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REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPRIMENTAL POLITÉCNICA
DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA
INGENIERÍA CIVIL, 6TO SEMESTRE, SECCIÓN 601-DIURNO
ASIGNATURA: PROYECTOS DE ACERO
OCUMARE DEL TUY, ESTADO BOLIVARIANO DE MIRANDA
MIEMBROS
PROFESORA: BACHILLERES:
ING. ANTHONY PINTO APONTE CAROLINA C.I.: 25.230.795
CORNEJO JORGE C.I.: 23.609.291
OCUMARE DEL TUY, JULIO DE 2015
INTRODUCCIÓN
Desde que se determinó el hombre en la construcción de un sitio en donde
habitar, este ha venido desarrollando diversos métodos en los cuales se han
perfeccionado amplias áreas del conocimiento, llevando a cabo experimentos,
cambios, fórmulas, criterios, leyes, entre otros recursos, con un mismo fin, terminar
una estructura de manera que quede lo mejor y satisfactoriamente posible, que
perdure por los años.
De a partir de dichos principios, se han aplicado muchos implementos en los
cuales, ha permitido un mejor desenvolvimiento de las estructuras y más en las
modernas, con la se cuenta una amplia gama de tecnología que bien puede aportar su
gran grano de arena, contribuyendo a perfeccionar diversas partes de los mecanismos
de construcción tales como concreto armado, vigas estructurales, entre otros, hasta
piezas, uniones, y, el tema del presente trabajo, miembros, que logran cosas que antes
resultaban imposibles magnificarlas, y que a continuación se demuestran por su
simpleza, pero muy gran importancia, en lo que respecta a los métodos eficientes de
proyectos de acero.
P
P
P
P
MIEMBROS
MIEMBROS DE UNIÓN
Si se representa un esfuerzo simple, sea de Tracción y Compresión, y se sabe
que el máximo efecto de una fuerza es el aplicado a la sección perpendicular a dicha
fuerza, entonces se puede decir que:
Dando la representación del 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.
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:
a) El remache debe resistir “Corte Sencillo” (El cizallamiento ocurre en la
sección del remache entre las dos planchas).
b) El pasador debe resistir “corte
doble” (hay dos secciones disponibles
para resistir la fuerza de corte).
P
PP
c) La Barra circular punzona la chapa, siendo el área resistente similar al borde
de una moneda.
Para hacer el cálculo 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 máquina de ensayos.
REMACHES
Son elementos de fijación que
se emplean para unir de forma
permanente dos o más piezas. Consiste
en un tubo cilíndrico (el vástago) que
en su fin dispone de una cabeza. Las
cabezas tienen un diámetro mayor que
el resto del remache, para que así al
introducir éste en un agujero pueda ser
encajado. El uso que se le da es para
unir dos piezas distintas, sean o no del mismo material.
Aunque se trata de uno de los métodos de unión más antiguos que hay, hoy en
día su importancia como técnica de montaje es mayor que nunca. Esto es debido, en
parte, por el desarrollo de técnicas de automatización que consiguen abaratar el
proceso de unión. Los campos en los que más se usa el remachado como método de
fijación son: automotriz, electrodomésticos, muebles, hardware, industria militar,
metales laminados, entre otros muchos.
Existe un pequeño matiz diferenciativo entre un roblón y un remache. Los
roblones están constituidos por una sola pieza o componente, mientras que los
remaches pueden estar constituidos por más de una pieza o componente. Es común
denominar a los roblones también remaches, aunque la correcta definición de roblón
es para los elementos de unión constituidos por un único elemento.
Las ventajas de las uniones remachadas son:
 Se trata de un método de unión barato y automatizable.
 Es válido para unión de materiales diferentes y para dos o más piezas.
 Existe una gran variedad de modelos y materiales de remaches, lo que permite
acabados más estéticos que con las uniones atornilladas.
 Permite las uniones ciegas, es decir, la unión cuando sólo es accesible la cara
externa de una de las piezas.
Como principales inconvenientes destacar:
 No es adecuado para piezas de gran espesor.
 La resistencia alcanzable con un remache es inferior a la que se puede
conseguir con un tornillo.
 La unión no es desmontable, lo que dificulta el mantenimiento.
 La unión no es estanca.
PERNOS ESTRUCTURALES
Son piezas metálicas largas de sección
constante cilíndrica, normalmente hechas de
acero o hierro. Están relacionadas con el tornillo
pero tiene un extremo de cabeza redonda, una
parte lisa, y otro extremo roscado para la chaveta,
tuerca, o remache, y se usa para sujetar piezas en una estructura, por lo general de
gran volumen.
DETALLES
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, entre otros), las limitaciones constructivas, la facilidad de fabricación
(accesibilidad de soldadura, uso de equipos automáticos, repetición de elementos
posibles de estandarizar, entre otros) 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, entre
otros).
En la actualidad, estas variables se analizan en forma conjunta e integral, bajo
el concepto de constructividad, materia en la que el acero muestra grandes ventajas.
REMACHES EN CALIENTE O ROBLONES
Las primeras estructuras metálicas empleadas en los puentes a mediados del
siglo XIX se construían a partir de hierro colado y/o forjado, materializándose las
uniones mediante remaches en caliente o roblones. Para hacer este tipo de uniones,
las planchas que se debían unir se perforaban en un régimen que se determinaba por
cálculo, reforzando los empalmes y traslapes con planchas igualmente perforadas de
acuerdo al mismo patrón. Muchas veces estas planchas adicionales llegaron a
representar hasta el 20% del peso total de la estructura.
Los roblones o remaches tienen una cabeza ya preformada en forma
redondeada y se colocan precalentados a una temperatura de aprox. 1.200ºC,
pasándolos por las perforaciones y remachando la cara opuesta hasta conformar la
segunda cabeza. Al enfriarse, su caña sufrirá una contracción que ejercerá una fuerte
presión sobre los elementos que se están uniendo. Este sistema de conexión funciona
por la enorme dilatación térmica del acero que permite que, aún elementos
relativamente cortos como los roblones, se contraigan significativamente al enfriarse
desde los 1.200ºC hasta la temperatura ambiente. (El coeficiente de expansión lineal
del acero es 0,0000251 x longitud del elemento x diferencial de temperatura =
contracción/expansión de la pieza).
En la práctica, este procedimiento está superado por el desarrollo y evolución
del acero como de las posibilidades de unirlo. Hoy existen básicamente dos
procedimientos para materializar las uniones entre los elementos de una estructura
metálica: las Uniones Soldadas y las Uniones Apernadas.
SOLDADURA
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 son las
siguientes:
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 sumergido.
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.
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.
En el cálculo de las estructuras, la resistencia de las uniones está dada por la
longitud de la soldadura en el sentido longitudinal de los elementos traccionados o
comprimidos. Cada unión deberá tener determinada cantidad de centímetros lineales
de soldadura. Sin embargo, esta situación es, frecuentemente, imposible de lograr,
especialmente si se está trabajando con perfiles de menor tamaño. Para suplir esta
dificultad se agregan planchas en las uniones llamadas “gousset”, cuyo único objeto
es permitir conexiones entre elementos a unir y lograr el largo de soldadura requerido
para el nudo.
La soldadura es una operación que requiere un trabajo delicado, realizado por
un operario calificado. Una soldadura mal realizada puede quedar porosa y frágil y
expone a la totalidad de la estructura a un desempeño diferente al que ha sido
diseñado con el consecuente riesgo de colapso. En muchos países la calificación de
los soldadores se hace ante instituciones certificadoras y debe revalidarse cada cierta
cantidad de años.
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.
Ha sido generalmente aceptado que es mejor que las uniones soldadas se
realicen en taller o maestranza, en que se puede trabajar en un ambiente controlado,
en forma automatizada (soldadura de arco sumergido, por ejemplo) o con los
operadores en posiciones suficientemente cómodas para garantizar un buen cordón de
soldadura. Asimismo, en taller es mucho más factible el someter las soldaduras a un
exigente control de calidad, que incluye la certificación mediante rayos-x o
ultrasonido de las soldaduras, lo que en terreno frecuentemente es costoso y a veces
imposible de realizar.
En concordancia con lo anterior, la tendencia actual y creciente es a realizar
las uniones apernadas en terreno (cuya inspección y control de obra es mucho más
fácil y económica de hacer) y las uniones soldadas en taller. Aun así, la construcción
y materialización de estas uniones apernadas requiere de un cuidadoso y detallado
planeamiento en los planos de fabricación, cuya precisión milimétrica debe ser
estrictamente respetada en la maestranza a fin de evitar descalces o problemas en el
montaje. Entre las ventajas de las uniones apernadas se cuenta con que existe una
amplia gama de dimensiones y resistencia, no se necesita una especial capacitación,
no exige un ambiente especial para el montaje y simplifica los procesos de reciclado
de los elementos.
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.
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.
FALLAS
Existen básicamente dos tipos de Junta:
 Junta de Solape:
Es decir, por superposición de las propias planchas que se desea
conectar.
 Junta a tope:
En cuyo caso las planchas a unir se colocan una frente a la otra y se
recubren con una o dos planchas para poderlas unir, estas últimas suelen ser
llamadas cubrejuntas
Hay cuatro (04) formas en que una Junta con remaches o pernos puede fallar:
Ps
Ps
d
1. Por corte del remache o perno:
2. Por desgarramiento de la plancha principal:
El cual ocurre en una sección que pasa por el hueco hecho para el paso
del remache (sección neta).
3. Por falla de apoyo (presión de asiento):
El cual ocurre un desplazamiento relativo de las dos planchas por el
agrandamiento o deformación permanente del hueco, causada por una
excesiva presión de asiento.
4. Por ser muy poca la distancia de borde:
Es decir la distancia desde el primer hueco hasta el borde de la
plancha es muy corta.
P
b Pb
d
t
P
b
Pb
b
SOLDADURAS
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.
PROCESOS
Existen dos grupos diferentes de procesos de soldaduras básicas:
AQUELLAS EFECTUADAS POR MEDIO DE CALOR Y PRESIÓN:
 FORJA:
Consiste en calentar dos piezas metálicas hasta el estado plástico y
luego, por medio de presión, causar la fusión.
 SOLDADURA DE TERMITA A PRESIÓN:
Consiste en calentar el metal por medio de gantes químicos (Aluminio,
Óxido de Hierro, entre otros), para realizar la fusión.
 SOLDADURA DE RESISTENCIA:
Consiste en calentar las piezas a ser unidas mediante el paso de una
corriente eléctrica y luego se aplica presión.
AQUELLAS QUE SE LLEVAN A CABO POR FUSIÓN SIN AYUDA DE
PRESIÓN:
 SOLDADURA DE TERMITA SIN PRESIÓN:
Esta puede ser aplicada con presión y sin ella; y el proceso en aplicar
acero súper calentado de forma líquida (termita) a las partes que se desean
unir. El acero de termita se prepara a base de aluminio y óxido de hierro,
encendiéndolos luego por medio de un polvo inflamable.
 SOLDADURA CON GAS:
En la cual la llama de acetileno, butano u otro gas combinado con
oxígeno es usado para derretir varillas de un metal no ferroso como material
de aporte. Útil donde no sea de importancia estructural.
 SOLDADURA DE ARCO Y GAS:
Las partes son calentadas hasta la temperatura de fusión y se añade
metal para efectuar la unión. Este método es el más utilizado y consiste en
usar una varilla de soldar como electrodo, la cual se derrite por la altísima
temperatura causada por el arco. Este metal fundido provee el material
adicional para el proceso.
POSICIÓN
Las posiciones de soldadura, se refieren exclusivamente a la posición del eje
de la soldadura en los diferentes planos a soldar. Básicamente son cuatro las
posiciones de soldar y todas exigen un conocimiento y dominio perfecto del soldador
para la ejecución de una unión soldadura.
Determinación de los tipos de soldadura.
Ángulos de los electrodos para soldaduras.
En la ejecución del cordón de soldadura eléctrica, aparecen piezas que no
pueden ser colocadas en posición cómoda. Según el plano de referencia fueron
establecidas las cuatro posiciones siguientes:
 POSICIÓN PLANA O DE NIVEL:
Es aquella en que la pieza recibe la soldadura colocada en posición
plana a nivel. El material adicional viene del electrodo que está con la punta
para abajo, depositando el material en ese sentido.
 POSICIÓN HORIZONTAL:
Es aquella en que las aristas o cara de la pieza a soldar está colocada
en posición horizontal sobre un plano vertical. El eje de la soldadura se
extiende horizontalmente.
 POSICIÓN VERTICAL:
Es aquella en que la arista o eje de la zona a soldar recibe la soldadura
en posición vertical, el electrodo se coloca aproximadamente horizontal y
perpendicular al eje de la soldadura.
 POSICIÓN SOBRE LA CABEZA:
La pieza colocada a una altura superior a la de la cabeza del soldador,
recibe la soldadura por su parte inferior. El electrodo se ubica con el extremo
apuntando hacia arriba verticalmente. Esta posición es inversa a la posición
plana o de nivel.
DEFECTOS
POROSIDAD
Se usa para describir los huecos globulares, libre de todo material sólido, que
se encuentra con frecuencia en los cordones de soldadura. En realidad, los huecos son
una forma de inclusión que resulta de las reacciones químicas que tienen lugar
durante la aplicación de la soldadura. Difieren de las inclusiones de escoria en que
contienen gases y no materia sólida.
Los gases que forman los huecos se derivan de los gases liberados por el
enfriamiento del metal de la soldadura, como consecuencia de la reducción de
solubilidad al descender la temperatura y de las reacciones químicas que tienen lugar
dentro de la propia soldadura.
INCLUSIONES NO METÁLICAS
Son los óxidos no metálicos que se encuentran a veces en forma de inclusiones
alargadas y globulares en los cordones de soldadura. Durante la formación del
depósito y la subsecuente solidificación del metal de la soldadura, tienen lugar
muchas reacciones químicas entre los materiales (fundente), o con la escoria
producida. Algunos de los productos de dichas reacciones son compuestos no
metálicos, solubles solo en cierto grado en el metal fundido. Debido a su menor
densidad, tienden a buscar la superficie exterior del metal fundido, salvo que
encuentren restricciones para ello.
AGRIETAMIENTO
El agrietamiento de las juntas soldadas ocurre por la presencia de esfuerzos
multidireccionales localizados que en algún punto rebasan la resistencia máxima del
metal. Cuando se abren grietas durante la soldadura o como resultado de ésta,
generalmente solo es aparente una ligera deformación de la pieza de trabajo.
Después que se ha enfriado una junta soldada, hay más probabilidades de que
ocurra agrietamiento cuando el material es duro o frágil. Un material dúctil soporta
concentraciones de esfuerzo que pudieran ocasionar falla en un material duro o frágil.
AGRIETAMIENTO DEL METAL DE LA SOLDADURA
El agrietamiento del metal de la soldadura tiene más probabilidades de ocurrir
en la primera capa de soldadura que en cualquier otra parte, y de no repararse
continuará pasando a las demás capas al ir siendo depositadas. Esta tendencia de
continuar hacia las demás capas sucesivas se reduce considerablemente, o se elimina,
con metal de soldadura austenítico. Cuando se encuentra el problema de
agrietamiento de la primera capa de metal de la soldadura, pueden lograrse mejoras
aplicando uno o más de las siguientes modificaciones:
 Modificar la manipulación del electrodo o las condiciones eléctricas, lo que
cambiará el contorno o la composición del depósito.
 Disminuir la rapidez de avance, para aumentar el espesor del depósito,
aportando con ello más metal de soldadura para resistir los esfuerzos que se
están generando.
 Auxiliarse con precalentamiento, para modificar la intensidad del sistema de
esfuerzos que está imponiendo.
PENETRACIÓN INCOMPLETA
Esta expresión se usa para describir la situación en que el metal depositado y
el metal base no se funden en forma integral en la raíz de la soldadura. Puede ser
ocasionada porque la cara de la raíz de la soldadura de ranura no alcance la
temperatura de fusión a toda su altura, o porque el metal de la soldadura no llegue a
la raíz de una soldadura de filete, y deje el hueco ocasionado por el puenteo del metal
de la soldadura desde un miembro al otro.
Aunque la penetración incompleta puede deberse en unos cuantos casos a la
falta de disolución de los óxidos e impurezas de la superficie, las condiciones de
transmisión de calor que existen en la junta son una fuente más frecuente de este
defecto.
La penetración incompleta es indeseable, particularmente si la raíz de la
soldadura está sujeta ya sea a tensión directa o a esfuerzos flexionantes. El área que
no se funde permite concentraciones de esfuerzos que pueden resultar en fallas sin
deformación apreciable.
SOCAVAMIENTO
Se emplea este término para describir:
 La eliminación por fusión de la pared de una ranura de soldadura en el borde
de una capa o cordón, con la formación de una depresión marcada en la pared
lateral en la zona a la que debe unirse por fusión la siguiente capa o cordón.
 La reducción de espesor en el metal base, en la línea en la que se unió por
fusión el último cordón de la superficie.
El socavamiento en ambos casos se debe a la técnica empleada por el
operador. Ciertos electrodos, una corriente demasiado alta, o un arco demasiado
largo, pueden aumentar la tendencia al socavamiento.
CONTROL DE CALIDAD
La inspección de los trabajos de soldadura es muy delicada y comienza con la
selección del personal que ejecutara el trabajo de soldadura. Se debe chequear
visualmente el tamaño, llenado, exceso de calor, salpicaduras excesivas, entre otros.
Además son necesarias pruebas de carga:
 FLEXIÓN:
Para determinar si la penetración es adecuada.
 CORTE Y TRACCIÓN:
Para verificar la resistencia de las juntas.
 PRUEBAS DE TRACCIÓN:
Para chequear el metal del electrodo.
En trabajos importantes, se usan rayos X, rayos gamma, entre otros. El calor
excesivo, a temperatura de fusión, de parte de la estructura y el consiguiente
enfriamiento causan deformaciones especialmente si hay asimetría. Para evitar o
tratar de reducir este efecto, es importante tomar precauciones:
 Las soldaduras no deben ser mayores de los necesarios.
 La soldadura intermitente en lugar de la corrida, ayuda a disminuir las
deformaciones.
 Cada capa de soldadura debe ser limpiada con un martillo especial luego de
que se ha enfriado debidamente.
PROBLEMAS
Algunos de los problemas que prevalecen a causa de soldadura contaminada
son uniones opacas o ásperas, puentes y no poderse "mojar". Cambiar la soldadura no
es necesariamente la solución. Las soldaduras se pueden dividir en tres grupos
básicos:
 SOLDADURA RECICLADA:
Es desperdicio de Estaño y Plomo que se puede comprar y refinar por
medio de procedimientos metalúrgicos regulares. Los altos niveles de
impureza pueden provocar problemas en las líneas de producción en masa.
 SOLDADURA VIRGEN:
Este término se refiere a la soldadura que está compuesta de Estaño y
Plomo extraídos del mineral. El nivel de pureza del Estaño y Plomo de esta
materia prima es alto y excede, en muchos aspectos de la magnitud y las
normas.
 SOLDADURA DE ALTO GRADO DE PUREZA:
Se selecciona Estaño y Plomo con bajo nivel de impurezas y se
produce soldadura con bajo nivel de impurezas.
Antes de discutir problemas y soluciones considere la fuente de la
contaminación metálica en un crisol u onda durante la manufactura. Obviamente en
una parte del equipo bien fabricada, las paredes del recipiente para el metal fundido,
al igual que la bomba y todas las demás superficies que llegan a estar en contacto con
la soldadura están hechas con un metal como el acero inoxidable. La contaminación
del baño, por consiguiente, puede resultar únicamente por el contacto con el trabajo
mismo.
Esto significa que un número limitado de elementos se adquieren,
dependiendo de la línea de producción. En el crisol de inmersión, esto significa que
se podrá encontrar cobre y zinc, al soldar con ola ensambles electrónicos y tablillas de
circuitos impresos, significa que se podrá encontrar cobre y oro. En otras palabras, un
baño de soldadura solo se puede contaminar con aquellos metales con los que está en
contacto y los cuales son solubles en la soldadura.
Al ir subiendo el nivel de contaminación, la calidad de la soldadura se
deteriora. Sin embargo, no existe una regla clara en cuanto al nivel de contaminación
metálica donde la soldadura ya no se puede emplear.
MIEMBROS SOMETIDOS A CARGA AXIAL, TRACCIÓN AXIAL Y
FLEXOTRACCIÓN
PANDEO
Es el proceso por el cual una Estructura (o parte de ella) cambia de un estado
deflactado a otro sin que se produzca ninguna modificación de la carga aplicada. A
continuación manejaremos el concepto de equilibrio, donde para tratar de aclarar,
tomaremos ilustraciones representativas con los siguientes casos:
 EQUILIBRIO ESTABLE:
El caso de una viga que se flecta bajo una carga aplicada pero regresa a
su posición al retirar la carga
 EQUILIBRIO INESTABLE:
El caso de una columna articulada en la base y libre en su parte
superior, si es empujada por una carga cualquiera se cae y no se recupera
 EQUILIBRIO NEUTRO:
Ese considera un equilibrio neutral o neutro, una columna articulada
arriba y abajo que es cargada axialmente; y se flexiona ligeramente pero sin
caer, es decir, mantiene el equilibrio pero toma una nueva posición).
TEORÍA DEL PANDEO DE COLUMNAS
Una columna puede ser definida como un elemento sometido a compresión
que es tan esbelto que al recibir carga cada vez mayor fallara por pandeo mucho antes
de que falle por aplastamiento.
Las columnas pueden ser clasificadas en tres grupos según su
comportamiento:
 COLUMNAS LARGAS:
Fallan por pandeo o flecha lateral excesiva.
 COLUMNAS INTERMEDIAS:
Fallan por una combinación de aplastamiento y pandeo.
 COLUMNAS CORTAS:
Fallan por aplastamiento (exceso de compresión).
Por definición la columna ideal es aquella que reúne las siguientes
características: es homogénea, su sección es constante, inicialmente recta (al empezar
a aplicarle carga axial). En la realidad las columnas tienen pequeños defectos de
fabricación y existen excentricidades “accidentales” que resultan de una combinación
de flexión y carga axial de magnitud.
El Momento Flector en el centro del tramo L será:
( ) ( )
Cuando H = 0, , es decir que Pcr es la “carga critica”
necesaria para mantener la columna en su posición deflectada sin ningún empuje
lateral. Cualquier aumento de P por encima de dicho valor Pcr hará aumentar la
flecha, lo que aumentara el momento, lo que a su vez incrementara δ, etc. Hasta que
la columna falla por pandeo. La carga crítica es, pues, la máxima carga axial bajo la
cual una columna permanece recta pero en una condición tan inestable que un
pequeño empuje lateral la hará flexar.
Viga y columna con igual flecha.
FÓRMULA DE EULER
Leonhard Euler fue un matemático suizo, quien en 1.757 analizó la carga
crítica para las columnas largas, basándose en la columna biarticulada deformada
pero en equilibrio neutro.
Según el análisis de Euler, basado en la 2da derivada de la elástica:
Se llega a la expresión donde
 P (Carga crítica o Carga de Euler)
 n (Número de veces que se forma la sinuosidad)
Esta fórmula es válida para columnas biarticuladas, es decir libres de rotar
arriba y abajo. Para otras condiciones de apoyo varia la carga critica. Todos los casos
están contemplados en la Norma COVENIN página C-60.
LIMITACIONES DE LA FORMULA DE EULER:
Es muy importante tomar en cuenta que la fórmula de Euler es válida
solamente hasta el Límite de Proporcionalidad del acero. También es fundamental
estar conscientes de que una columna pandea en la dirección en que es más débil, por
lo cual el valor de “I” que se debe tomar es el más bajo. La fórmula demuestra que la
carga critica no depende de la resistencia del acero sino de su módulo de elasticidad E
y de las dimensiones de la columna. Para que sea válida la fórmula de Euler, el
esfuerzo durante el pandeo no debe sobrepasar el Límite de Proporcionalidad del
Acero.
LA RELACIÓN L/r LÍMITE:
Se puede calcular fácilmente para cualquier material del cual se conozca el
límite de proporcionalidad y el E.
Por ejemplo, para un acero con Límite de Proporcionalidad
y
( )
L/r = 121,7, aproximadamente 120.
Esto indica que la ecuación de Euler puede ser usada para calcular Pcr (carga
critica) de una columna biarticulada solo si L/r ≥ 120 pues si L/r < 120 el esfuerzo
critico puede presentarse antes de que pueda ocurrir el pandeo en cuyo caso la
ecuación “NO” es aplicable.
COMPORTAMIENTOS DE MIEMBROS COMPRIMIDOS
Los Miembros Comprimidos son elementos prismáticos sometidos
exclusivamente a compresión axial producida por fuerzas que obran a lo largo de sus
ejes centroidales. Estos no actúan momentos flexionantes o cargas excéntricas.
Sin embargo, en algunos casos el centro de torsión no coincide con el
centroide de la sección transversal.
CRITERIOS Y MÉTODO DE DISEÑO
Los elementos estructurales son diseñados, es decir, calculados o
dimensionados para cumplir una serie de requisitos, que frecuentemente incluyen:
 CRITERIO DE RESISTENCIA
Consistente en comprobar que las tensiones máximas no superen
ciertas tensiones admisibles para el material del que está hecho el elemento.
 CRITERIO DE RIGIDEZ
Consistente en que bajo la acción de las fuerzas aplicadas las
deformaciones o desplazamientos máximo obtenidos no superan ciertos
límites admisibles.
 CRITERIOS DE ESTABILIDAD
Consistente en comprobar que desviaciones de las fuerzas reales sobre
las cargas previstas no ocasionan efectos auto amplificados que puedan
producir pérdida de equilibrio mecánico o inestabilidad elástica.
 CRITERIOS DE FUNCIONALIDAD
Consiste en un conjunto de condiciones auxiliares relacionadas con los
requisitos y solicitaciones que pueden aparecer durante la vida útil o uso del
elemento estructural.
COLUMNAS COMPUESTAS Y SUS DETALLES CONSTRUCTIVOS
Son columnas individuales formadas por varios elementos de secciones
macizas. Por lo general, las columnas compuestas tienen los elementos unidos entre sí
mediante dispositivos mecánicos, como clavos o pernos torneados.
El diseño de este tipo de columnas se lo realiza en base a la capacidad del
elemento individual. Es decir la menor capacidad de carga de la sección compuesta es
la suma de las capacidades de las partes consideradas individuales.
Las columnas compuestas más comunes son ensambles de pies derechos que
se presentan en la esquina de los muros, intersecciones de muros y los cantos de los
vanos de puertas y ventanas.
Cuando las columnas compuestas se presentan como columnas aisladas, se
hace difícil la determinación real de sus capacidades, a menos que los elementos
individuales tengan una esbeltez suficientemente baja como para considerar que
tienen capacidades significativas. Dos tipos de ensambles que tienen capacidades
comprobadas como columnas compuestas son los mostrados a continuación.
En la figura (a) se muestra una columna de núcleo macizo está envuelta por
todos lados con elementos más delgados. La suposición común para analizar esta
columna es que la esbeltez se basa únicamente en el núcleo, pero la capacidad de
compresión axial se basa en la sección completa.
En la figura (b) se muestra una serie de elementos delgados se mantiene unida
mediante dos placas de cubierta que tienden a restringir el pandeo de los elementos
del núcleo alrededor de sus ejes poco resistentes. Para esta columna, se considera que
la esbeltez se basa en el eje más fuerte de los miembros internos. La compresión axial
se basa en la suma de los elementos internos para obtener un diseño conservador,
pero es razonable incluir las placas si están unidas mediante tornillos o pernos.
MIEMBROS SOMETIDOS A FLEXIÓN
Los miembros estructurales sujetos a fuerzas transversales a su eje
longitudinal, son miembros que resultan sometidos a flexión. El caso más común de
un miembro estructural sometido a flexión es la viga; éstas soportan cargas
transversales, se usan generalmente en posición horizontal y quedan encomendadas
para soportar las cargas gravitacionales.
Los perfiles más comunes utilizados como vigas
ESFUERZO DE FLEXIÓN
Considerando la viga simplemente apoyada de la figura, con una carga
concentrada en el centro del claro. Una vez que la fluencia comienza, la distribución
de esfuerzos sobre la sección transversal dejará de ser lineal y la fluencia avanzará de
la fibra extrema hacia el eje neutro.
Al mismo tiempo, la región en fluencia se extenderá longitudinalmente desde
el centro de la viga conforme el momento flexionante se alcanza en más localidades.
FLEXIÓN Y CORTE
Flexión es el tipo de deformación que presenta un elemento estructural
alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado"
se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las
vigas, las que están diseñadas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente,
el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas
o láminas.
El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una
superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier
curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El
esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector.
Mientras que el corte es un fenómeno de compresión y cizallamiento, y se
produce sólo cuando la tensión total generada por el corte aplicado excede la
resistencia a la rotura del material del objeto a cortar.
La ecuación aplicable más simple es tensión = fuerza/área: La tensión
generada por un elemento de corte es directamente proporcional a la fuerza con la que
se aplica, e inversamente proporcional al área de contacto. Por lo tanto, mientras
menor sea el área (es decir, más filosa la herramienta de corte), menor fuerza se
necesitará para cortar algo. En general, se observa que los bordes de corte son más
delgados para el corte de materiales blandos y más grueso para materiales más duros.
Esta progresión es vista desde los cuchillo de cocina, hasta hachas, lo que hace un
balance entre la fácil acción de corte de una hoja delgada contra la fuerza y
durabilidad del borde de una cuchilla más gruesa.
VIGAS DE ALMA LLENA
Son vigas continuas y sin orificios
realizadas en madera laminada. La
combinación de formas de viga diferentes se
determina a partir de criterios económicos.
Ventajas
 Para grandes luces y altas exigencias
de resistencia al fuego: más
económica que el hormigón y el acero
 Alta resistencia al fuego, de R30 a R90
 Vanos de hasta 50 m
 Contrastadas soluciones detalladas
 Cortos plazos de entrega
SECCIONES LAMINADAS
Son secciones laminadas o formadas por placas, o barras (redondas, cuadradas
o planas), de eje longitudinal recto y sección transversal constante (miembros
prismáticos), sujetos a cargas que actúan a lo largo de sus ejes centroidales, que
producen en cualquier sección, perpendicular a su eje longitudinal fuerzas axiales de
tensión.
Un miembro sometido a tensión representa el elemento más simple de un
arreglo estructural, por lo que su diseño es muy sencillo pues no involucra problemas
de pandeo o inestabilidad. La magnitud del esfuerzo de tensión en cualquier sección
es uniforme y en miembros perfectos no hay flexión, cortante ni torsión.
Son elementos muy eficientes, de tal manera que sería ideal tener en una estructura de
acero muchos miembros sometidos a tensión. Esto es lo que ha favorecido la práctica
actual de emplear cubiertas colgantes cuya característica es salvar grandes claros en
forma económica.
SECCIONES COMPUESTAS
Hay casos en la práctica en los que se emplean vigas formadas por dos o más
materiales diferentes. Un ejemplo de esto puede ser el de una viga de madera
reforzada en sus caras superior e inferior con planchuelas de acero, o el de un
entrepiso compuesto por una losa de hormigón y perfiles de acero, en el cual cierto
ancho de la losa de hormigón colabora junto con cada perfil, trabajando el conjunto
como una viga compuesta.
GENERALIDADES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS
Secciones típicas simples y compuestas para columnas y vigas metálicas:
RIGIDIZADORES Y SUS DETALLES
Los rigidizadores son componentes adicionales cuyo objetivo es incrementar
la resistencia a las cargas laterales de las vainas en los puntos de apoyo, por ejemplo
las secciones de vainas semicirculares situadas entre apoyos y tendones.
Rigidizador en
columna.
Rigidizador en
viga.
Rigidizador de
profundidad
parcial en
viga.
Rigidizador de
profundidad
parcial en
columna.
Rigidizadores
paralelos.
Rigidizadores
de alas.
Entalladura
rigidizada.
Entalladura
rigidizada.
Corte de
entalladura al
sesgo en parte.
APOYOS
Son los elementos que soportan los conductores y demás componentes de una
línea aérea separándolos del terreno; están sometidos a fuerzas de compresión y
flexión, debido al peso de los materiales que sustentan y a la acción del viento sobre
los mismos; además, a los desniveles del terreno.
CONCLUSIÓN
Debido a que hay que cuidar los diferentes sus diversos detalles que tienen
que ver, ya que si todo resulta mal, prácticamente la estructura “se vendría abajo”.
Por ello, miembros de unión como los remaches, los pernos estructurales, habilitan
todo lo que conlleva al sello y fijación de piezas. Estos por medio de su diseño, a
pesar que permiten una sostenibilidad confiable, tienden a tener detalles y fallas, por
lo que su método puede ser arriesgado y en lo cual hay maneras de aplicación que
muevan a un mejor desenvolvimiento en tipos de uniones como las soldaduras, la más
conocida y fiable, que con su proceso a temperaturas de fusión, logra un mejor
acabado de la unión, pero no escapa a defectos como un mal trabajo o una
contaminación, por ello los controles de calidad establecen una mejor practica en ello.
En lo que respecta los miembros sometidos a carga axial, tracción axial y
flexotracción, hay que constatar que estos tienden a ser de un comportamiento tipo de
pandeo, lo cual es el movimiento deflactado de una estructura sin que la cara sea
modificada. Para ello hay que determinar a través de la teoría del pandeo de
columnas, si estas estructuras son capaces de dicha función y si cumplen con los
requisitos exigidos para la pronta materialización de la obra. Esto va de la mano con
los comportamientos de miembros comprimidos, que abren camino a las columnas
compuestas, ya que con ellas se abre el paso a mejores intervalos de respuesta rápida
a cualquier tipo de riesgo y permitan un recurso eficiente.
Por último, se toma en cuenta, un tipo de miembro más práctico, pero en el
cual hay que tener sumo cuidado, que es el de los sometidos a flexión, que por medio
de la flexión y el corte, ya que de estas se mantiene el peso de las cargas de manera
de evitar un percance en la estructura, abriendo módulos de diseño que implementen
con lo que se quiere y mantenga una sólida base en la estructura, que por medio de
vigas de alma llena, se mantengan mucho más distribuido. Las secciones compuestas
y laminadas, ayudan también dichos percances, que para el pandeo y las caras
aplicadas, se de una mayor estabilidad, que con los rigidizadores, logren los apoyos,
una mayor eficiencia en la estructura.
BIBLIOGRAFÍA
Información disponible en:
 http://www.arquitecturaenacero.org/soluciones-constructivas/41-uniones-y-
conexiones.
 http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-43.pdf.
 http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/Defectosm6.htm.
 http://www.monografias.com/trabajos13/elproces/elproces.shtml#ixzz3fnC6a
b83.
 http://www.mejorconacero.com/wp-content/uploads/MIEMBROS-
COMPRESI%C3%93N-PRIMERA-PARTE.pdf.
 http://traccionflexotraccionnancy.blogspot.com/2014/11/elementos-
sometidos-traccion-y-criterios.html.
 http://www.cuevadelcivil.com/2010/08/columnas-compuestas.html.
 http://www.ahmsa.com/Acero/Complem/Manual_Construccion_2013/Capitul
o_2d.pdf.
 https://eva.fing.edu.uy/pluginfile.../0-8Secciones%20compuestas.pdf.
 http://tiaestructurasunonoche.blogspot.com/p/acerocombinacion-de-secciones-
tipicas.html.
 http://www.wikilengua.org/index.php/Terminesp:rigidizadores.
 http://es.thefreedictionary.com/apoyos.
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MIEMBROS

  • 1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA DEFENSA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPRIMENTAL POLITÉCNICA DE LA FUERZA ARMADA BOLIVARIANA INGENIERÍA CIVIL, 6TO SEMESTRE, SECCIÓN 601-DIURNO ASIGNATURA: PROYECTOS DE ACERO OCUMARE DEL TUY, ESTADO BOLIVARIANO DE MIRANDA MIEMBROS PROFESORA: BACHILLERES: ING. ANTHONY PINTO APONTE CAROLINA C.I.: 25.230.795 CORNEJO JORGE C.I.: 23.609.291 OCUMARE DEL TUY, JULIO DE 2015
  • 2. INTRODUCCIÓN Desde que se determinó el hombre en la construcción de un sitio en donde habitar, este ha venido desarrollando diversos métodos en los cuales se han perfeccionado amplias áreas del conocimiento, llevando a cabo experimentos, cambios, fórmulas, criterios, leyes, entre otros recursos, con un mismo fin, terminar una estructura de manera que quede lo mejor y satisfactoriamente posible, que perdure por los años. De a partir de dichos principios, se han aplicado muchos implementos en los cuales, ha permitido un mejor desenvolvimiento de las estructuras y más en las modernas, con la se cuenta una amplia gama de tecnología que bien puede aportar su gran grano de arena, contribuyendo a perfeccionar diversas partes de los mecanismos de construcción tales como concreto armado, vigas estructurales, entre otros, hasta piezas, uniones, y, el tema del presente trabajo, miembros, que logran cosas que antes resultaban imposibles magnificarlas, y que a continuación se demuestran por su simpleza, pero muy gran importancia, en lo que respecta a los métodos eficientes de proyectos de acero.
  • 3. P P P P MIEMBROS MIEMBROS DE UNIÓN Si se representa un esfuerzo simple, sea de Tracción y Compresión, y se sabe que el máximo efecto de una fuerza es el aplicado a la sección perpendicular a dicha fuerza, entonces se puede decir que: Dando la representación del 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. 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: a) El remache debe resistir “Corte Sencillo” (El cizallamiento ocurre en la sección del remache entre las dos planchas). b) El pasador debe resistir “corte doble” (hay dos secciones disponibles para resistir la fuerza de corte).
  • 4. P PP c) La Barra circular punzona la chapa, siendo el área resistente similar al borde de una moneda. Para hacer el cálculo 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 máquina de ensayos. REMACHES Son elementos de fijación que se emplean para unir de forma permanente dos o más piezas. Consiste en un tubo cilíndrico (el vástago) que en su fin dispone de una cabeza. Las cabezas tienen un diámetro mayor que el resto del remache, para que así al introducir éste en un agujero pueda ser encajado. El uso que se le da es para unir dos piezas distintas, sean o no del mismo material. Aunque se trata de uno de los métodos de unión más antiguos que hay, hoy en día su importancia como técnica de montaje es mayor que nunca. Esto es debido, en parte, por el desarrollo de técnicas de automatización que consiguen abaratar el proceso de unión. Los campos en los que más se usa el remachado como método de fijación son: automotriz, electrodomésticos, muebles, hardware, industria militar, metales laminados, entre otros muchos.
  • 5. Existe un pequeño matiz diferenciativo entre un roblón y un remache. Los roblones están constituidos por una sola pieza o componente, mientras que los remaches pueden estar constituidos por más de una pieza o componente. Es común denominar a los roblones también remaches, aunque la correcta definición de roblón es para los elementos de unión constituidos por un único elemento. Las ventajas de las uniones remachadas son:  Se trata de un método de unión barato y automatizable.  Es válido para unión de materiales diferentes y para dos o más piezas.  Existe una gran variedad de modelos y materiales de remaches, lo que permite acabados más estéticos que con las uniones atornilladas.  Permite las uniones ciegas, es decir, la unión cuando sólo es accesible la cara externa de una de las piezas. Como principales inconvenientes destacar:  No es adecuado para piezas de gran espesor.  La resistencia alcanzable con un remache es inferior a la que se puede conseguir con un tornillo.  La unión no es desmontable, lo que dificulta el mantenimiento.  La unión no es estanca. PERNOS ESTRUCTURALES Son piezas metálicas largas de sección constante cilíndrica, normalmente hechas de acero o hierro. Están relacionadas con el tornillo pero tiene un extremo de cabeza redonda, una parte lisa, y otro extremo roscado para la chaveta, tuerca, o remache, y se usa para sujetar piezas en una estructura, por lo general de gran volumen.
  • 6. DETALLES 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, entre otros), las limitaciones constructivas, la facilidad de fabricación (accesibilidad de soldadura, uso de equipos automáticos, repetición de elementos posibles de estandarizar, entre otros) 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, entre otros). En la actualidad, estas variables se analizan en forma conjunta e integral, bajo el concepto de constructividad, materia en la que el acero muestra grandes ventajas. REMACHES EN CALIENTE O ROBLONES Las primeras estructuras metálicas empleadas en los puentes a mediados del siglo XIX se construían a partir de hierro colado y/o forjado, materializándose las uniones mediante remaches en caliente o roblones. Para hacer este tipo de uniones, las planchas que se debían unir se perforaban en un régimen que se determinaba por cálculo, reforzando los empalmes y traslapes con planchas igualmente perforadas de acuerdo al mismo patrón. Muchas veces estas planchas adicionales llegaron a representar hasta el 20% del peso total de la estructura. Los roblones o remaches tienen una cabeza ya preformada en forma redondeada y se colocan precalentados a una temperatura de aprox. 1.200ºC, pasándolos por las perforaciones y remachando la cara opuesta hasta conformar la segunda cabeza. Al enfriarse, su caña sufrirá una contracción que ejercerá una fuerte presión sobre los elementos que se están uniendo. Este sistema de conexión funciona por la enorme dilatación térmica del acero que permite que, aún elementos relativamente cortos como los roblones, se contraigan significativamente al enfriarse desde los 1.200ºC hasta la temperatura ambiente. (El coeficiente de expansión lineal
  • 7. del acero es 0,0000251 x longitud del elemento x diferencial de temperatura = contracción/expansión de la pieza). En la práctica, este procedimiento está superado por el desarrollo y evolución del acero como de las posibilidades de unirlo. Hoy existen básicamente dos procedimientos para materializar las uniones entre los elementos de una estructura metálica: las Uniones Soldadas y las Uniones Apernadas. SOLDADURA 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.
  • 8. Los tipos de conexiones de perfiles y planchas por soldadura son las siguientes:
  • 9. 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:
  • 10. 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 sumergido. 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.
  • 11. 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. 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. En el cálculo de las estructuras, la resistencia de las uniones está dada por la longitud de la soldadura en el sentido longitudinal de los elementos traccionados o comprimidos. Cada unión deberá tener determinada cantidad de centímetros lineales de soldadura. Sin embargo, esta situación es, frecuentemente, imposible de lograr, especialmente si se está trabajando con perfiles de menor tamaño. Para suplir esta dificultad se agregan planchas en las uniones llamadas “gousset”, cuyo único objeto
  • 12. es permitir conexiones entre elementos a unir y lograr el largo de soldadura requerido para el nudo. La soldadura es una operación que requiere un trabajo delicado, realizado por un operario calificado. Una soldadura mal realizada puede quedar porosa y frágil y expone a la totalidad de la estructura a un desempeño diferente al que ha sido diseñado con el consecuente riesgo de colapso. En muchos países la calificación de los soldadores se hace ante instituciones certificadoras y debe revalidarse cada cierta cantidad de años. 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. Ha sido generalmente aceptado que es mejor que las uniones soldadas se realicen en taller o maestranza, en que se puede trabajar en un ambiente controlado, en forma automatizada (soldadura de arco sumergido, por ejemplo) o con los operadores en posiciones suficientemente cómodas para garantizar un buen cordón de soldadura. Asimismo, en taller es mucho más factible el someter las soldaduras a un exigente control de calidad, que incluye la certificación mediante rayos-x o ultrasonido de las soldaduras, lo que en terreno frecuentemente es costoso y a veces imposible de realizar. En concordancia con lo anterior, la tendencia actual y creciente es a realizar las uniones apernadas en terreno (cuya inspección y control de obra es mucho más fácil y económica de hacer) y las uniones soldadas en taller. Aun así, la construcción y materialización de estas uniones apernadas requiere de un cuidadoso y detallado
  • 13. planeamiento en los planos de fabricación, cuya precisión milimétrica debe ser estrictamente respetada en la maestranza a fin de evitar descalces o problemas en el montaje. Entre las ventajas de las uniones apernadas se cuenta con que existe una amplia gama de dimensiones y resistencia, no se necesita una especial capacitación, no exige un ambiente especial para el montaje y simplifica los procesos de reciclado de los elementos. 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. 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%
  • 14. 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. FALLAS Existen básicamente dos tipos de Junta:  Junta de Solape: Es decir, por superposición de las propias planchas que se desea conectar.  Junta a tope: En cuyo caso las planchas a unir se colocan una frente a la otra y se recubren con una o dos planchas para poderlas unir, estas últimas suelen ser llamadas cubrejuntas Hay cuatro (04) formas en que una Junta con remaches o pernos puede fallar:
  • 15. Ps Ps d 1. Por corte del remache o perno: 2. Por desgarramiento de la plancha principal: El cual ocurre en una sección que pasa por el hueco hecho para el paso del remache (sección neta). 3. Por falla de apoyo (presión de asiento): El cual ocurre un desplazamiento relativo de las dos planchas por el agrandamiento o deformación permanente del hueco, causada por una excesiva presión de asiento.
  • 16. 4. Por ser muy poca la distancia de borde: Es decir la distancia desde el primer hueco hasta el borde de la plancha es muy corta. P b Pb d t P b Pb b
  • 17. SOLDADURAS 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. PROCESOS Existen dos grupos diferentes de procesos de soldaduras básicas: AQUELLAS EFECTUADAS POR MEDIO DE CALOR Y PRESIÓN:  FORJA: Consiste en calentar dos piezas metálicas hasta el estado plástico y luego, por medio de presión, causar la fusión.  SOLDADURA DE TERMITA A PRESIÓN: Consiste en calentar el metal por medio de gantes químicos (Aluminio, Óxido de Hierro, entre otros), para realizar la fusión.  SOLDADURA DE RESISTENCIA: Consiste en calentar las piezas a ser unidas mediante el paso de una corriente eléctrica y luego se aplica presión. AQUELLAS QUE SE LLEVAN A CABO POR FUSIÓN SIN AYUDA DE PRESIÓN:  SOLDADURA DE TERMITA SIN PRESIÓN: Esta puede ser aplicada con presión y sin ella; y el proceso en aplicar acero súper calentado de forma líquida (termita) a las partes que se desean unir. El acero de termita se prepara a base de aluminio y óxido de hierro, encendiéndolos luego por medio de un polvo inflamable.
  • 18.  SOLDADURA CON GAS: En la cual la llama de acetileno, butano u otro gas combinado con oxígeno es usado para derretir varillas de un metal no ferroso como material de aporte. Útil donde no sea de importancia estructural.  SOLDADURA DE ARCO Y GAS: Las partes son calentadas hasta la temperatura de fusión y se añade metal para efectuar la unión. Este método es el más utilizado y consiste en usar una varilla de soldar como electrodo, la cual se derrite por la altísima temperatura causada por el arco. Este metal fundido provee el material adicional para el proceso. POSICIÓN Las posiciones de soldadura, se refieren exclusivamente a la posición del eje de la soldadura en los diferentes planos a soldar. Básicamente son cuatro las posiciones de soldar y todas exigen un conocimiento y dominio perfecto del soldador para la ejecución de una unión soldadura. Determinación de los tipos de soldadura.
  • 19. Ángulos de los electrodos para soldaduras. En la ejecución del cordón de soldadura eléctrica, aparecen piezas que no pueden ser colocadas en posición cómoda. Según el plano de referencia fueron establecidas las cuatro posiciones siguientes:  POSICIÓN PLANA O DE NIVEL: Es aquella en que la pieza recibe la soldadura colocada en posición plana a nivel. El material adicional viene del electrodo que está con la punta para abajo, depositando el material en ese sentido.  POSICIÓN HORIZONTAL: Es aquella en que las aristas o cara de la pieza a soldar está colocada en posición horizontal sobre un plano vertical. El eje de la soldadura se extiende horizontalmente.  POSICIÓN VERTICAL: Es aquella en que la arista o eje de la zona a soldar recibe la soldadura en posición vertical, el electrodo se coloca aproximadamente horizontal y perpendicular al eje de la soldadura.  POSICIÓN SOBRE LA CABEZA: La pieza colocada a una altura superior a la de la cabeza del soldador, recibe la soldadura por su parte inferior. El electrodo se ubica con el extremo
  • 20. apuntando hacia arriba verticalmente. Esta posición es inversa a la posición plana o de nivel. DEFECTOS POROSIDAD Se usa para describir los huecos globulares, libre de todo material sólido, que se encuentra con frecuencia en los cordones de soldadura. En realidad, los huecos son una forma de inclusión que resulta de las reacciones químicas que tienen lugar durante la aplicación de la soldadura. Difieren de las inclusiones de escoria en que contienen gases y no materia sólida. Los gases que forman los huecos se derivan de los gases liberados por el enfriamiento del metal de la soldadura, como consecuencia de la reducción de solubilidad al descender la temperatura y de las reacciones químicas que tienen lugar dentro de la propia soldadura. INCLUSIONES NO METÁLICAS Son los óxidos no metálicos que se encuentran a veces en forma de inclusiones alargadas y globulares en los cordones de soldadura. Durante la formación del depósito y la subsecuente solidificación del metal de la soldadura, tienen lugar muchas reacciones químicas entre los materiales (fundente), o con la escoria producida. Algunos de los productos de dichas reacciones son compuestos no metálicos, solubles solo en cierto grado en el metal fundido. Debido a su menor densidad, tienden a buscar la superficie exterior del metal fundido, salvo que encuentren restricciones para ello. AGRIETAMIENTO El agrietamiento de las juntas soldadas ocurre por la presencia de esfuerzos multidireccionales localizados que en algún punto rebasan la resistencia máxima del metal. Cuando se abren grietas durante la soldadura o como resultado de ésta, generalmente solo es aparente una ligera deformación de la pieza de trabajo.
  • 21. Después que se ha enfriado una junta soldada, hay más probabilidades de que ocurra agrietamiento cuando el material es duro o frágil. Un material dúctil soporta concentraciones de esfuerzo que pudieran ocasionar falla en un material duro o frágil. AGRIETAMIENTO DEL METAL DE LA SOLDADURA El agrietamiento del metal de la soldadura tiene más probabilidades de ocurrir en la primera capa de soldadura que en cualquier otra parte, y de no repararse continuará pasando a las demás capas al ir siendo depositadas. Esta tendencia de continuar hacia las demás capas sucesivas se reduce considerablemente, o se elimina, con metal de soldadura austenítico. Cuando se encuentra el problema de agrietamiento de la primera capa de metal de la soldadura, pueden lograrse mejoras aplicando uno o más de las siguientes modificaciones:  Modificar la manipulación del electrodo o las condiciones eléctricas, lo que cambiará el contorno o la composición del depósito.  Disminuir la rapidez de avance, para aumentar el espesor del depósito, aportando con ello más metal de soldadura para resistir los esfuerzos que se están generando.  Auxiliarse con precalentamiento, para modificar la intensidad del sistema de esfuerzos que está imponiendo. PENETRACIÓN INCOMPLETA Esta expresión se usa para describir la situación en que el metal depositado y el metal base no se funden en forma integral en la raíz de la soldadura. Puede ser ocasionada porque la cara de la raíz de la soldadura de ranura no alcance la temperatura de fusión a toda su altura, o porque el metal de la soldadura no llegue a la raíz de una soldadura de filete, y deje el hueco ocasionado por el puenteo del metal de la soldadura desde un miembro al otro. Aunque la penetración incompleta puede deberse en unos cuantos casos a la falta de disolución de los óxidos e impurezas de la superficie, las condiciones de transmisión de calor que existen en la junta son una fuente más frecuente de este defecto.
  • 22. La penetración incompleta es indeseable, particularmente si la raíz de la soldadura está sujeta ya sea a tensión directa o a esfuerzos flexionantes. El área que no se funde permite concentraciones de esfuerzos que pueden resultar en fallas sin deformación apreciable. SOCAVAMIENTO Se emplea este término para describir:  La eliminación por fusión de la pared de una ranura de soldadura en el borde de una capa o cordón, con la formación de una depresión marcada en la pared lateral en la zona a la que debe unirse por fusión la siguiente capa o cordón.  La reducción de espesor en el metal base, en la línea en la que se unió por fusión el último cordón de la superficie. El socavamiento en ambos casos se debe a la técnica empleada por el operador. Ciertos electrodos, una corriente demasiado alta, o un arco demasiado largo, pueden aumentar la tendencia al socavamiento. CONTROL DE CALIDAD La inspección de los trabajos de soldadura es muy delicada y comienza con la selección del personal que ejecutara el trabajo de soldadura. Se debe chequear visualmente el tamaño, llenado, exceso de calor, salpicaduras excesivas, entre otros. Además son necesarias pruebas de carga:  FLEXIÓN: Para determinar si la penetración es adecuada.  CORTE Y TRACCIÓN: Para verificar la resistencia de las juntas.  PRUEBAS DE TRACCIÓN: Para chequear el metal del electrodo.
  • 23. En trabajos importantes, se usan rayos X, rayos gamma, entre otros. El calor excesivo, a temperatura de fusión, de parte de la estructura y el consiguiente enfriamiento causan deformaciones especialmente si hay asimetría. Para evitar o tratar de reducir este efecto, es importante tomar precauciones:  Las soldaduras no deben ser mayores de los necesarios.  La soldadura intermitente en lugar de la corrida, ayuda a disminuir las deformaciones.  Cada capa de soldadura debe ser limpiada con un martillo especial luego de que se ha enfriado debidamente. PROBLEMAS Algunos de los problemas que prevalecen a causa de soldadura contaminada son uniones opacas o ásperas, puentes y no poderse "mojar". Cambiar la soldadura no es necesariamente la solución. Las soldaduras se pueden dividir en tres grupos básicos:  SOLDADURA RECICLADA: Es desperdicio de Estaño y Plomo que se puede comprar y refinar por medio de procedimientos metalúrgicos regulares. Los altos niveles de impureza pueden provocar problemas en las líneas de producción en masa.  SOLDADURA VIRGEN: Este término se refiere a la soldadura que está compuesta de Estaño y Plomo extraídos del mineral. El nivel de pureza del Estaño y Plomo de esta materia prima es alto y excede, en muchos aspectos de la magnitud y las normas.  SOLDADURA DE ALTO GRADO DE PUREZA: Se selecciona Estaño y Plomo con bajo nivel de impurezas y se produce soldadura con bajo nivel de impurezas. Antes de discutir problemas y soluciones considere la fuente de la contaminación metálica en un crisol u onda durante la manufactura. Obviamente en una parte del equipo bien fabricada, las paredes del recipiente para el metal fundido, al igual que la bomba y todas las demás superficies que llegan a estar en contacto con
  • 24. la soldadura están hechas con un metal como el acero inoxidable. La contaminación del baño, por consiguiente, puede resultar únicamente por el contacto con el trabajo mismo. Esto significa que un número limitado de elementos se adquieren, dependiendo de la línea de producción. En el crisol de inmersión, esto significa que se podrá encontrar cobre y zinc, al soldar con ola ensambles electrónicos y tablillas de circuitos impresos, significa que se podrá encontrar cobre y oro. En otras palabras, un baño de soldadura solo se puede contaminar con aquellos metales con los que está en contacto y los cuales son solubles en la soldadura. Al ir subiendo el nivel de contaminación, la calidad de la soldadura se deteriora. Sin embargo, no existe una regla clara en cuanto al nivel de contaminación metálica donde la soldadura ya no se puede emplear. MIEMBROS SOMETIDOS A CARGA AXIAL, TRACCIÓN AXIAL Y FLEXOTRACCIÓN PANDEO Es el proceso por el cual una Estructura (o parte de ella) cambia de un estado deflactado a otro sin que se produzca ninguna modificación de la carga aplicada. A continuación manejaremos el concepto de equilibrio, donde para tratar de aclarar, tomaremos ilustraciones representativas con los siguientes casos:  EQUILIBRIO ESTABLE: El caso de una viga que se flecta bajo una carga aplicada pero regresa a su posición al retirar la carga
  • 25.  EQUILIBRIO INESTABLE: El caso de una columna articulada en la base y libre en su parte superior, si es empujada por una carga cualquiera se cae y no se recupera  EQUILIBRIO NEUTRO: Ese considera un equilibrio neutral o neutro, una columna articulada arriba y abajo que es cargada axialmente; y se flexiona ligeramente pero sin caer, es decir, mantiene el equilibrio pero toma una nueva posición). TEORÍA DEL PANDEO DE COLUMNAS Una columna puede ser definida como un elemento sometido a compresión que es tan esbelto que al recibir carga cada vez mayor fallara por pandeo mucho antes de que falle por aplastamiento. Las columnas pueden ser clasificadas en tres grupos según su comportamiento:  COLUMNAS LARGAS: Fallan por pandeo o flecha lateral excesiva.
  • 26.  COLUMNAS INTERMEDIAS: Fallan por una combinación de aplastamiento y pandeo.  COLUMNAS CORTAS: Fallan por aplastamiento (exceso de compresión). Por definición la columna ideal es aquella que reúne las siguientes características: es homogénea, su sección es constante, inicialmente recta (al empezar a aplicarle carga axial). En la realidad las columnas tienen pequeños defectos de fabricación y existen excentricidades “accidentales” que resultan de una combinación de flexión y carga axial de magnitud. El Momento Flector en el centro del tramo L será: ( ) ( ) Cuando H = 0, , es decir que Pcr es la “carga critica” necesaria para mantener la columna en su posición deflectada sin ningún empuje lateral. Cualquier aumento de P por encima de dicho valor Pcr hará aumentar la flecha, lo que aumentara el momento, lo que a su vez incrementara δ, etc. Hasta que la columna falla por pandeo. La carga crítica es, pues, la máxima carga axial bajo la cual una columna permanece recta pero en una condición tan inestable que un pequeño empuje lateral la hará flexar.
  • 27. Viga y columna con igual flecha. FÓRMULA DE EULER Leonhard Euler fue un matemático suizo, quien en 1.757 analizó la carga crítica para las columnas largas, basándose en la columna biarticulada deformada pero en equilibrio neutro.
  • 28. Según el análisis de Euler, basado en la 2da derivada de la elástica: Se llega a la expresión donde  P (Carga crítica o Carga de Euler)  n (Número de veces que se forma la sinuosidad) Esta fórmula es válida para columnas biarticuladas, es decir libres de rotar arriba y abajo. Para otras condiciones de apoyo varia la carga critica. Todos los casos están contemplados en la Norma COVENIN página C-60. LIMITACIONES DE LA FORMULA DE EULER: Es muy importante tomar en cuenta que la fórmula de Euler es válida solamente hasta el Límite de Proporcionalidad del acero. También es fundamental estar conscientes de que una columna pandea en la dirección en que es más débil, por lo cual el valor de “I” que se debe tomar es el más bajo. La fórmula demuestra que la carga critica no depende de la resistencia del acero sino de su módulo de elasticidad E y de las dimensiones de la columna. Para que sea válida la fórmula de Euler, el esfuerzo durante el pandeo no debe sobrepasar el Límite de Proporcionalidad del Acero. LA RELACIÓN L/r LÍMITE: Se puede calcular fácilmente para cualquier material del cual se conozca el límite de proporcionalidad y el E. Por ejemplo, para un acero con Límite de Proporcionalidad y ( )
  • 29. L/r = 121,7, aproximadamente 120. Esto indica que la ecuación de Euler puede ser usada para calcular Pcr (carga critica) de una columna biarticulada solo si L/r ≥ 120 pues si L/r < 120 el esfuerzo critico puede presentarse antes de que pueda ocurrir el pandeo en cuyo caso la ecuación “NO” es aplicable. COMPORTAMIENTOS DE MIEMBROS COMPRIMIDOS Los Miembros Comprimidos son elementos prismáticos sometidos exclusivamente a compresión axial producida por fuerzas que obran a lo largo de sus ejes centroidales. Estos no actúan momentos flexionantes o cargas excéntricas.
  • 30. Sin embargo, en algunos casos el centro de torsión no coincide con el centroide de la sección transversal.
  • 31. CRITERIOS Y MÉTODO DE DISEÑO Los elementos estructurales son diseñados, es decir, calculados o dimensionados para cumplir una serie de requisitos, que frecuentemente incluyen:  CRITERIO DE RESISTENCIA Consistente en comprobar que las tensiones máximas no superen ciertas tensiones admisibles para el material del que está hecho el elemento.  CRITERIO DE RIGIDEZ Consistente en que bajo la acción de las fuerzas aplicadas las deformaciones o desplazamientos máximo obtenidos no superan ciertos límites admisibles.
  • 32.  CRITERIOS DE ESTABILIDAD Consistente en comprobar que desviaciones de las fuerzas reales sobre las cargas previstas no ocasionan efectos auto amplificados que puedan producir pérdida de equilibrio mecánico o inestabilidad elástica.  CRITERIOS DE FUNCIONALIDAD Consiste en un conjunto de condiciones auxiliares relacionadas con los requisitos y solicitaciones que pueden aparecer durante la vida útil o uso del elemento estructural. COLUMNAS COMPUESTAS Y SUS DETALLES CONSTRUCTIVOS Son columnas individuales formadas por varios elementos de secciones macizas. Por lo general, las columnas compuestas tienen los elementos unidos entre sí mediante dispositivos mecánicos, como clavos o pernos torneados. El diseño de este tipo de columnas se lo realiza en base a la capacidad del elemento individual. Es decir la menor capacidad de carga de la sección compuesta es la suma de las capacidades de las partes consideradas individuales. Las columnas compuestas más comunes son ensambles de pies derechos que se presentan en la esquina de los muros, intersecciones de muros y los cantos de los vanos de puertas y ventanas. Cuando las columnas compuestas se presentan como columnas aisladas, se hace difícil la determinación real de sus capacidades, a menos que los elementos individuales tengan una esbeltez suficientemente baja como para considerar que tienen capacidades significativas. Dos tipos de ensambles que tienen capacidades comprobadas como columnas compuestas son los mostrados a continuación.
  • 33. En la figura (a) se muestra una columna de núcleo macizo está envuelta por todos lados con elementos más delgados. La suposición común para analizar esta columna es que la esbeltez se basa únicamente en el núcleo, pero la capacidad de compresión axial se basa en la sección completa. En la figura (b) se muestra una serie de elementos delgados se mantiene unida mediante dos placas de cubierta que tienden a restringir el pandeo de los elementos del núcleo alrededor de sus ejes poco resistentes. Para esta columna, se considera que la esbeltez se basa en el eje más fuerte de los miembros internos. La compresión axial se basa en la suma de los elementos internos para obtener un diseño conservador, pero es razonable incluir las placas si están unidas mediante tornillos o pernos. MIEMBROS SOMETIDOS A FLEXIÓN Los miembros estructurales sujetos a fuerzas transversales a su eje longitudinal, son miembros que resultan sometidos a flexión. El caso más común de un miembro estructural sometido a flexión es la viga; éstas soportan cargas transversales, se usan generalmente en posición horizontal y quedan encomendadas para soportar las cargas gravitacionales. Los perfiles más comunes utilizados como vigas ESFUERZO DE FLEXIÓN Considerando la viga simplemente apoyada de la figura, con una carga concentrada en el centro del claro. Una vez que la fluencia comienza, la distribución de esfuerzos sobre la sección transversal dejará de ser lineal y la fluencia avanzará de la fibra extrema hacia el eje neutro.
  • 34. Al mismo tiempo, la región en fluencia se extenderá longitudinalmente desde el centro de la viga conforme el momento flexionante se alcanza en más localidades. FLEXIÓN Y CORTE Flexión es el tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñadas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas.
  • 35. El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector. Mientras que el corte es un fenómeno de compresión y cizallamiento, y se produce sólo cuando la tensión total generada por el corte aplicado excede la resistencia a la rotura del material del objeto a cortar. La ecuación aplicable más simple es tensión = fuerza/área: La tensión generada por un elemento de corte es directamente proporcional a la fuerza con la que se aplica, e inversamente proporcional al área de contacto. Por lo tanto, mientras menor sea el área (es decir, más filosa la herramienta de corte), menor fuerza se necesitará para cortar algo. En general, se observa que los bordes de corte son más delgados para el corte de materiales blandos y más grueso para materiales más duros. Esta progresión es vista desde los cuchillo de cocina, hasta hachas, lo que hace un balance entre la fácil acción de corte de una hoja delgada contra la fuerza y durabilidad del borde de una cuchilla más gruesa. VIGAS DE ALMA LLENA Son vigas continuas y sin orificios realizadas en madera laminada. La combinación de formas de viga diferentes se determina a partir de criterios económicos. Ventajas  Para grandes luces y altas exigencias de resistencia al fuego: más económica que el hormigón y el acero  Alta resistencia al fuego, de R30 a R90  Vanos de hasta 50 m  Contrastadas soluciones detalladas  Cortos plazos de entrega
  • 36. SECCIONES LAMINADAS Son secciones laminadas o formadas por placas, o barras (redondas, cuadradas o planas), de eje longitudinal recto y sección transversal constante (miembros prismáticos), sujetos a cargas que actúan a lo largo de sus ejes centroidales, que producen en cualquier sección, perpendicular a su eje longitudinal fuerzas axiales de tensión. Un miembro sometido a tensión representa el elemento más simple de un arreglo estructural, por lo que su diseño es muy sencillo pues no involucra problemas de pandeo o inestabilidad. La magnitud del esfuerzo de tensión en cualquier sección es uniforme y en miembros perfectos no hay flexión, cortante ni torsión. Son elementos muy eficientes, de tal manera que sería ideal tener en una estructura de acero muchos miembros sometidos a tensión. Esto es lo que ha favorecido la práctica actual de emplear cubiertas colgantes cuya característica es salvar grandes claros en forma económica. SECCIONES COMPUESTAS Hay casos en la práctica en los que se emplean vigas formadas por dos o más materiales diferentes. Un ejemplo de esto puede ser el de una viga de madera reforzada en sus caras superior e inferior con planchuelas de acero, o el de un entrepiso compuesto por una losa de hormigón y perfiles de acero, en el cual cierto ancho de la losa de hormigón colabora junto con cada perfil, trabajando el conjunto como una viga compuesta.
  • 37. GENERALIDADES Y DETALLES CONSTRUCTIVOS Secciones típicas simples y compuestas para columnas y vigas metálicas:
  • 38.
  • 39.
  • 40. RIGIDIZADORES Y SUS DETALLES Los rigidizadores son componentes adicionales cuyo objetivo es incrementar la resistencia a las cargas laterales de las vainas en los puntos de apoyo, por ejemplo las secciones de vainas semicirculares situadas entre apoyos y tendones. Rigidizador en columna. Rigidizador en viga. Rigidizador de profundidad parcial en viga.
  • 42. Entalladura rigidizada. Entalladura rigidizada. Corte de entalladura al sesgo en parte. APOYOS Son los elementos que soportan los conductores y demás componentes de una línea aérea separándolos del terreno; están sometidos a fuerzas de compresión y flexión, debido al peso de los materiales que sustentan y a la acción del viento sobre los mismos; además, a los desniveles del terreno.
  • 43. CONCLUSIÓN Debido a que hay que cuidar los diferentes sus diversos detalles que tienen que ver, ya que si todo resulta mal, prácticamente la estructura “se vendría abajo”. Por ello, miembros de unión como los remaches, los pernos estructurales, habilitan todo lo que conlleva al sello y fijación de piezas. Estos por medio de su diseño, a pesar que permiten una sostenibilidad confiable, tienden a tener detalles y fallas, por lo que su método puede ser arriesgado y en lo cual hay maneras de aplicación que muevan a un mejor desenvolvimiento en tipos de uniones como las soldaduras, la más conocida y fiable, que con su proceso a temperaturas de fusión, logra un mejor acabado de la unión, pero no escapa a defectos como un mal trabajo o una contaminación, por ello los controles de calidad establecen una mejor practica en ello. En lo que respecta los miembros sometidos a carga axial, tracción axial y flexotracción, hay que constatar que estos tienden a ser de un comportamiento tipo de pandeo, lo cual es el movimiento deflactado de una estructura sin que la cara sea modificada. Para ello hay que determinar a través de la teoría del pandeo de columnas, si estas estructuras son capaces de dicha función y si cumplen con los requisitos exigidos para la pronta materialización de la obra. Esto va de la mano con los comportamientos de miembros comprimidos, que abren camino a las columnas compuestas, ya que con ellas se abre el paso a mejores intervalos de respuesta rápida a cualquier tipo de riesgo y permitan un recurso eficiente. Por último, se toma en cuenta, un tipo de miembro más práctico, pero en el cual hay que tener sumo cuidado, que es el de los sometidos a flexión, que por medio de la flexión y el corte, ya que de estas se mantiene el peso de las cargas de manera de evitar un percance en la estructura, abriendo módulos de diseño que implementen con lo que se quiere y mantenga una sólida base en la estructura, que por medio de vigas de alma llena, se mantengan mucho más distribuido. Las secciones compuestas y laminadas, ayudan también dichos percances, que para el pandeo y las caras aplicadas, se de una mayor estabilidad, que con los rigidizadores, logren los apoyos, una mayor eficiencia en la estructura.
  • 44. BIBLIOGRAFÍA Información disponible en:  http://www.arquitecturaenacero.org/soluciones-constructivas/41-uniones-y- conexiones.  http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-43.pdf.  http://www3.ucn.cl/FacultadesInstitutos/laboratorio/Defectosm6.htm.  http://www.monografias.com/trabajos13/elproces/elproces.shtml#ixzz3fnC6a b83.  http://www.mejorconacero.com/wp-content/uploads/MIEMBROS- COMPRESI%C3%93N-PRIMERA-PARTE.pdf.  http://traccionflexotraccionnancy.blogspot.com/2014/11/elementos- sometidos-traccion-y-criterios.html.  http://www.cuevadelcivil.com/2010/08/columnas-compuestas.html.  http://www.ahmsa.com/Acero/Complem/Manual_Construccion_2013/Capitul o_2d.pdf.  https://eva.fing.edu.uy/pluginfile.../0-8Secciones%20compuestas.pdf.  http://tiaestructurasunonoche.blogspot.com/p/acerocombinacion-de-secciones- tipicas.html.  http://www.wikilengua.org/index.php/Terminesp:rigidizadores.  http://es.thefreedictionary.com/apoyos. Consultados el 12, 13,14 y 15 de Julio de 2015.