Este documento presenta una introducción al acero estructural y los miembros de unión. Explica los diferentes tipos de esfuerzos que puede soportar el acero estructural como la tracción, compresión y corte. También define conceptos clave como el límite elástico y de proporcionalidad. Luego describe los diferentes tipos de uniones como remaches, pernos y soldadura, e indica los posibles modos de falla de las uniones.

1. PROYECTOS DE ACERO1ACERO ESTRUCTURAL-MIEMBROS DE UNIONING. WILLIAM LOPEZ

2. ACERO ESTRUCTURALintroducción En esta guía se va a estudiar el efecto que las Fuerzas Externas pueden ejercer sobres los perfiles estructurales hechos de acero, y mediante los conocimientos de Resistencia de los Materiales, Estática y la Teoría de Estructuras podremos determinar la seguridad de las estructuras construidas con dicho material, y en ese sentido estudiar su capacidad de resistir tracción, compresión, flexión, corte, torsión, etc. y determinar la magnitud de las deformaciones que pueda sufrir en caso de carga.2ING. WILLIAM LOPEZ

3. ACERO ESTRUCTURALintroducción Si representamos el esfuerzo simple (Tracción y Compresión) y sabemos que el máximo efecto de una fuerza es el aplicado a la sección perpendicular a dicha fuerza, entonces podemos decir: f = P/A (representa el esfuerzo promedio) y para que pueda ser considerado “uniforme” la R (Resultante) de las fuerzas debe pasar por el centro de gravedad de la sección. Este tipo de esfuerzo se le conoce como ESFUERZO AXIAL.3ING. WILLIAM LOPEZ

4. ACERO ESTRUCTURALintroducción Luego que ocurre con ese ESFUERZO AXIAL cuando es tracción, simplemente produce alargamiento y acortamiento cuando es compresión. El caso contrario a este esfuerzo es el ESFUERZO CORTANTE, conocido también como esfuerzo tangencial y ocurre a todo lo largo de la sección que resiste las cargas aplicadas. Algunos ejemplos de ellos se observan en las figuras a continuación.4ING. WILLIAM LOPEZ

5. ACERO ESTRUCTURALintroducción5Pa) El remache debe resistir “Corte Sencillo” (El cizallamiento ocurre en la sección del remache entre las dos planchas)PPb) El pasador debe resistir “corte doble” (hay dos secciones disponibles para resistir la fuerza de corte)PING. WILLIAM LOPEZ

6. ACERO ESTRUCTURALintroducción6Pc) La Barra circular punzona la chapa, siendo el área resistente similar al borde de una monedaING. WILLIAM LOPEZ

7. ACERO ESTRUCTURALintroducción Para hacer el calculo de una estructura no basta solo con tomar en cuenta la resistencia del material sino también su rigidez. Si consideramos el caso de una barra de acero sometida a una fuerza de tracción en una maquina de ensayos7PP Si se mide la carga y el alargamiento en una longitud L, se puede hacer un grafico en el cual las “ordenadas” sean la “fuerza” y las abscisas representen el alargamiento o la elongación.ING. WILLIAM LOPEZ

8. ACERO ESTRUCTURALintroducción8Esfuerzo de Rotura RealResistencia UltimaLimiteElásticoEsfuerzo f=P/APunto CedenteEsfuerzo de Rotura Nominal (Aparente)Limite de proporcionalidadDiagrama Esfuerzo-Deformación para el Acero EstructuralDeformación ε=δ/LING. WILLIAM LOPEZ

9. ACERO ESTRUCTURALintroducción-definicionesDeformación: para calcular la elongación unitaria o deformación ε (épsilon), no es mas que dividir elongación δ (delta) por la longitud L, o sea ε = δ/L; y el diagrama anterior nos permite visualizar puntos “x” característicos tales como:Limite de Proporcionalidad: donde termina la parte rectilínea, de donde se deduce que “el esfuerzo es proporcional a la deformación” (Ley de Hooke). La pendiente de la recta o sea f/ε, o su tangente es conocida como el Modulo de Elasticidad del Material E E= f/ ε= f*L/δ lo cual implica que E= P*L/A* δ9ING. WILLIAM LOPEZ

10. ACERO ESTRUCTURALintroducción-definicionesLa Ley de Hooke: establece el hecho de que el esfuerzo es proporcional a la deformación, es decir que f= E*ε. Normalmente se representa como:δ= P*L/A*E Limite Elástico: esfuerzo después del cual el material no regresa a su forma o tamaño original al ser descargado, o sea que queda permanentemente deformado.

11. Punto Cedente: en el cual ocurre un considerable alargamiento sin un aumento de la carga(Es decir el material cede). Esto es típico solo del acero estructural.

12. Esfuerzo Ultimo: el punto mas alto y ocurre justo antes de la rotura o falla del material.

13. Esfuerzo de Rotura: es el esfuerzo existente al fallar el material. La carga de rotura se distribuye en un área muy pequeña.10ING. WILLIAM LOPEZ

14. ACERO ESTRUCTURALintroducción-definicionesEsfuerzo de Trabajo o Esfuerzo Admisible: es aquel que debe estar por debajo del limite elástico y del punto de proporcionalidad para que pueda ser valida la Ley de Hooke en la cual esta basada la Teoría Elástica. En ese sentido se acostumbra a utilizar por Norma un Factor de Seguridad ya que es muy difícil determinar ese punto, por lo tanto se divide el Punto Cedente por ese factor para obtener ese esfuerzo admisible, o sea que: fadm = Fy/F.S11ING. WILLIAM LOPEZ

15. ACERO ESTRUCTURALintroducción-definicionesEsfuerzo de Trabajo o Esfuerzo Admisible: en el caso del acero estructural mas usado el A-36 cuyo punto cedente es de 36.000 psi, y con identificación SIDOR PS-25 (Fy= 2.530 Kg/cm2) el esfuerzo admisible es de 1.400 kg/cm2, es decir equivale a 0.55Fy, lo que equivale a decir que F.S.= 2.530 Kg/cm2/1.400 Kg/cm2 = 1,8 Las Vigas “I” y “U” son producidas con acero PS-25, a menos que se lleven a cabo ajustes contra solicitudes o pedidos.12ING. WILLIAM LOPEZ

16. ACERO ESTRUCTURALintroducción-consideracionesAcero Estructural: El acero estructural es el metal mas utilizado en la industria de la construcción, tanto en las formas de perfiles laminados en caliente como en la forma de planchas, pletinas o chapas de diferentes espesores las cuales son dobladas luego en frio, soldadas, remachadas o atornilladas para fabricar estructuras de todo tipo. Entre los perfiles estándar existen varias formas, como las vigas “I” (llamadas “doble T” en Venezuela), la “U” y los ángulos de lados iguales todos los cuales son fabricados en Venezuela por SIDOR hasta un cierto tamaño, y otros perfiles como las vigas “H” o vigas “I” de alas anchas (WF siglas en Ingles por Wide Flange), ángulos de alas desiguales, vigas “T”, etc. que son de importación.13ING. WILLIAM LOPEZ

17. ACERO ESTRUCTURALmiembrosMiembros de Unión: Hay dos cosas que se contemplan cuando hablamos de miembros de unión en Acero Estructural y se basa en los dichos: La cuerda revienta siempre por lo mas delgado

18. La Cadena es tan fuerte como su eslabón mas débil En ese sentido en acero estructural es lo mas importante, ya que son elementos unidos uno con otro, que deben ser conectados. Las conexiones o uniones deben entonces ser muy cuidadosamente diseñadas para mantener el mismo grado de seguridad que cada uno de sus componentes. Básicamente existen los siguientes tipos de unión:Remaches

19. Pernos

20. Pasadores

21. Soldadura

22. Epoxi (Opcional)14ING. WILLIAM LOPEZ