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UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERIA CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS
ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL
ENSAYO DE MATERIALES
TEMA: ACERO ESTRUCTURAL
ALUMNO: MIRANDA GUANOTASIG STALIN JAVIER
DOCENTE: ING.Manuel Sigcho
PARALELO: SEGUNDO
SEMESTRE: TERCERO
FECHA: 22 DE ENERO DEL 2015
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I
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II
INDICE DE FIGURAS
Figura 1 Soldadura de vigas
..........................................................................................................................
4
Figura 2: Direccin tpica del laminado en seccin
.............................................................................
4
Figura 3: Perfil en T
..........................................................................................................................................
5
Figura 4: Propiedades de los perfiles en T segn la norma INNEN
.............................................. 5
Figura 5: Perfil doble T IPN
...........................................................................................................................
6
Figura 6: Perfil doble T IPE
...........................................................................................................................
6
Figura 7: Perfil doble T IPE
...........................................................................................................................
6
Figura 8: Perfil doble T IPE
...........................................................................................................................
7
Figura 9: Perfil L (angulares)
.......................................................................................................................
7
Figura 10: Columnas compuestas de acero-concreto, perfiles
rellenos de concreto ............ 7
Figura 11: Secciones compuestas
...............................................................................................................
8
Figura 12: Curva caga-desplazamiento
...................................................................................................
8
Figura 13: Uniones resistentes a la flexin
.............................................................................................
9
Figura 14: Secciones armadas
......................................................................................................................
9
Figura 15: Tabla de clasificacin de las barras segn su fluencia
............................................... 12
Figura 16: Caractersticas fsicas de la varilla con resaltes para
hormigo (INEN 2167) ... 12
Figura 17 Especificaciones mecnicas segn la norma ecuatoriana
......................................... 13
Figura 18: Malla electrosoldada
................................................................................................................
13
Figura 19: Malla electrosoldad
..................................................................................................................
14
Figura 20 Losa nervada
................................................................................................................................
14
Figura 21: Partes de la losa nervada
.......................................................................................................
15
Figura 22: Perfil de las placas colaborantes
.........................................................................................
15
Figura 24: Configuracin de momento
...................................................................................................
17
Figura 25: conexiones en la viga-columna
............................................................................................
17
Figura 26: Vigas de seccin reducida
......................................................................................................
18
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ALCANCE
Dar a conocer todo aquello relacionado con el acero utilizado en
las construcciones, a
los alumnos que se encuentren interesados en el tema y
especialmente a los alumnos que
sigan las especialidades de Arquitectura e ingeniera civil,
puesto que en estas careras el
uso del acero estructural es primordial ya que hoy en da se
utiliza este acero en el
hormign armado, y otros fines constructivos.
INTRODUCCION
En el presente trabajo se dar a conocer todo aquello relacionado
con el acero
estructural es decir que se hablara de los perfiles
estructurales, los mismo que son piezas
acero laminadas que suelen tener formas en I,H,T y otras
dependiendo del trabajo al que
sean empleados, pero en este caso se enfocar en los perfiles que
usualmente se utilizan
en vigas principalmente. Tambin se dar a conocer sus diferentes
precios, su
fabricacin, y la norma que rigen en estos. Otro aspecto que se
toma en cuenta son las
barras de acero estructural las cuales son piezas de acero
lamido que pueden tener forma
circular cuadrada hexagonal con diferentes tamaos, en esta parte
daremos a conocer los
tipos de barras que tenemos, como se las usa principalmente,
como es su realizacin,
etc. Y por ltimo se hablaremos de las planchas de acero
estructural las mismas que son
hechas como planos de acero laminados al caliente con anchos de
203mm y 219mm
respectivamente.
Pero previamente se dar un conocimiento de las propiedades que
caracterizan al acero
como por ejemplo su elasticidad que es las proporcionalidad que
existe entre la
deformacin y el esfuerzo al que ha sido sometido la probeta, su
fluencia que es el sitio
en donde se determina la plasticidad del acero es decir las
deformaciones que adquiere
el material en cada esfuerzo cclico que los afecta, su
ductilidad que es la capacidad del
acero en adquirir una gran cantidad de deformacin, cualidad por
la cual hace del acero
un material ideal para caso de terremotos, desgarre laminar que
son fracturas ligeras que
ocurren en planos esencialmente paralelos a la superficie del
laminado, su resistencia a
la corrosin, etc. Adems de esto se dar una clasificacin de los
aceros al carbono,
acero inoxidables, y todo lo que respecta a sus aleaciones.
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CONTENIDO
EL ACERO ESTRUCUTRAL
El acero una aleacin de hierro con un contenido de carbono menor
al 2% y otros
elementos que lo ayudan a mejorar su resistencia como el
fosforo, el slice y vanadio
que ayuda a mejorar su soldabilidad y resistencia al
interperismo.
Desde que se introdujo el acero estructural como material de
construccin hasta
aproximadamente 1960, el acero que se utilizaba era clasificado
por la designacin
ASTM A7, este acero tena una fluencia mnima de 2320,13 Kg/cm2.
La mayora de
diseadores no saban mucho del acero por ende no podan saber de
una descripcin
completa del mismo, y las especificaciones del AISC (American
Instituto, of Steel
construction) solo daban a conocer los esfuerzos permisibles y
los procedimientos de
diseo solo para el tipo de acero ASTM A7.
Actualmente los aceros disponibles le permiten al diseador
trabajar con materiales de
alta resistencia en zonas de altos esfuerzos envs de recurrir a
piezas de gran tamao.
Los aceros de refuerzo se los conoce principalmente pos su
designacin en la ASTM o
tambin por sus principales propiedades. En la actualidad los
aceros estructurales
cuentan con un esfuerzo de fluencia desde 1.687.37 hasta
7.030.70 Kg/cm2.
PROPIEDADES
Elasticidad: es la propiedad que tiene los cuerpos para
recuperar su forma y
dimensiones iniciales luego de haber suprimido la fuerza
previamente aplicada. En el
acero existe un comportamiento similar en su zona elstica, en
toda la zona se presenta
una relacin lineal entre el esfuerzo y la deformacin, y es donde
se aplica la ley de
Hooke. La energa que pierde el material se denomina
resiliencia
=
2 .
El mdulo de la resiliencia =2
2
3
El mdulo de elasticidad.- En los acero el mdulo de elasticidad
se lo determina como
la variacin de esfuerzo entre la variacin de deformacin. =
, este mdulo de
elasticidad nos ayuda a determinar el valor del esfuerzo de
fluencia terico.
El mdulo de elasticidad o mdulo de Young, para el clculo y diseo
de estructuras de
acero en el rango elstico toma convencionalmente el siguiente
valor E= 210.000MPa
Zona de fluencia: es el esfuerzo sobre la cual el acero contina
deformndose sin
necesidad que aumente las cargas a traccin. Para poder
determinar el valor del esfuerzo
de fluencia la ASTM recomienda trazar una lnea paralela a la del
comportamiento
elstico que arranque con el eje de las deformaciones unitarias
con un valor de 0,002
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El lmite de fluencia se lo define segn el tipo de acero, en la
mayora de aceros
laminados al caliente el lmite de fluencia est claramente
definido y en ellos se puede
apreciar un lmite superior y uno inferior.
Resistencia a la rotura.- es mayor valor de esfuerzo que puede
resistir un acero antes
de llegar al colapso. Esta tencin indica el final del
comportamiento estable del
material.
El esfuerzo a la rotura es siempre superior al esfuerzo de
fluencia para todo tipo de
acero estructural.
Resiliencia hiperelastica.- es la energa perdida por el material
que se ha dado desde la
ltima carga que soporta el material hasta la plasticidad de
deformacin.
=
2
2
La ductilidad.- existen dos maneras de determinar la ductilidad
una es por deformacin
y la otra por energa de deformacin. Esta ductilidad para aceros
empleados en
hormign armado supera a 10, mientras que los aceros utilizados
en hormigo
presforzado tiene un ductilidad limitada del 3 a 5. Donde estos
valores se los determina
usando la ecuacin:
=
Donde: Dd: ndice de ductilidad por deformacin
u : Deformacin unitaria de rotura
y: Deformacin unitaria de inicio de fluencia
Tenacidad.- es la capacidad que tiene un material para absorber
energa y deformarse
plsticamente antes de deformarse.
Resistencia al impacto.- es una medida para poder determinar la
capacidad que tiene el
material de absorber energa al hacer aplicacin de cargas
rpidas.
Resistencia a la corrosin.- una desventaja del acero es que
requera ser pintado debido
al deterioro que sufra el acero y por ende su corrosin. Los
aceros al carbono de baja
resistencia era aquellos que ms tendan a corroerse.
La resistencia a la corrosin puede aumentar su en su aleacin se
aumenta cobre. Pero la
desventaja aqu seria que los aceros con contenido de cobre son
muy costosos para el
uso general.
Resistencia a la fatiga.- La fatiga quiere decir una falla bajo
la accin de cargas cclicas
osea patrones repetitivos de carga y descarga, aun cuando el
esfuerzo de fluencia no ha
sido excedido. La resistencia a la fatiga depende ms del estado
de esfuerzo que de la
resistencia esttica.
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Soldabilidad.- es esencial que el acero tenga una composicin
qumica que garantice la
fusin entre el metal base y del electrodo sin que se produzcan
imperfecciones o
agujeros en el metal.
Fatiga en ensambles soldados.- un defecto puede ser la ranura o
grieta entre dos
elementos como un agujero previamente cortado en una viga, estos
defectos pueden ser
ocasionados por soldaduras probablemente hechas, bordes rugosos
de cortadura,
pequeos agujeros. Esto defecto parecen sin mucha importancia
pero al momento en
que la estructura es sometida a cargas y descargas puede
ocasionar incrementos de
longitud de una grieta en cada ciclo de carga y reducir la
seccin que soporta la carga.
Figura 1 Soldadura de vigas
Resistencia al desgarre laminar.- es una forma de fractura
laminar que ocurre en
planos paralelos a los de la superficie laminar de una placa de
gran espesor. En un alto
nmero de juntas la deformacin es inducida por la contraccin de
la soldadura.
Figura 2: Direccin tpica del laminado en seccin
El comportamiento del acero a altas temperaturas.-. El acero a
93C se comporta de
manera no lineal y pierde su punto de fluencia, su resistencia a
la tensin aumenta cerca
del 10% con respecto a la temperatura ambiente, el mdulo de
elasticidad decrece
considerablemente cuando aumenta de 540C.
CLASIFICACION DEL ACERO ESTRUCUTRAL O DE REFUERZO
PERFILES ESTRUCTURALES
Realizacin de los perfiles estructurales con seccin
individual
Los perfiles estructurales son hechos con aceros laminados los
mismos que se los
realiza en un horno alto de colada de la siderurgia para luego
ser convertido en acero
bruto fundido en lingotes de gran tamao que luego sern laminados
para poderlos
convertir en perfiles comerciales dependiendo del uso que se los
vaya a dar. El proceso
de laminado se da al calentar el lingote fundido hasta una
temperatura que permita
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deformar el lingote en un proceso de estiramiento y desbaste que
se produce en una
cadena de cilindros a presin llamado tren de laminado. Estos
cilindros van haciendo al
perfil hasta adquirir las medidas adecuadas del mismo.
CLASIFICACION DE LOS PERFILES
PERFILES LAMINADOS DE SECCION INDIVIDUAL
Los perfiles son realizados con el propsito de ser utilizados en
estructuras de
edificacin, o en una obra civil, entre los perfiles se
distinguen:
Perfil en T: El extremo del alma del perfil se encuentra
redondeado un 2% respecto a
su eje as como las uniones de las mismas en las caras interiores
de las alas y las aristas
de las mismas. Las caras interiores de las alas tambin estn
incluidas en un 2%. Segn
la norma INEN 2234 para perfiles estructurales T de acero
laminados en caliente de
Haltura=Base deben tener las siguientes propiedades
Figura 3: Perfil en T
Estos perfiles por lo general son utilizados en las losas que se
cuelgan con las vigas.
Figura 4: Propiedades de los perfiles en T segn la norma INNEN
2234
Alma
Alas
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Perfiles doble T
Generalmente son usadas como vigas de flexin cuando los
esfuerzos de torsin son
pequeos.
Perfil IPN: Las uniones son redondas tienen una buena inercia
respecto al eje x y
muy pequea respecto al y, su uso es muy recomendable en
vigas.
Figura 5: Perfil doble T IPN
Perfiles IPE.- es un perfil laminado con una seccin en forma de
doble T tambin
llamado I. Las caras exteriores e interiores de las alas son
paralelas entre si y
perpendiculares al alma, y as las alas tienen su espesor
constante.
Figura 6: Perfil doble T IPE
Perfiles H.- segn sea la seccin normal, ligera o pesada se le
denomina como HEB,
HEA o HEM. Es parecida a la anterior pero en con su seccin
cuadrada.
Figura 7: Perfil doble T IPE
Perfiles no ramificados
Se usan como soportes y pilares.
Perfiles UPN.- Es un perfil laminado cuya seccin tuene forma de
U, las caractersticas
exteriores de las almas son perpendiculares a las almas. Son muy
utilizados para formar
perfiles compuestos.
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Figura 8: Perfil doble T IPE
Perfiles L (angulares).- Sirve como elemento de unin y sus
dimensiones son iguales.
Figura 9: Perfil L (angulares)
Perfiles de tubulares de acero (tubos HSS) relleno de
concreto:
-Perfiles de acero enbebidos en concreto.- es un perfil de acero
o lamina con un canal
en donde se encuentra total o parcialmente rodeada de concreto.
El concreto restringe el
pandeo de la lmina de acero y tambin puede contrarrestar el
fuego.
-Perfiles tubulares rellenos de concreto.- son perfiles
rectangulares circulares
cuadrados que se rellenan de concreto. Y aunque no se encuentre
recubierto de concreto
el relleno interno le ayuda a contrarrestar el fuego.
Figura 10: Columnas compuestas de acero-concreto, perfiles
rellenos de concreto
Los perfiles de seccin individual usados en vigas
Para estos perfiles por lo general se utilizan perfiles
laminados IPN por su economa en
su mano de obra ya que si las medidas no cumplen con el diseo se
lo puede cortar sin
mucha dificultad. Tambin la utilizacin de los perfiles depende
el canto por lo tanto se
puede utilizar perfiles IPN, IPE o HE. Los IPN son ms utilizados
por su economa
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como se dijo anteriormente, mayor rendimiento mecnico, y la
resistencia a la flexion
que proporciona sus propiedades mecnicas y fsicas.
PERFILES DE SECCIONES COMPUESTAS
Es tipo de perfiles se generan con la unin de dos o ms perfiles
individuales o
laminados soldados entre s con el fin de que satisfagan las
necesidades que requiere el
diseador
Figura 11: Secciones compuestas
Utilizacion de los perfiles compuestos en vigas.
Estas secciones o perfiles pueden ser utilizadas en vigas
multiples las mismas que estan
constituidas por dos o mas perfiles I adosados, unidos por
cualquier tipo de elemento de
union tales como presillas, tornillos, pasantes, etc.
Los medios de union que se sule utilizar para unir dos o mas
perfiles son:
Por soldadura.- Esta union es totalmente resistente ya que en el
grafico carga
desplazamiento se observa que la curva alcanza el maximo valor
de deformacion
coincidiendo con la plasticidad que tiene el material.
Figura 12: Curva caga-desplazamiento
Por atornillada.- desarrollora en su totalidad la capacidad de
carga de la barra pero al
cortarse la barra por la seccion debilitada por los taladros es
frgil. Por tanto con este
metod no es posible aprobechar la plasticidad del material por
la destribucion del
esfuerzo. Las uniones de los perfiles UPN, IPN, HE para vigas se
las suele realizar
con sodadura o tornilleria al igual que para pletinas o
presillas.
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Tipos de uniones resistentes al esfuerzo de flexion:
-Uniones rgidas.- Son aquellas que mantiene el angulo que farman
entre si las piesas
que han sido unidas.
-Uniones semirrigidas.- Son las uniones flexibles en donde se
produce un giro pequeo
entre las dos barras enlazadas.
-Unin simple.- son enlases que se comportan como uniones
articuladas, en donde la
barra se unes a la union si que la otra pieza se flexione.
Figura 13: Uniones resistentes a la flexin
SECCIONES ARMADAS
Estas secciones son construidas a base de perfiles W, S o canal
C, de placas individuales
o la combinacin de placas con ngulos o canales para formar
cajones.
Figura 14: Secciones armadas
Clasificacin de las secciones armadas
Segn la especificacin LRFD (Load and Resistance factor design)
agrupa a los
miembros a compresin en tres clasificaciones.
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Secciones compactas.- Es una seccin con un perfil
suficientemente fuerte capaz de
distribuir eficazmente los esfuerzos plsticos antes de
pandearse. Para que una pieza sea
compacta sus patines deben estar conectados en forma continua al
alma y alas.
Secciones no compactas.- Son aquellas en las que el esfuerzo de
fluencia solo puede
alcanzar en algunos de sus elementos a compresin antes de que se
pandee.
Elementos esbeltos a compresin.- Son perfiles armados a base de
angulares o
canales, unidos a celosas (estructura reticular de barras rectas
intercaladas en nodos)
INERCIA DE LOS PERFILES
Para colocar correctamente un perfil es necesario conocer en que
sentido tiene ms
inercia ste, con el fin de disminuir su pandeo.
La inercia es el producto de la masa del acero multiplicado por
la distancia de esta hasta
el eje. De tal modo que para una estructura se considera que la
mxima inercia coincide
con la mxima dimensin del perfil a pesar de que el eje de la
mxima inercia se
encuentre en la otra direccin.
Por ejemplo.- un perfil IPN 300, cuyas dimensiones son 300mm, de
alto (alma), y
125mm de ala, la mxima inercia (mxima dimensin, mxima
resistencia a flexin y
torsin), para efectos geomtricos estructurales se encontrar en
el sentido de los
300mm. .
COSTO DE PERFILES ESTRUCTURALES IPN200 Y TIPO G
Novacero
Valor de un perfil estructural IPN 200.
Aceroval
Fecha Descripcin Valor unitario
2014 Perfil estructural tipo G 100x50x3 mm y 6MTS 64,814 $
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BARRAS ESTRUCUTRALES
Fabricacin
El proceso inicia con lingotes de metal cuyo peso es de
1600kilos los que
posteriormente con la ayuda de una gra de electro imn toma 4
lingotes y los coloca en
una cama donde posteriormente pasa de uno en uno al horno aqu la
temperatura se
eleva a 1160 durante 2 horas. En cada minuto y medio sale un
lingote al rojo vivo para
luego pasar por una mquina que roca agua quitando el xido del
acero, pero sin
enfriarlo. Luego cada lingote pasa por unos rodillos los cuales
lo moldea y los enfra
con agua, despus pasan por cajas que reducen su espesor, para la
formacin de una
varilla ms delgada, esta tiene que pasar por 18 cajas, con forme
reducen su tamao
aumenta su velocidad. Cuando el lingote tiene el tamao deseado
pasa por una maquina
que divide a los lingotes en tres y as se transforma en tres
varillas. Despus se
depositan de tres en tres las varillas en la mesa de
enfriamiento donde la temperatura es
de 600C aqu la varilla ya va tomando su color gris para luego
ser cortadas segn el
tamao que se requiere. Las medidas suelen ser de 6, 12 m
Que son las barras de acero estructural
Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado,
cuya seccin transversal
puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los
tamaos.
Por lo general las barras que son utilizadas para estructura de
hormign son las barras
lisas y corrugadas, que tiene un dimetro que se encuentra en un
rango de 6mm a
40mm, aunque en una armadura difcilmente supere los 32mm. Adems
este material se
utiliza en mallas electro soldadas constituidas por alambre de
dimetro 4m a 12mm.
Cabe recalcar que las barras corrugadas mejoran la adherencia
con el hormign, y
poseen una gran ductilidad, lo cual permite que la barra se
pueda cortar y doblar con
mayor facilidad.
Estas barras forman una armadura que trabaja conjuntamente con
el hormign para
resistir cierto tipo de esfuerzos a los que es sometido la
estructura.
TIPOS DE BARRAS
Barras laminadas en caliente
Las barras laminadas en caliente que son redondas, de superficie
lisa, y que se las hace
por un mtodo llamado laminacin al caliente, que consisten en la
transformacin de
una pieza de acero en una barra cilndrica redando cuando todava
est caliente. Las
barras laminadas en caliente tambin pueden tener superficies
acanaladas, lo que
aumenta la resistencia de la unin de las piezas.
Barras torcidas y deformadas al frio.- Estas barras se ruedan
primero caliente con tres
o ms canales o hendiduras paralelas. Cuando se enfran, las
barras se tuercen,
esforzando el lmite elstico del acero. Sin embargo las barras
corrugadas torcidas en
frio se corroen mucho ms rpido que otras barras.
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Barras de acero de alto rendimiento.- Estn diseadas para
soportar altas muy altas
tensiones, teniendo una resistencia a la traccin mnima de 1300
MPa. Por lo que las
hace muy importantes en la construccin de grandes estructuras de
acero.
Estas varillas se clasifican segn su lmite de fluencia lo cual
nos indica la siguiente
tabla.
Figura 15: Tabla de clasificacin de las barras segn su
fluencia
Varillas o barras corrugadas
La superficie de una varilla corrugada esta provista de
salientes llamadas corrugaciones
las mismas que evitan el movimiento longitudinal entre la
varilla y ayuda a una mejor
adherencia con el concreto.
ESTANDARIZACIN DE LAS BARRAS ESTRUCTURALES EN ECUADOR
La caractersticas y dimetro de las barras de acero estn
normalizadas segn las normas
de cada pas como en Ecuador segn la norma INEN 2167 las varillas
con resalte de
41,2 daN/mm2 (42 kgf/mm
2) .
Figura 16: Caractersticas fsicas de la varilla con resaltes para
hormigo (INEN 2167)
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Figura 17 Especificaciones mecnicas segn la norma
ecuatoriana
Los valores de la resistencia a la traccin, lmite de fluencia y
el alargamiento
porcentual de las varillas a las que se refiere esta norma deben
cumplir con los
requisitos establecidos en la tabla 2.
MALLAS ELECTROSOLDADAS
Estas mallas se componen de barras de acero negro o inoxidable,
lisas o corrugadas con
un dimetro de 8, 10 y 12 mm soldadas entre ellas en forma de
recuadros rectangulares
de 15 a 50 cm, se las suelda en cada una de sus intersecciones.
Gracias a su mayor
resistencia permite utilizar una menor cantidad de acero. A
diferencia de los otros
sistemas tradicionales la malla electrosoldada llega lista para
ser instalada.
Figura 18: Malla electrosoldada
Aplicaciones y usos
Malla electrosoldada en rollos.- es utilizada en el refuerzo de
tneles, como malla para
shotcrete y malla de temperatura para la construccin.
Mallas electrosoldadas en planchas.- Remplaza a las mallas de
fierro tradicional.
Malla electrosoldada en acero trefilado.- se ha convertido en un
producto
indispensable para la construccin para el reforzamiento del
concreto armado, teniendo
una larga darabilidad. Esta nos ayuda a dar resistencia a la
losa nervada con la ayuda del
hormigo y la losa colaborante como veremos a continuacin.
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Figura 19: Malla electrosoldad
COSTO DE VARILLAS DE 8
Descripcin Valor por unidad Fecha
Varillas de 8 4,17 2008
PLACAS DE ACERO
Steel deck o losa colaborante
Este material ha sido muy utilizado en losas de entrepisos
debido a las ventajas que nos
brinda al momento de ser construido todo tipo de edificios. Este
sistema corresponde
una estructura mixta horizontal en donde interviene la
colaboracin del acero y el
hormign. Se los suele conocer tambin por el nombre de losa
colaborante o encofrado
colaborante. Este sistema se compone de una chapa de acero
nervada inferior apoyada
en una viga la cual permite recibir el hormigo que ser vertido
en la losa. Esta chapa
nervada actuar como un encofrado perdido (modelo que da forma al
hormigo y le da
ciertas propiedades) y quedara adherida al conjunto. Este
sistema se completa con una
malla de refuerzo de acero, el cual permite repartir las cargas
y absorber los esfuerzos
de retraccin. El resultado de esta configuracin es una losa
nervada unidireccional lo
cual nos da una muy eficiente solucin para la construccin de
entrepisos.
Figura 20 Losa nervada
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Y por ltimo para que se pueda tener una buena trabajabilidad del
material, el Steel
deck debe asegurar con una buena conexin y continuidad el plano
de la losa y las
vigas que la soportan. Para ello, se debe instalar conectores
cortantes entre las vigas y el
hormign. Estos conectores por lo general son pernos de alta
resistencia cuyas
caractersticas se determinan en el clculo estructural.
Figura 21: Partes de la losa nervada
Produccin
Existen algunos perfiles de las nervaduras de chapas de Steel
deck, las mismas que dan
diferentes soluciones y servicios segn su diseo y espesor. En
sgeneral se usan bobinas
chapas de acero estructural galvanizado en caliente las cuales
son sometidas a un
proceso de conformado en fro que le da su forma segn el diseo
previsto.
Figura 22: Perfil de las placas colaborantes
Ventajas de su uso
- Menor peso
- El diseo nos da un ahorro de energa debido a su geometra
- Facilidad de transporte
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- Rapidez de montaje
- Seguridad y facilidad de instalacin
- Reduce la utilizacin de alzaprismas
- Reduce encofrados de losas
- Reduccin de plazos de construccin
NORMATIVA ECUATORIANA
Segn la norma INEN 114 las planchas de acero podrn ser de
calidad comercial,
calidad estructural o calidad soldable, en este caso para las
placas colaborantes de acero
se tomara como referencia a las planchas de calidad estructural
y soldable.
Fsicos
Las dimensiones de las planchas de acero a las que se refieren
esta norma, estarn de
acuerdo a lo especificado por el comprador.
Mecnicos
Los valores de la resistencia a la traccin, lmite de fluencia y
alargamiento de las
planchas delgadas de acero al carbono de calidad estructural,
estn indicados en la tabla
Figura 23: Tabla de propiedades mecnicas
INNOVACIONES EN EL DISEO SISMICO DE ESTRUCTURAS DE ACERO
Innovaciones con marcos de momento
1) Marcos con conexiones postensadas (PT)
Esta innovacin consistente en la utilizacin de cables de acero
para postensar la viga a
la columna y de esa forma dar una conexin de momento.
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Figura 24: Configuracin de momento
Este sistema tiene dos objetivos principales el primero es
conseguir que la estructura
despus de haber sido sometido a un terremoto vuelva a su posicin
original osea que
no presente deformaciones laterales permanentes. Y el segundo es
enviar el dao que
recibir, a ngulos u otros elementos de sacrificio que provean la
disipacin de energa.
Estas dos caracterstica ayudan a mantener al edificio estable
ante la presencia de
sismos de mediana a alta escala, excepto las zonas de sacrificio
las cuales solo sern
remplazadas sin interrumpir el funcionamiento del edificio.
El diseo de los cables se hace considerando los estados limite o
de fallas posibles. Ya
que los cables de acero no poseen gran ductilidad, la
recomendacin para este tipo
conexiones es establecida por ciertas secuencias de estado las
cuales son:
Descompresin: es el instante en el que se ejerce el momento que
provoca el sismo
supera el nivel de pretensin aplicado inicialmente a la conexin
y esta empieza a
abrirse.
Figura 25: conexiones en la viga-columna
Fluencia de elementos secundarios: es cuando los elementos
encargados de disipar
energa empiezan a fluir.
Fluencia de la viga: es cuando la viga empieza a desarrollar
plastificacin significativa.
Fluencia de los cables: es cuando los cables alcanzan su tensin
de fluencia.
Inicialmente esta conexin se comporta como una unin rgida hasta
que alcanza su
punto de descompresin en donde esta conexin se abre y su rigidez
se reduce a la
rigidez proporcionada por los cables. Cuando el momento aumenta
los cables llegan al
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punto en que los elementos secundarios alcanzan la fluencia con
lo que las conexiones
empiezan a disipar energa. Cuando la conexin entra en su estado
de descarga es decir
cuando su solicitacin deja de actuar y como sta es elstica, la
tensin de los cables se
encarga de cerrar la conexin nuevamente para que la estructura
vuelva a su estado
original.
Uno de los problemas que presenta la utilizacin de este sistema
tiene que ver con la
necesidad de permitir la expansin a nivel de las vigas, que
ocurre cuando las
conexiones se abren luego de la descompresin. Esta expansin
requiere de un diseo
especial de la unin entre el diagrama de piso, las columnas y
las vigas que resisten las
cargas laterales por lo que toca utilizar elementos colectores
especiales y retirar el
diagrama de las vigas potenzadas.
Otro problema tiene que ver con la corrosin de los cables y como
protegerlos
efectivamente de incendios.
2) Marcos con vigas de seccin reducidas (RBS)
Las caractersticas de este sistema es que porciones de las alas
de la viga son removidas
en la regin adyacente a la conexin viga columna. La razn por la
cual se reduce la
seccin es de tener una conexin viga-columna ms resistente que la
viga de manera
que las deformaciones plsticas solo afecten a la seccin reducida
de la viga. Esta
seccin reducida limita las tensiones en la regin menos dctil
osea en los cercano de la
conexin viga columna.
La reduccin de la viga puede ser variable, en el caso de que sea
variable, se desea
tener deformaciones plsticas a lo largo de toda la seccin
reducida.
El uso de vigas de seccin reducida, resulta en una pequea
disminucin de la rigidez
lateral del marco, pero da un gran aumento de la ductilidad del
sistema
El uso de vigas de seccin reducida es un mtodo alternativo al de
reforzar la conexin
de momento, de manera de reducir los niveles de tensiones en la
zona de la conexin e
inducir deformaciones inelsticas en la viga. El reforzamiento de
la conexin aumenta
el costo de sta dando adems nuevos problemas
Figura 26: Vigas de seccin reducida
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19
CONCLUSIONES
1.- El porcentaje de carbono que se encuentre en la aleacin del
acero tambin
interviene en las propiedades mecnicas que adquiere este.
2.- El mdulo de elasticidad o mdulo de Young, para el clculo y
diseo de estructuras
de acero en el rango elstico toma por convencin el valor: E=
210.000MPa
3.- En el hormigo armado, la reserva entre el esfuerzo de
fluencia y el de rotura no es
utilizada directamente en el diseo, debido a las grandes
deformaciones que se requiere
para alcanzar ese esfuerzo mayor, por lo que se utiliza como
elemento de diseo
exclusivamente al esfuerzo de fluencia.
4.- Una medida confiable de la resistencia al impacto del acero
se puede obtener a travs
de la tenacidad la misma que se la obtiene encontrado el valor
del rea bajo la curva o
un valor aproximado con el nmero de mrito.
5.- En hormigones presforzados (creacin intencional de esfuerzos
permanentes en la
estructura con el propsito de mejorar su resistencia en
condiciones de servicio) se
utilizan aceros de alta resistencia.
6.- Los aceros de alta resistencia y baja aleacin no se
deterioran tanto como los aceros
al carbono y el xido que forman se convierte en un recubrimiento
protector para
prevenir un mayor deterioro.
7.- En el acero, el mdulo de elasticidad, el esfuerzo de
fluencia y el esfuerzo de tensin
son reducidos cuando se incrementa la temperatura
8.- Los aceros estructurales hoy en da cuentan con un esfuerzo
de fluencia desde
1.687.37 hasta 7.030.70 Kg/cm2
9.- Las innovaciones hechas con el acero estructura son de mucho
inters puesto que
estas ayudaras a una estructura a tener ms resistencia ante
sismo y por lo tanto ayudara
a prevenir la prdida de vidas humanas.
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