléctrico, evitando la oxidación del material fundido a tan alta temperatura. Este proceso puede ser manual, con electrodo revestido o automática con arco.
Soldadura por Electrodo Manual Revestido (Stick Metal Arc Welding)
Consiste en un alambre de acero, consumible, cubierto con un revestimiento que se funde bajo la acción del arco eléctrico generado entre su extremo libre y la pieza a ser soldada. El alambre soldado constituye el metal de relleno, que llena el vacío entre las partes, soldándolas.

Soldadura por arco sumergido (Submerged Arc Welding)
Para la soldadura de arco sumergido se emplea un equipo compuesto de un alambre de acero desnudo, asociado a un dispositivo inyector de fundente. Al generarse el arco eléctrico, el alambre se funde soldando las partes y el fundente es depositado sobre la soldadura, protegiéndola.

El proceso de arco sumergido, es un proceso industrial que al ser automático le confiere mayor calidad a la soldadura.
La soldadura por resistencia se logra generando el arco voltaico entre dos electrodos que están presionando las planchas a unir, el que encuentra una resistencia en las planchas generando una alta temperatura que las funde y las une. Se emplea principalmente en la unión de planchas superpuestas como soldadura de punto. También se aplica entre electrodos en forma de rodillos generando una soldadura de costura.

Conexiones apernadas
Otra forma frecuente de materializar uniones entre elementos de una estructura metálica es mediante pernos. Hoy, el desarrollo de la tecnología ha permitido fabricar pernos de alta resistencia, por lo que estas uniones logran excelentes resultados.

Tornillos
Los tornillos son conexiones rápidas utilizadas en estructuras de acero livianas, para fijar chapas o para perfiles conformados de bajo espesor (steel framing). Las fuerzas que transfieren este tipo de conexiones son comparativamente bajas, por lo que normalmente se tienen que insertar una cantidad mayor de tornillos (hay que tener presente que los tornillos deben ser utilizados preferentemente para unir chapas delgadas). Los tornillos pueden ser autorroscantes o autoperforantes (no necesitan de perforación guía y se pueden utilizar para metales más pesados). Entre las ventajas de estas conexiones hay que destacar que son fáciles de transportar, existe una gran variedad de medidas, largos, diámetros y resistencia; y finalmente, que son fáciles de remover, factor importante para el montaje y desmontaje de los componentes de la estructura.
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Diseño de Uniones
Un aspecto importante en el diseño de uniones y conexiones es la determinación, que se debe hacer en la etapa de proyecto de estructura, del tipo de conexión que se diseña: si es rígida o articulada (flexible). Se llaman conexiones rígidas aquellas que conservan el ángulo de los ejes entre las barras que se están conectando, en tanto serán articuladas o flexibles, aquellas que permitan una rotación entre los elementos conectados (aunque en la realidad no existan conexiones 100% rígidas ni 100% flexibles). Ambas se pueden ejecutar por soldadura o apernadas, pero será determinante el diseño, el uso de elementos complementarios (ángulos, barras de conexión, nervaduras de refuerzo, etc.), las posición de los elementos de conexión y las holguras y/o los elementos que permitan la rotación relativa de un elemento respecto del otro.
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miércoles, 1 de febrero de 2012

ACERO


EL ACERO ESTRUCTURAL
Es el material estructural más usado para construcción de estructuras en el mundo. Es fundamentalmente una aleación de hierro (mínimo 98 %), con contenidos de carbono menores del 1 % y otras pequeñas cantidades de minerales como manganeso, para mejorar su resistencia, y fósforo, azufre, sílice y vanadio para mejorar su soldabilidad y resistencia a la intemperie. Es un material usado para la construcción de estructuras, de gran resistencia, producido a partir de materiales muy abundantes en la naturaleza. Entre sus ventajas está la gran resistencia a tensión y compresión y el costo razonable.
A pesar de la susceptibilidad al fuego y a la intemperie es el material estructural más usado, por su abundancia, facilidad de ensamblaje y costo razonable; en Colombia su mayor uso como material estructural ha correspondido a las varillas usadas en el concreto reforzado y a los perfiles livianos usados en estructuras de techos.
Solo a partir de 1991 con la Apertura Económica se han empezado a construir, de nuevo, edificios con perfilería de acero de alto peso, los cuales se habían dejado de construir en el país en los años sesenta.
Figura 2.7 uniones, arriostramientos en estructura de acero, UN La Nubia
La industria de la construcción ha desarrollado diferentes formas de secciones y tipos de acero (figura 2.8) que se adaptan más eficientemente a las necesidades de la construcción de edificios.
Las aplicaciones comunes del acero estructural en la construcción incluyen perfiles estructurales de secciones: I, H, L, T, [, , 0, usadas en edificios e instalaciones para industrias; cables para puentes colgantes, atirantados y concreto preesforzado; varillas y mallas electrosoldadas para el concreto reforzado; láminas plegadas usadas para techos y pisos.
Como el acero tiene propiedades prácticamente idénticas a tensión y compresión, por ello su resistencia se controla mediante el ensayo de probetas pequeñas a tensión. Los elementos de acero pueden unirse fácilmente, mediante soldadura, pernos o remaches.
Figura 3.2: secciones comerciales del acero estructural, tomado de White, ref. 18
La “fatiga” puede reducir la resistencia del acero a largo plazo, cuando se lo somete a gran número de cambios de esfuerzos y aún fallarlo frágilmente, por lo que en estos casos deben limitarse los esfuerzos máximos. El acero más comúnmente usado es el denominado A-36, que tiene un un punto fluencia de 36000 psi (2530 kgf/cm2), aunque modernamente la tendencia es hacia un acero de resistencia superior, el A-572 de punto de fluencia de 50.000 psi.
Las características estructurales del acero estrucutral tipo A-36 se pueden apreciar en las curvas “esfuerzo-deformación unitaria” a tensión, mostradas. En ella se muestran, también, los aceros estructurales A572 y A-36 fabricados por Acerías de Caldas (ACASA) en la región.
Figura 3.3: curvas esfuerzo-deformación en aceros estructurales, adaptada de White, ref. 18
En la figura se pueden ver varias zonas:
Un comportamiento elástico hasta un esfuerzo alto. Se aplican las relaciones lineales entre el esfuerzo y la deformación, definidas por la Teoría de la Elasticidad. Los parámetros básicos son el Esfuerzo de Fluencia (fy) y la deformación unitaria de fluencia (Ey).
Una zona de comportamiento plástico, en la cual el esfuerzo permanece prácticamente constante, pero aumenta continuamente la deformación unitaria.
Un punto de falla o de ruptura. La deformación unitaria en la falla es de 0,20 (curva inferior de la figura) para el acero estructural usado corrientemente en la construcción de estructuras.
Los aceros de "alta resistencia" como los usados para los cables de preesforzado (fig.2.9 parte alta) y aceros especiales, no presentan la fluencia definida que se muestra en la figura para los aceros tipo A-36 (curva inferior de la figura), ni tienen el grado de ductilidad del acero estructural. En ellos, el esfuerzo de fluencia no se presenta tan claro como en los tipo A-36 y debe definirse. El acero para preesforzado tiene la resistencia más alta de las mostradas: fpu = 240 ksi (240.000 psi = 17.500 kgf/cm2). Su comportamiento puede compararse con el de los plásticos reforzados con fibras (FRP) que se muestra en la figura 2.22 de este capítulo.
La deformación del acero a partir de la fluencia es denominada ductilidad. Esta es una cualidad muy importante en el acero como material estructural y es la base de los métodos de diseño plástico. Permite, que la estructura absorba grandes cantidades de energía por deformación, circunstancia muy importante en zonas sísmicas, en las cuales es necesario que la estructura libere la energía introducida en su base por los terremotos.
El Módulo de Elasticidad es prácticamente independiente del tipo de acero está alrededor de 2000000 kgf/cm2.

PERFILES DE ACERO


El acero que sale del horno alto de colada de la siderurgia es convertido en acero bruto fundido en lingotes de gran peso y tamaño que posteriormente hay que laminar para poder convertir el acero en los múltiples tipos de perfiles comerciales que existen de acuerdo al uso que vaya a darse del mismo.

El proceso de laminado consiste en calentar previamente los lingotes de acero fundido a una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de estiramiento y desbaste que se produce en una cadena de cilindros a presión llamado tren de laminación.

Estos cilindros van conformando el perfil deseado hasta conseguir las medidas adecuadas. Las dimensiones del acero que se consigue no tienen tolerancias muy ajustadas y por eso muchas veces a los productos laminados hay que someterlos a fases de mecanizado para ajustar su tolerancia.
El tipo de perfil de las vigas de acero, y las cualidades que estas tengan, son determinantes a la elección para su aplicación y uso en laingeniería y arquitectura. Entre sus propiedades están su forma o perfil, su peso, particularidades y composición química del material con que fueron hechas, y su longitud.
Entre las secciones más conocidas y más comerciales, que se brinda según el reglamento que lo ampara, se encuentran los siguientes tipos de laminados, se enfatiza que el área transversal del laminado de acero influye mucho en la resistencia que está sujeta por efecto de fuerzas.

Todas las dimensiones de las secciones transversales de los perfiles están normalizads de acuerdo con Códigos Técnicos de la Edificación.

A continuación algunos de los perfiles mas usados en construcción:

Ángulo
Características

Son perfiles de acero angular de lados iguales cuya sección tiene forma de L.

Aplicaciones

Los ángulos se aplican en la construcción de estructuras metálicas livianas y pesadas, donde las partes van unidas por soldadura o empernadas y son capaces de soportar esfuerzos dinámicos. También son empleados en elementos de menor solicitación, como soportes, marcos, muebles, barras de empalme y ferretería eléctrica en general.
Solera
Características

La solera es un producto laminado en caliente y se suministra en tramos de 6 mts.

Redondo
Características

Estas barras de acero tienen una sección redonda. Coloquialmente se le suele llamar “redondo” a secas. La denominación de las dimensiones va en función del diámetro.

Aplicaciones

Generalmente se usa para aplicaciones industriales como puedan ser ejes motrices, o rodillos impresores, pilares redondos (forjados) para estructuras metálicas del sector de la construcción.

Perfil Tubular Rectangular (PTR)
Características

Fabricado mediante reducción en caliente y formado en frío, cumple con estrictos controles de calidad que comprenden pruebas que garantizan la resistencia estructural requerida por las normas y estándares nacionales e internacionales
Perfil Tubular Galvanizado
Características

Fabricado mediante reducción en caliente y formado en frío, cumple con estrictos controles de calidad que comprenden pruebas que garantizan la resistencia estructural requerida por las normas y estándares nacionales e internacionales

FUTUROS ESTADIOS

http://www.youtube.com/watch?v=Yfcrn4Jdc-c