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- 1. INTRODUCCION DISEÑO EN ACERO
- 2. INTRODUCCIÓN La industria de la construcción es vital para el desarrollo de nuestro país, se dice que cuando la construcción camina el país camina. La aplicación del acero en la construcción es enorme. La Ingeniería Estructural es una ciencia y un arte para diseñar y realizar, con economía y elegancia, edificaciones, puentes, armazones y otras estructuras similares de tal modo que ellas resistan las fuerzas a las cuales pueden estar sujetas.
- 3. INTRODUCCIÓN El acero es la base de construcciones livianas, grandes o pequeñas, bellas y esculturales, que permite un trabajo limpio, planificado y de una rapidez sorprendente. El acero mejora la destreza del operario y ayuda a la imaginación de los promotores de las construcciones a presentar interesantes propuestas. Es el único material que disminuye su precio con los años y que mejora en su resistencia y formas.
- 4. INTRODUCCIÓN Los puentes vehiculares y peatonales pueden edificarse con acero, las construcciones de establecimientos de industrias, las de minas, las de petróleo, las torres de electricidad, de comunicaciones, hangares, coliseos, etc.
- 5. MATERIAL ACERO El material acero es de relativa reciente invención, tal como se conoce ahora es de fines del siglo XIX. Es la fusión del mineral de hierro, carbono y otras aleaciones y que ahora se trabaja en las siderúrgicas con un proceso industrial cada vez más exacto. La industria del acero es muy grande.
- 6. MATERIAL ACERO El acero se puede obtener de la materias primas por desoxidación del hierro y la mezcla con otros minerales, o por tratamiento del acero de reciclaje. El material puede tener muchas variedades y formas al finalizar su manufactura. Los ingenieros y arquitectos apreciamos su resistencia y su facilidad de trabajo para la construcción de nuestras obras.
- 7. MATERIAL ACERO Hay una frase que define muy bien la importancia del acero en nuestras vidas: "Para su bien o para su mal, el material acero es uno de los materiales que mas ha influido en la historia de la humanidad; es agente de adelanto y civilización, de destrucción y miseria, de bienestar y libertad, de poder y opresión. El arado y la espada que caracterizan a la humanidad, son de acero“ Notas de Diseño en Acero de Ing. Luis Zapata
- 8. Alta resistencia: la alta resistencia del acero por unidad de peso, permite estructuras relativamente livianas, lo cual es de gran importancia en la construcción de puentes, edificios altos y estructuras cimentadas en suelos blandos. Homogeneidad: las propiedades del acero no se alteran con el tiempo, ni varían con la localización en los elementos estructurales. Elasticidad: el acero es el material que más se acerca a un comportamiento linealmente elástico (Ley de Hooke) hasta alcanzar esfuerzos considerables. Precisión dimensional: los perfiles laminados están fabricados bajo estándares que permiten establecer de manera muy precisa las propiedades geométricas de la sección. Ductilidad: el acero permite soportar grandes deformaciones sin falla, alcanzando altos esfuerzos en tensión, ayudando a que las fallas sean evidentes. Tenacidad: el acero tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de energía en deformación (elástica e inelástica). VENTAJAS
- 9. Facilidad de unión con otros miembros: el acero en perfiles se puede conectar fácilmente a través de remaches, tornillos o soldadura con otros perfiles. Rapidez de montaje: la velocidad de construcción en acero es muy superior al resto de los materiales. Disponibilidad de secciones y tamaños: el acero se encuentra disponible en perfiles para optimizar su uso en gran cantidad de tamaños y formas. Costo de recuperación: las estructuras de acero de desecho, tienen un costo de recuperación en el peor de los casos como chatarra de acero. Reciclable: el acero es un material 100 % reciclable además de ser degradable por lo que no contamina. Permite ampliaciones fácilmente: el acero permite modificaciones y/o ampliaciones en proyectos de manera relativamente sencilla. Se pueden prefabricar estructuras: el acero permite realizar la mayor parte posible de una estructura en taller y la mínima en obra consiguiendo mayor exactitud. VENTAJAS
- 10. •Corrosión: el acero expuesto a intemperie sufre corrosión por lo que deben recubrirse siempre con esmaltes alquidálicos (primarios anticorrosivos) exceptuando a los aceros especiales como el inoxidable. •Calor, fuego: en el caso de incendios, el calor se propaga rápidamente por las estructuras haciendo disminuir su resistencia hasta alcanzar temperaturas donde el acero se comporta plásticamente, debiendo protegerse con recubrimientos aislantes del calor y del fuego (retardantes) como mortero, concreto, asbesto, etc. •Pandeo elástico: debido a su alta resistencia/peso el empleo de perfiles esbeltos sujetos a compresión, los hace susceptibles al pandeo elástico, por lo que en ocasiones no son económicos las columnas de acero. •Fatiga: la resistencia del acero (así como del resto de los materiales), puede disminuir cuando se somete a un gran número de inversiones de carga o a cambios frecuentes de magnitud de esfuerzos a tensión (cargas pulsantes y alternativas). •Resistencia de plastificación solamente para columnas cortas. DESVENTAJAS
- 11. F Fy Fp 0.05 0.20 0.25 0.30 0.35 0.15 0.10 dF de = E Es Fu e P P PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DEL ACERO 1. Fy : Punto de Fluencia 2. Fp : Límite de Proporcionalidad Fp = Fy - 705 kg/cm2 perfiles laminados en caliente, Fp = Fy - 1130 kg/cm2 perfiles soldados 3. Fu : Resistencia a la Fractura MATERIAL ACERO
- 12. F Fy Fp 0.05 0.20 0.25 0.30 0.35 0.15 0.10 dF de = E Es Fu e P P PROPIEDADES FÍSICO MECÁNICAS DEL ACERO 4. Ductilidad 5. Módulo de Elasticidad: E 6. Tenacidad del acero 7. Densidad específica del acero: 7.85 8. Soldabilidad MATERIAL ACERO
- 13. F (kg/cm2) 7000 2500 3500 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 A572 A242 A36 e A36 Para propósitos generales en estructuras: edificaciones soldadas o empernadas. A242 Para puentes empernados o soldados, resistente a la oxidación. A572 Para perfiles estructurales, planchas, y barras para edificaciones empernadas o soldadas; puentes soldados sólo en los Grados 42 y 50. ACEROS ESTRUCTURALES ASTM
- 14. RESISTENCIA A LA CORROSIÓN DEL ACERO A B C t (años) Porcentaje de Pérdida de Espesor 10 8 6 4 2 2 10 6 8 4 A: Acero estructural al Carbono B: Acero estructural al Carbono mas cobre C: Acero Aleado ( Cr-Si-Cu-P )
- 15. TIPOS DE PERFILES DE ACERO PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE PERFILES PLEGADOS PERFILES SOLDADOS
- 16. PERFILES LAMINADOS EN CALIENTE ÁNGULO CANAL SECCIÓN W SECCIÓN T SECCIÓN S TUBULAR Nomenclatura y tipos definidos por el AISC
- 17. PERFILES PLEGADOS CANALES ZETAS SECCIÓN I ÁNGULO SOMBRERO Comportamiento normado por el AISI
- 18. Después de laminación en caliente (hot-rolling), muchos productos de acero pasan por proceso de laminación en frio (cold-rolling). Tipicamente corresponde a una reducción de la espesura de las paredes del elemento y aumento de la resistencia del material Laminadas en caliente / frio ESTRUCTURAS ACERO
- 19. PERFILES SOLDADOS CS CVS VS Nomenclatura por ITINTEC -UNI
- 21. INTERROGANTES Y DECISIONES ¿Qué voy a diseñar y que uso va a tener? ¿Qué sistema estructural sera el más adecuado? ¿En dónde estára la estructura? ¿Cúal es tipo suelo donde se cimentará la estructura? ¿Qué cargas recibirá? ¿Cúales son sus parámetros de sitio? ¿Qué otros “fenómenos naturales” tendrán efecto sobre la estructura? ¿Viento, Nieve, Granizada,...?
- 22. Se va a construir un hangar(ejem.), en la selva(suelo arcilloso), sera un arco de celocía,.... Se procede a construir según un adecuado diseño. INTERROGANTES Y DECISIONES
- 23. Fuerzas internas calculadas Concepción Estructural + Definición cargamento MODELO + ANÁLISIS GLOBAL Código Diseño Cuando algún miembro / conexión no verifica código diseño Procedimiento de Diseño
- 24. AISC Steel Construction Manual – 14th Edition ANSI/AISC 360-10 (Steel Buildings) AISC 303-10 (Code of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges) ANSI/AISC 341-10 (Seismic Provisions for Structural Steel Buildings) ANSI/AISC N690-06 (Specification for Safety-Related Steel Structures for Nuclear Facilities) AISC Structural Stainless Steel – Steel Design Guide 27 CAN/CSA-S16-09 Design of Steel Structures (Canadian Standards Association) EN 1993 (Eurocode 3 or EC3 - cover wide range of products) Hong Kong Buildings Department, Code of Practice for the Structural Use of Steel AS/NZS 3679 (Australian and New Zealand Standards, several parts) Focus: safe and serviceable structures Códigos de Diseño en Acero
- 25. Códigos de Diseño en Acero
- 26. CONEXIONES DE PÓRTICOS AISC DEFINE TRES TIPOS DE CONEXIONES: Conexiones “articuladas” Conexiones semi- rígidas Conexiones rígidas
- 31. Pandeo local de la ala superior ESBELTEZ local ESTRUCTURAS ACERO
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- 47. Materially Nonlinear Imperfect Analysis Verificar si existe fratura del material antes llegar carga máxima (última) FRACTURA Estimativa Capacidad Resistente