acero estructural el acero
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REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
MINISTERIO DEL PODER POPULAR PARA LA EDUCACION
UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIENTAL
DE LA FUERZA ARMADA NACIONAL
NUCLEOAPURE
SECCIN08-ICV-D01
EL ACERO
PROFESOR: AUTORES:
ING. JOS SHWARZAENBERG. AZUAJE CHRISTIAN.
ACOSTA FIELMAR.
ACOSTA FIDELMAR.CASTILLO DERWUINS.
JIMENEZ JOEL JOS
ORTA ENDERSN.
MONTOYA MARIALIS
RAMOS CARLOS
UVIEDO CRISTINA.
VERENZUELA JOS
SAN FERNANDO DE APURE, JUNIO DEL 2015
http://www.google.co.ve/imgres?q=logo+unefa&hl=es-419&sa=X&tbo=d&biw=1093&bih=461&tbm=isch&tbnid=PoYK9qugJqa4dM:&imgrefurl=http://primicias24.com/nacionales/unefa-comenzo-proceso-de-ingreso-en-pregrado/&docid=9-l9UvUgLJBSCM&imgurl=http://primicias24.com/wp-content/uploads/2012/09/unefa-logo.jpg&w=275&h=448&ei=AfnIUPT4FrHF0AGB3oBo&zoom=1&iact=hc&vpx=608&vpy=59&dur=405&hovh=287&hovw=176&tx=106&ty=167&sig=118008215946102844276&page=1&tbnh=149&tbnw=91&start=0&ndsp=16&ved=1t:429,r:5,s:0,i:161 -
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INDICE
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INTRODUCCION.. 3
EL ACERO.. 6
EVOLUCION DEL ACERO.. 7
PRODUCCION DEL ACERO...... 8
CLASIFICACION DE LOS ACEROS.. 10
PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL. 11
CARGAS Y CRITERIOS DE DISEO 15
COMBINACIONES DE CARGAS FACTORIZADAS. 21
TIPOS DE ACERO ESTRUCTURAL.. 21
SECCIONES COMERCIALES DEL ACERO ESTRUCTURAL 23
PROPIEDADES MECNICAS Y QUMICAS DEL ACERO ESTRUCTURAL 24
EL ACERO EN LA CONSTRUCCIN .. 26
VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL.. 27
DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL.. 28
PROBLEMAS ESPECIALES DE LAS ESTRUCTURAS METLICAS. 28MIEMBROS Y ESTRUCTURA. 29
CONEXIONES Y ESTABILIDAD. 29
ARMADURAS PASIVAS.. 30
ARMADURAS ACTIVAS 38
CARACTERSTICAS MECNICAS DEL ACERO.. 38
TENSIONES ADMISIBLES DEL ACERO 45
COMPARACIN DEL DISEO POR TENSIONES DE TRABAJO CON EL DISEO POR
RESISTENCIA. 46
EL RELAJAMIENTO DEL ACERO.. 50
ESPECIFICACIONES NACIONALES E INTERNACIONALES. 53
ESPECIFICACIONES DEL ACERO SEGN LA NORMA COVENIN 1753-06.
55REFUERZO TRANSVERSAL EN MIEMBROS SOLICITADOS A FLEXIN.. 64
REFUERZO POR RETRACCIN DE FRAGUADO Y VARIACIN DE TEMPERATURA.. 65
REQUISITOS DE INTEGRIDAD ESTRUCTURAL. 66
PRACTICAS CONSTRUCTIVAS. 67
CONCLUSION 70
BIBLIOGRAFIA.. 71
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INTRODUCCION
El fierro es el material formado por el hierro puro, mezclado con otros
elementos para construir aleaciones, particularmente con carbono, manganeso y
silicio, a fin de obtener un acero dulce con el que se elaboran diversos perfilesempleados en la construccin.
Se llama hierro dulce al obtenido mediante varias etapas de fabricacin
para eliminar impurezas, como slice y manganeso en el periodo de baja fusin; en
el periodo de afinamiento se eliminar parte del fsforo y del azufre, y en el de
ebullicin se suprimir el carbono y el resto de los anteriormente citados. El
producto obtenido se forja para eliminar la mayor parte de la escoria lo que da
como resultado un material muy maleable.
El laminado en barras que se calientan y laminan en el nmero de procesos
deseados aumentar su densidad, de modo que el producto final se obtendr libre
de impurezas y ser fcil de trabajar y soldar. Las diversas cualidades de los
aceros se determinan por la proporcin en que intervengan dichos contenidos al
fijar su resistencia, maleabilidad, soldadura, etc. Las impurezas que contenga el
hierro alterarn sus cualidades y su comportamiento final y podrn ser
perjudiciales, como el azufre y el fsforo, o benficas como el manganeso, queaumenta su dureza y su resistencia, aunque pueda afectar otros aspectos como
es el caso de su maleabilidad; as mismo, el silicio y el carbono confieren dureza a
la fundicin y este ltimo tambin agrega tenacidad y temple.
Las secciones empleadas normalmente en construcciones metlicas
pueden ser: planas (flejes y chapas) y perfiles laminados de acero al carbono, que
quedarn designados por su forma y dimensiones expresadas en milmetros o
pulgadas.
Los elementos estructurales pueden estar constituidos por perfiles simples
o por secciones compuestas o combinadas.
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El acero es uno de los materiales estructurales ms verstiles, cuenta con
una gran resistencia, poco peso y facilidad de fabricacin entre otras ventajas,
mismas que se explicarn ms adelante.
El primer uso del metal en una estructura se di en Shropshire, Inglaterra,en 1779. En ese lugar se construy con hierro fundido el puente Coalbrookdale en
forma de arco, de 100 pies de claro sobre el ro Severn. Este puente fue un punto
crtico en la historia de la ingeniera porque cambi el curso de la Revolucin
Industrial al introducir al hierro como material estructural.
El acero no se fabric econmicamente en los Estados Unidos hasta finales
del siglo XIX. Las primeras vigas de patn ancho no fueron laminadas hasta 1908;
desde ese momento, en aquel pas y en el resto del mundo, el acero ha sido unode los materiales ms utilizados en la construccin de un gran nmero de diversas
estructuras.
Entre las propiedades ms importantes que destacan del acero, se
encuentran:
Elasticidad.- Propiedad de los cuerpos de volver a su forma original al cesar
una fuerza deformante. Se considerarn perfectamente elsticos si no han
rebasado su lmite de elasticidad.
Ductilidad.- Es la propiedad que tienen los materiales de soportar grandes
deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensin. Un material que no tenga
esta propiedad probablemente ser duro y frgil y se romper al someterlo a un
golpe repentino. En miembros sometidos a cargas normales se desarrollan altas
concentraciones de esfuerzos en varios puntos.
La naturaleza dctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir
localmente en esos puntos, evitando fallas prematuras. Al sobrecargar una
estructura dctil, sus grandes deflexiones ofrecen evidencia visible de la
inminencia de la falla.
Tenacidad.- Los aceros estructurales poseen resistencia y ductilidad. Al
conjunto de estas acciones se le conoce como tenacidad. Un miembro de acero
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cargado hasta que se presentan grandes deformaciones ser an capaz de resistir
grandes fuerzas. Tambin se conoce a la tenacidad como la capacidad de un
material para absorber energa en grandes cantidades.
Alta resistencia.- La alta resistencia del acero por unidad de peso implicaque ser relativamente bajo el peso de las estructuras, gran ventaja en la
construccin de grandes claros como es el caso de puentes o edificios altos.
Uniformidad.- Las propiedades del acero no cambian apreciablemente en el
tiempo como es el caso de las estructuras de concreto reforzado.
Los aceros estructurales modernos se pueden clasificar segn la ASTM
(American Society for Testing and Materials) en: aceros de propsitos generales
(A36), aceros estructurales de carbono (A529), aceros de alta resistencia y baja
aleacin (A572), aceros estructurales de alta resistencia, baja aleacin y
resistentes a la corrosin atmosfrica (A242 y A588) y aceros templados y
revenidos (A514 y A852). En la tabla 3-1 se puede observar un comparativo de las
propiedades de estos aceros estructurales.
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EL ACERO
El Acero es bsicamente una aleacin o combinacin de hierro y carbono
(alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%). Algunas veces otros elementos de
aleacin especficos tales como el Cr (Cromo) o Ni (Nquel) se agregan con
propsitos determinados.
Ya que el acero es bsicamente hierro altamente refinado (ms de un 98%),
su fabricacin comienza con la reduccin de hierro (produccin de arrabio) el cual
se convierte ms tarde en acero.
El hierro puro es uno de los elementos del acero, por lo tanto consiste
solamente de un tipo de tomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya que
qumicamente reacciona con facilidad con el oxgeno del aire para formar xido dehierro - herrumbre. El xido se encuentra en cantidades significativas en el mineral
de hierro, el cual es una concentracin de xido de hierro con impurezas y
materiales trreos. Entre sus principales caractersticas se tiene:
-Densidad de 7850 Kg/m3.
-Punto de funcin depende de la aleacin pero se puede considerar los
1500 C como un valor medio.
-Punto de ebullicin de 3000 C.
-Es dctil (maleable) y tenaz (resistente al impacto) y por lo tanto tiene a ser
fcilmente maquinable con ayuda de mquinas herramientas as como soldable.
-La corrosin suele ser uno de los peores enemigos del acero ya que este
se oxida fcilmente, por lo cual es recomendado protegerlo del contacto con el aire
y la humedad mediante la aplicacin de pinturas o tratamientos superficiales, o en
su defecto se lo mezcla con cromo para evitar este efecto (acero inoxidable).
-Es un buen conductor del calor y la electricidad y tiene tambin una
interesante capacidad de dilatarse aproximadamente 1,2*10-5 y es muy similar al
del hormign por lo cual es una razn ms para usarlo en la construccin.
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EVOLUCIN DEL ACERO
La obtencin del hierro se remonta a la Edad de Piedra en el ao 3000
A.C., sin embargo los primeros aceros producidos con caractersticas similares de
calidad ( cantidad suficiente) al acero actual fueron obtenidos por Sir Henry
Bessemer en 1856 con la ayuda de un proceso por el diseado utilizando fsforo y
azufre, sin embargo debido a la necesaria presencia de estos elementos, ha cado
en desuso, siendo sustituido por el sistema inventador por Sir William Siemens en
1857 el cual descarburiza la aleacin de acero con la ayuda de xido de hierro.
Usado con diversos fines (Ornamentales o Blicos). El proceso de
obtencin del hierro consista en hornos de carbn similares a los usados para laobtencin del cobre.
La siderurgia fue desarrollndose lentamente, con el uso de los
denominados bajos hornos. Con la aparicin de la energa hidrulica fue posible el
empleo de hornos cada vez ms altos transformando notablemente la tcnica de
la siderurgia.
En el desarrollo siderrgico la fabricacin de los materiales ferrosos fue
impulsada por el avance tecnolgico permitiendo la instalacin de los altos hornos.
El proceso inicial de produccin de acero en gran escala correspondi a Sir. Henry
Bessemer, en Inglaterra en 1855, con la creacin del Convertidor que lleva su
nombre y que fue usado sin modificaciones hasta principios del Siglo XX. Desde la
dcada de 1960 funcionan varios minihornos que emplean electricidad para
producir acero a partir de chatarra. Sin embargo, las grandes instalaciones de
altos hornos continan siendo esenciales para producir acero a partir de mineral
de hierro.
Esta tcnica permite obtener el acero colado, ms duro y consistente que otros
productos siderrgicos.
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PRODUCCIN DEL ACERO
Se basa en la aplicacin de dos procesos siderrgicos diferentes, que son:
El Alto Horno, con Reduccin en el Convertidor de oxgeno
La Reduccin Elctrica con Hornos Elctricos.
-Alto Horno
Es en esencia una gran cuba, con forma tubular de hasta 40 m de altura y
unos 7 m de dimetro interno mximo, construido de acero y revestido
interiormente con material refractario. La parte superior o boca del Alto Horno se
conoce como Tragante. Por all es donde se introducen los minerales de aporte yel combustible.
La cuba va aumentando progresivamente su dimetro, la cual se designa
por Vientre. Con ello se facilita el descenso de los materiales, hacia la base dentro
del Alto Horno. Dentro de la cuba la temperatura aumenta y se fusiona el material
pasando al estado slido similar al de una masa pastosa. En este punto se elimina
los gases y el aire.
La zona llamada Atalaje, permite la disminucin progresiva del dimetro del
tubo, disminuyendo as la velocidad de la carga. En la base del Atalaje, el metal
alcanza su punto de fusin y es all en donde se producen las escorias finales. El
metal, pasa al ltimo tramo del Alto Horno, conocido como Crisol.
El Crisol tiene dos funciones bsicas:
1.- Permitir la entrada de aire caliente a travs de las tuberas llamadas Toberas
que se conectan en la parte superior del Crisol.
2.- Contener al final del proceso, el Arrabio lquido a altas temperaturas.
En el Crisol hay dos orificios de salida: el superior, por donde se procede la
colada de la Escoria y los desechos; el inferior por donde se realiza la colada del
Arrabio.
El Arrabio, conocido por hierro crudo o primario, es el resultado del primer
proceso de refinacin o reduccin del mineral ferroso dentro del Alto Horno.
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El Arrabio es recogido en estado de fusin en grandes recipientes
conocidos por Cucharones de Colada o Cubilotes, para luego ser transportado a
los Convertidores en donde se lleva a cabo la segunda refinacin o reduccin del
metal.
Procesos de Reduccin
1.- Primera Reduccin: En el Alto Horno. A partir de los materiales ferrosos de la
carga, se obtiene Arrabio, hierro crudo o fundicin liquida.
2.- Segunda Reduccin: En el Convertidor o los Hornos Reverberos. Por
Ventilacin Forzada, se oxida el Carbono en exceso que contiene el Arrabio. Los
mtodos ms usados en esta 2da reduccin son los Hornos Siemens-Martin y losConvertidores tipo Bessemer o Thomas.
3.- Tercera Reduccin: En los Cucharones de Colada. Este proceso elimina el
exceso de oxgeno, para lo cual el metal fundido se asocia con Agregados.
-Refinacin del Arrabio
Constituye la segunda reduccin en la produccin del Acero. Los procesos
ms comunes son los Hornos de Reverbero y los Convertidores. Bsicamente, en
ambos mtodos, el tratamiento consiste en cargar de Arrabio lquido un horno de
acero revestido con material refractario y ponerlo en contacto con corrientes de
aire o gases de combustin. El oxgeno aportado refina por oxidacin la masa
metlica en estado de Fusin.
a.- Hornos Tipo Siemens-Martin: Este tipo de Horno es Ideado por Siemens en
Inglaterra en 1864, para aplicaciones no siderrgicas y luego modificado por
Martin en Francia aos ms tarde.
b.- El Convertidor Bessemer: Este Convertidor consiste en un horno de grandes
dimensiones.
La tercera reduccin consiste en menguar o disminuir este contenido
excesivo de oxgeno, empleando ferroaleaciones de Silicio, Manganeso entre
otros. Este ltimo proceso de Desoxidacin, da por resultado un Acero Refinado,
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apto para los Fines Estructurales, y con caractersticas mecnicas especiales de:
Dureza, Resistencia, Ductilidad, entre otros.
De estos hornos se obtiene Acero Lquido, que luego es vaciado en moldes
de colada continua, donde se producen lingotes que posteriormente son
laminados o procesados.
La principal Ventaja de los Hornos Elctricos es que la carga no se halla en
contacto directo con los productos de combustin, lo cual permite obtener aceros
de mejor calidad.
-Reduccin Directa con Hornos Elctricos:
Luego de refinado, el acero es colado en moldes en forma continua, o bien
se lo conforma en planchones o palanquillas. Los lingotes as obtenidos de lasdiferentes coladas son posteriormente sometidos a los procesos de manufactura
ms usuales (Trefilado, Forjado, Laminado en Frio o en Caliente, entre otros),
hasta lograr los productos de acabados finales.
CLASIFICACIN DE LOS ACEROS
Los aceros pueden clasificarse segn:
-Su composicin qumica
-Su contenido de xidos
-Sus propiedades mecnicas
-Su calidad.
Segn su Composicin Qumica:
De acuerdo a su composicin qumica, los aceros pueden ser:
-Aceros sin alear
-Aceros semi-aleados
-Aceros aleados
Las aleaciones influyen en las propiedades del acero. Entre los metales de
aleacin se pueden citar el cobre (Cu), el nquel (Ni), el aluminio (Al), el silicio (Si),
el Manganeso (Mn) y el cromo (Cr).
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El Cr mejora la resistencia a la corrosin y al desgaste, as como el Cu
incrementa la ductilidad y tambin mejora la resistencia a la corrosin.
El Mn facilita la soldabilidad y el Mo permite una mejor deformacin en fro;
el Ni incrementa la resistencia a la traccin y el Al le confiere al material una
estructura de grano fino, con buenas propiedades de soldabilidad.
Segn su Contenido de xidos:
Segn su contenido de xidos, el grado de desoxidacin de los aceros
permite clasificarlos en:
-Aceros efervescentes.
-Aceros semi-calmados.
-Aceros calmados.
Segn sus Propiedades Mecnicas:Las propiedades mecnicas de los aceros dependen de su composicin
qumica, de sus aleaciones, de su proceso de laminacin, forma de enfriamiento,
tratamiento trmico posterior y el tipo de solicitacin a que sean sometidos.
Se clasifican en:
-Acero Comn (acero dulce)
-Aceros de Alta Resistencia
-Aceros Especiales
PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL
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Entre las propiedades mecnicas del acero se pueden enumerar:
1.- El Lmite de Proporcionalidad, Fp.
2.- El Esfuerzo de Cedencia, Fy.
3.- El Esfuerzo de Agotamiento, Fu.
4.- La Ductilidad.
5.- El Mdulo de Elasticidad, E.
6.- El Coeficiente de Poisson, .
7.- El Mdulo de Corte, G.
Diagrama Esfuerzo-Deformacin.
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Otras propiedades mecnicas de los aceros son:
1.- La Tenacidad
2.- La Dureza
3.- La Soldabilidad
4.- La Formabilidad
5.- La Durabilidad y Resistencia a la Corrosin
6.- La Resistencia al Impacto
7.- La Resistencia a la Fatiga
1.- La Tenacidad: Es la capacidad de un material de absorber una gran
cantidad de energa, antes que sobrevenga la rotura. El rea encerrada bajo la
curva del diagrama esfuerzo deformacin del acero, mide el grado de tenacidaddel material.
2.- La Dureza: Es la resistencia de un material a la penetracin de su
superficie
Existen varios ndices de durezas; el nmero de ndice de Brinell que se
calcula a partir del rea de penetracin de una gran masa con una esfera muy
dura de acero, bajo una carga estndar.
La dureza de Rockwell que mide la penetracin de un pequeo y
estandarizado penetrador.
3.- La Soldabilidad: Es la propiedad de permitir la ejecucin y perfecto
funcionamiento de una unin mediante soldadura, bajo determinadas condiciones,
sin que afecten las propiedades mecnicas del acero.
4.- La Formabilidad: Es la facilidad con que el material puede ser
cambiado de forma sin fracturarlo ni producirle dao.
5.- La Resistencia a la Corrosin: Es la propiedad de resistencia al
deterioro en la intemperie o medio ambiente agresivo.
Mtodos de proteccin a la corrosin el uso de pinturas anticorrosivas sobre
capas protectoras y aleaciones de cobre y plomo.
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6.- Resistencia al impacto: Es la capacidad de absorber la energa
provocada por cargas de tipo impacto. El Impacto es la aplicacin sbita de una
carga viva o accin dinmica.
Este efecto estructural se toma en consideracin como un esfuerzo
adicional al de las cargas vivas aplicadas, mediante un incremento de las fuerzas
estticas entre un 30% a un 100%. La resistencia al impacto se reduce al disminuir
la temperatura. Ejemplo: Los puentes de ferrocarril, carreteros, rampas y gras.
7.- Resistencia a la fatiga: Debe ser resistente a la fatiga aquellos
miembros estructurales y conexiones que soportan cargas de variacin cclicas
con un elevado nmero de repeticiones durante su vida til, y la falla ocurre con
esfuerzos inferiores a las cargas estticas.
Tambin interesa al Ingeniero Estructural conocer el comportamiento de lassecciones de acero bajo los siguientes efectos:
1-Efecto del trabajo en fro.
2-Los esfuerzos residuales.
3-La concentracin de esfuerzos.
4-El efecto de la temperatura.
1-Efecto del trabajo en fro: Afecta las propiedades mecnicas del acero,
endurecindolo, e incrementa su esfuerzo de cedencia Fy pero reduce su
ductilidad.
2-Efectos Residuales:Se originan por el enfriamiento no uniforme de los
perfiles de acero laminados en caliente, que influyen en el comportamiento
posterior de las secciones alterando su capacidad resistente. Estos esfuerzos
pueden ser de traccin y compresin.
3-Concentracin de Esfuerzos: Ocurre cuando se interrumpe la
uniformidad del rea transversal de un miembro cargado, debido a la perturbacin
en la distribucin de los esfuerzos resultantes.
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Efectos de la Temperatura:
-Baja Temperatura:
El descenso de la temperatura favorece la rotura frgil del acero estructural,
en especial cuando se ha sido deformado en fro.
-Alta Temperatura:
El acero no es un material inflamable
Su resistencia se ve afectada por la temperatura
A 500C disminuye a 75% con respecto a la temperatura ambiente y a
800C es slo del 18%.
CARGAS Y CRITERIOS DE DISEO
-Tipos de Cargas
Acciones Permanentes
Acciones Variables.
Acciones Accidentales.
Acciones Extraordinarias.
Acciones Reolgicas.
Acciones Trmicas.
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Criterios de Diseo.
Consiste en seleccionar las secciones ptimas de los miembros, sus
uniones y conexiones. Se pueden emplear mtodos que tomen en consideracin
el comportamiento de la estructura en rango elstico o que algunos de sus
elementos incursionen en el rango inelsticos.
1.- Rango Elstico (Esfuerzo Permisibles- ASD)
Cargas de servicio
Esfuerzos admisibles
Ley de Hooke
Valores de E, G y constante.
Superposicin entre causa y efecto. En flexin, secciones planas permanecen planas antes y despus de
la deformacin (Navier-Bernoulli).
Se desprecia la presencia de esfuerzos residuales.
Es vlido el principio de las deformaciones virtuales (Solo es
necesario anlisis de primer orden).
2.- Estados Lmites (Utilidad estructural-LRFD)
Es el estado en donde ms all de cierto valor o LIMITE la estructura ya
no es apta para satisfacer la funcin prevista.
Estos Lmites son:
Estado de resistencia.
Lmite de deformabilidad.
Vibraciones.
Inestabilidad.
-Estados Lmites
Entre sus objetivos esta:
Mantener la estructura alejada de la probabilidad de superar los lmites de
utilidad estructural.
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Mantener la resistencia rigidez y estabilidad (local y global) para cualquier
estado de carga en su vida til.
Asegurar que la estructura tenga la capacidad de absorber y disipar energa
de manera de mantener un comportamiento dctil para cualquier
combinacin de carga que pueda ocurrir.
Los criterios para disear en esta teora sern:
LIMITE DE AGOTAMIENTO RESISTENTE:
(Resistencia, estabilidad)
LIMITE DE SERVICIO:
(Deformaciones, vibraciones)
- Lmite de Agotamiento Resistente.
Relaciona la seguridad y capacidad resistente de cada miembro, uniones y
conexiones teniendo una resistencia de diseo mayor o igual a la resistencia
requerida que se obtiene al mayorar las cargas nominales.
Dnde:Rn Rt: Resistencia terica, nominal o de diseo.
: Factor de minoracin de resistencia.
: Factor de mayoracin de carga.
Qi: Acciones nominales.
- Lmite de Agotamiento Resistente.
DEMANDA: Cargas Factorizadas
CAPACIDAD: Resistencia Factorizadas
MAYORAS LAS CARGAS, MINORA LA RESISTENCIA
- Lmite de Agotamiento Resistente.
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Es un factor, normalmente menor que 1, que toma en cuenta la
incertidumbre en la determinacin de la resistencia nominal, incluye la variabilidad
en la calidad de los materiales y en las dimensiones previstas, errores deconstruccin, idealizaciones de los modelos matemticos, limitaciones en la teora
de anlisis y diseo.
Es un factor, normalmente mayor que 1, que toma en cuenta la
incertidumbre en la determinacin del sistema de cargas nominales Qi. Incluye la
variabilidad del sistema de las cargas, modificaciones en el uso de la estructura,
variacin en los pesos unitarios, etc.
- Lmite de Agotamiento Resistente.
Estado Lmite de Agotamiento Resistente.
DEMANDA: Cargas Factorizadas
CAPACIDAD: Resistencia Factorizadas
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MAYORAS LAS CARGAS, MINORA LA RESISTENCIA
Una estructura es segura si:
R -Q 0
R / Q 1Ln (R / Q) 0
Una estructura es segura si:
R -Q 0R / Q 1Ln (R / Q) 0
- Lmite de Servicio.
Es la condicin mxima aceptable para cual una estructura mantiene su
apariencia, durabilidad y confort en condiciones normales de ocupacin y
uso (servicio).
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Los parmetros que definen las condiciones de servicio son: flechas
limitadas, vibraciones controladas, derivas aceptables (sismo).
-Flechas: Se refiere al control de la deformada de elemento por acciones de
cargas gravitacionales (CM, CV) o accidentales (W, S). Esto se traduce en
proporcionar la rigidez apropiada al elemento. (d l/20).
-Vibraciones: Cuando el control de vibraciones se refiere al trnsito peatonal, el
control de la flecha puede ser insuficiente, para prevenir vibraciones indeseables
cuando las personas caminan por las ambientes.
COMBINACIONES DE CARGAS FACTORIZADAS
CP:Acciones Permanente. CV:Acciones Variables
CVt:Acciones Variables de techos. W:Accin del Viento.
S:Accin del Sismo. F:Accin de fluidos.
T:Acciones Reolgicas o trmicas. H:Accin de empujes lateral de
tierras.
TIPOS DE ACERO ESTRUCTURAL
Debido a que el acero estructural puede laminarse econmicamente en una
variedad de formas y tamaos sin un cambio importante de sus propiedades
fsicas, La industria de la construccin ha desarrollado diferentes formas de
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secciones y tipos de acero que se adaptan ms eficientemente a las necesidades
de la construccin.
Las aplicaciones comunes del acero estructural en la construccin incluyen
perfilesestructur
ales de
seccione
s: I, H, L,
T,
usadas
en
edificios
e
instalacio
nes para
industrias
; cables
para
puentes
colgantes, atirantados y concreto preesforzado; varillas y mallas electrosoldadas
para el concreto reforzado; lminas plegadas usadas para techos y pisos.
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SECCIONES COMERCIALES DEL ACERO ESTRUCTURAL
El acero estructural segn su forma se clasifica en:
Perfiles Estructurales: Los perfiles estructurales son piezas de acerolaminado cuya seccin transversal puede ser en forma de I, H, T, canal o
ngulo.
Barras: Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado,
cuya seccin transversal puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos
los tamaos.
Planchas: Las planchas de acero estructural son productos planos de
acero laminado en caliente con anchos de 203 mm y 219 mm, y espesores
mayores de 5,8 mm y mayores de 4,5 mm, respectivamente.
Aceros para Hormign (Acero de refuerzo para armaduras):
Barras corrugadas.
Alambrn
Alambres trefilados ( lisos y corrugados)
Mallas electro soldables de aceroMallazo.
Armaduras bsicas en celosa.
Alambres, torzales y cordones para hormign pretensado.
Armaduras pasivas de acero Redondo liso para Hormign
Armado.
Aceros para estructuras en zonas de alto riesgo ssmico.
Para estructuras de hormign se utilizan barras lisas y corrugadas, con
dimetros que oscilan entre los 6mm y los 40mm, aunque lo comn en unaarmadura de hormign es que difcilmente superen los 32mm. Adems el acero de
refuerzo se utiliza en las mallas electro soldadas o mallazo constituidos por
alambres de dimetros entre 4mm a 12mm.
http://www.allstudies.com/clasificacion-acero-inoxidable.htmlhttp://www.allstudies.com/clasificacion-acero-inoxidable.htmlhttp://www.allstudies.com/clasificacion-acero-inoxidable.html -
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Segn ASTM (sociedad americana para las pruebas de materiales) el acero
estructural se clasifica:
Acero ASTM A - 36 (NTC 1920): Es un acero estructural al carbono,
utilizado en construccin de estructuras metlicas, puentes, torres de
energa, torres para comunicacin y edificaciones remachadas, atornilladas
o soldadas, herrajes elctricos y sealizacin.
Acero ASTM A - 572 (NTC 1985): Es un acero de calidad estructural de
alta resistencia y baja aleacin Es empleado en la construccin de
estructuras metlicas, puentes, torres de energa, torres para comunicacin,
herrajes elctricos, sealizacin y edificaciones remachadas, atornilladas o
soldadas.
Acero ASTM A - 242 (NTC 1950): Es un acero de alta resistencia y baja
aleacin (HSLA), para construcciones soldadas, remachadas o atornilladas,
aplicado principalmente para estructuras.
PROPIEDADES MECNICAS Y QUMICAS DEL ACERO ESTRUCTURAL
Propiedades Mecnicas.
Las propiedades mecnicas de un material est referido al reflejo de la relacin
entre la respuesta o deformacin ante una fuerza aplicada, debido que en mbito
de la construccin, muchos materiales cuando estn en servicio estn sujetos a
fuerzas o cargas.
La descripcin ms completa de las propiedades mecnicas de los aceros
(propiedades utilizadas en el diseo estructural) se la realiza mediante una curva
de esfuerzo deformacin, bajo cargas de traccin, las mismas que varan
dependiendo de la composicin qumica del material y su proceso de fabricacin.
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Aunque es difcil establecer las propiedades fsicas y mecnicas del acero debido
a que estas varan con los ajustes en su composicin y los diversos tratamientos
trmicos, qumicos o mecnicos, con los que pueden conseguirse aceros con
combinaciones de caractersticas adecuadas para infinidad de aplicaciones, se
pueden citar algunas propiedades.
Su densidad media es de 7.850 Kg m-3. .
El punto de fusin del acero depende del tipo de aleacin. El de su
componente principal, el hierro es de alrededor de 1510 C, sin embargo el
acero presenta frecuentemente temperaturas de fusin de alrededor de
1375 C (2500 F).
Su punto de ebullicin es de alrededor de 3000 C (5400 F).
Es fundamental sealar que Las tolerancia, dimensiones de los aceros para la
construccin se encuentran estandarizados en la norma ASTM A 36/ A 36 -.94, en
donde se encuentran las propiedades mecnicas y qumicas segn el tipo de
acero.
Propiedades Qumicas:
En la industria de la construccin podemos apreciar el acero no aleado y el
acero aleado, el acero estructural es un acero aleado como se puede mencionar
en su definicin. Aunque cada compaa tiene su composicin exacta para cada
tipo de acero ofreciendo catlogos detallados que les ofrecen resistencias
determinadas a los ingenieros en un mbito general las propiedades qumicas deestos son:
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Acero No Aleado:
1.6% c.
baja cantidad de manganeso, silicio, azufre y fsforo
el azufre y fsforo son impurezas. su cantidad ha de ser = 12% Cr, es un acero inoxidable.
Aceros con 12% Cr, y 7% Ni, forman el grupo de acero inoxidable.
EL ACERO EN LA CONSTRUCCIN
El uso del acero como material para la construccin, as como para la
creacin de herramientas data desde aos muy remotos el hombre con el
transcurso del tiempo fue adquiriendo conocimientos sobre las caractersticas de
este material lo que lo llevo a una evolucin constante y a su aplicacin en
diversos mbitos, sin embargo en el mundo de la construccin no era muy usado,sus principales funciones eran decorativas y para herramientas.
El acero comienza como elemento estructural en el siglo XVIII; en 1706 se
fabrican en Inglaterra las columnas de fundicin de hierro para la construccin de
la Cmara de los Comunes en Londres y as su aplicacin en la construcciones se
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infunde y amplia cada vez ms, irrumpiendo en el siglo XIX dando nacimiento a
una nueva arquitectura, que se rige en protagonista a partir de la Revolucin
Industrial, llegando a su auge con la produccin estandarizada de piezas.
Aparece el perfil "doble T" en 1836, reemplazando a la madera y revoluciona la
industria de la construccin creando las bases de la fabricacin de piezas en serie.
Hoy en da El acero es tal vez el material ms ampliamente utilizado en las
grandes edificaciones actuales, muy importante en las estructuras por las
caractersticas antes mencionadas. En la construccin de puentes colgantes, los
hilos, las cerchas y vigas que sostienen a estos son hechos de acero, la rapidez
de las construcciones lo hace el favorito de la mayora de las constructoras ya que
en cuanto menor tiempo pase para la culminacin de un edificio, ms rpido se
van a lograr ganancias, adems en comparacin con las construcciones de
concreto las de acero son ms livianas, ofrecen espacios mucho ms amplios, es
sencillo hacer ventanales panormicos y edificaciones ms altas.
Una de las pocas desventajas del acero en la construccin es que no es muy
resistente a la corrosin y al fuego (aunque existen aditivos y recubrimientos
especiales para casos de incendio) y requieren de mano de obra calificada. Junto
con las estructuras de acero se han desarrollado cerramientos y muros divisoriosal igual que entrepisos (la placa de piso de una construccin que separa uno de
otro) ms livianos y que no requieren de apoyo en grandes dimensiones,
fabricados adicionalmente de manera industrializada.
VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL
Tiene una gran firmeza: La gran firmeza del acero por la unidad de peso
significa que el peso de las estructura se hallar al mnimo, esto es de muchaeficacia en puentes de amplios claros.
Semejanza: Las propiedades del acero no cambian perceptiblemente con
el tiempo.
Durabilidad:Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado
duraran unos tiempos indefinidos.
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Ductilidad: La ductilidad es la propiedad que tiene un material de soportar
grandes deformaciones sin fallar bajo altos esfuerzos de tensin. La naturaleza
dctil de los aceros estructurales comunes les permite fluir localmente, evitando
as fallas prematuras.
Tenacidad: Los aceros estructurales son tenaces, es decir, poseen
resistencia y ductilidad. La propiedad de un material para absorber energa en
grandes cantidades se denomina tenacidad.
DESVENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL
Costo de mantenimiento:La mayor parte de los aceros son susceptibles a
la corrosin al estar expuestos al agua y al aire y, por consiguiente, deben pintarseperidicamente.
Costo de la proteccin contra el fuego: Aunque algunos miembros
estructurales son incombustibles, sus resistencias se reducen considerablemente
durante los incendios.
PROBLEMAS ESPECIALES DE LAS ESTRUCTURAS METLICAS
El acero es usado desde pocas muy antiguas para la construccin,
inicialmente solo decorativo y para herramientas pero con el transcurrir del tiempo
el hombre fue trabajando este material y alendolo con otros, lo fue adaptando
segn sus necesidades para usarlo cada vez ms hasta la poca del desarrollo
industrial y las siderrgicas que este material obtuvo su mayor auge en el mercado
y en la actualidad existe gran variedad y diversidad de materiales constructivos de
acero.
Las estructuras de acero se caracterizan por su gran tenacidad, es decir,
admite cualquier tipo de esfuerzo, y por su ductilidad, sin embargo, presenta
patologas las cuales el ingeniero o constructor debe de tomar en cuenta y tratar
de contrarrestar, debido a que el acero presenta debilidad ante el ataque qumico
ambiental presentando corrosin y deformidad.
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MIEMBROS Y ESTRUCTURA
Deformabilidad y dilatacin trmica:
Las estructuras metlicas presentan una mayor deformabilidad y dilatacin
trmica que las admisibles por estructuras de fbrica. Estoexplica el hecho de
que las primeras lesiones observables aparezcan primero en cerramientos y
forjados, y no directamente en la estructura como cabra suponer. La
deformabilidad y flexibilidad se expresan en:
Exceso de flecha
Exceso de vibracin Pandeo de pilares o local de alas comprimidas
Corrosin
La corrosin es un proceso que afecta al acero provocando una destruccin o
deterioro de sus propiedades debido a una reaccin qumica o por consecuencia
de una corrosin electroqumica. Experimenta una aceleracin en ambientes
agresivos como los industriales o marinos. Provoca una disminucin progresiva dela seccin resistente de los elementos estructurales, llegando incluso a la
perforacin o rotura por abombamiento de los xidos. Las zonas donde suele
aparecer son: los apoyos, cerramientos exteriores y en forjados sanitarios.
CONEXIONES Y ESTABILIDAD
Fallo de las uniones
Las uniones constituyen uno de los puntos ms delicados a tener en cuentaen la estructura, tanto en el proyecto como durante el proceso de ejecucin. Su
objetivo es dotar de continuidad a un elemento estructural que no puede
construirse de una sola pieza. Son esenciales para dotar de estabilidad y
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seguridad a la estructura. Los defectos pueden ser segn la tipologa de la unin
los siguientes:
Roblonado y Atornillado:El problema ms importante es la corrosin por
aireacin diferencial que puede surgir en los encuentros, causando una prdida deseccin til en los roblones o tornillos. Hay que utilizar aceros de igual
composicin para evitar problemas de par galvnico. En las articulaciones habr
que emplear aceros de alta resistencia. Y de modo general, los elementos deben
someterse a un control exhaustivo de calidad y de su colocacin.
Soldadura: Los procesos patolgicos mecnicos son consecuencia de una
seccin de clculo insuficiente o de una ejecucin no uniforme. Las patologas
qumicas son causadas por incompatibilidad de aceros o con el material deaportacin.
Anclajes: Los procesos patolgicos mecnicos conducen a aplastamiento y
cizalladura del elemento traccionado, llegando a su rotura. Suele producirse un
alargamiento diferido, que habr que cuantificar en los primeros meses de puesta
en funcionamiento. Los procesos de naturaleza qumica se deben a corrosin por
aireacin diferencial.
ARMADURAS PASIVAS
Soportan las tracciones presentes en la pieza de hormign. Trabajan en
conjunto con el hormign constituyendo el material estructural hormign armado
debido a la adherencia hormign armaduras y a que presentan un coeficiente de
dilatacin similar al del hormign.
Tipos De Armaduras Pasivas
Son de acero sin pretensar y estn constituidas por:
-
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Barras Corrugadas
Presentan en ensayo de adherencia por flexin UNE 36740:98 una tensin
media de adherencia bm y una tensin de rotura de adherencia bu que cumplen
simultneamente las condiciones:
-
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Designacin y caractersticas mecnicas garantizadas:
-Mallas electrosadas
CLASIFICACIN DE ARMADURAS
-Principales:
Longitudinales----Refuerzan zonas comprimidas
----Absorben esfuerzos de traccin
Transversales----Evitan pandeo de barras comprimidas
----Aseguran posicin de armaduras longitudinales
----Absorben esfuerzos cortantes y torsores.
-Secundarias: (Esfuerzos secundarios, mejorar fisuracin, etc.)
Montaje: Facilitan la organizacin de la ferralla.
De piel: Utilizadas en paredes de vigas de canto elevado.
Retraccin y trmicos: Utilizadas en forjados y losas.
Reparto: Para repartir cargas importantes, cargas puntuales.
-
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COLOCACIN DE ARMADURAS PASIVAS
-Las armaduras pasivas se colocarn limpias (sin pintura, grasa, etc)
-Se dispondrn sujetas entre s de modo que su posicin no vare durante el
transporte, el montaje o el hormigonado.
-Disposicin de separadores para garantizar los recubrimientos:
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DISTANCIAS ENTRE BARRAS DE ARMADURAS PASIVAS
DISTANCIAS ENTRE BARRAS Y PARAMENTOS
Son los recubrimientos que dependen del:
Ambiente de exposicin
Tipo de elemento estructural
Dimetro de la barra, etc.
-
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ANCLAJE DE LAS ARMADURAS PASIVAS
Objeto del anclaje:
Asegurar la transmisin de esfuerzos al hormign sin peligro.
Muy importante porque fallo de anclaje Fallo de la pieza
TIPOS DE ANCLAJE
-Posiciones de las barras respecto al hormigonado:a) Posicin I de adherencia buena:
Barras entre 45 y 90.
Barras horizontales situadas en mitad inferior.
Barras horizontales a ms de 30cm de cara superior.
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b) Posicin II de adherencia deficiente: Resto de barras.
-Decalaje de la ley de momentos
Para tener en cuenta el efecto de la fisuracin oblicua debida al cortante,
tomamos la envolvente de momentos flectores trasladada una magnitud igual a
Sdzcotg en el sentido ms desfavorable.
-Ejemplo de anclaje en armaduras pasivas:
-
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-
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ARMADURAS ACTIVAS
Se entiende por armaduras activas aqullas mediante cuyo tensado se
introducen tensiones previas en el hormign. En el caso particular de los forjados
pretensados, stos se construyen casi sin excepcin con armaduras pretensas, es
decir, que se tensan con anterioridad al hormigonado y se anclan posteriormente
al hormign cuando ste ha alcanzado un cierto grado de endurecimiento.
Las armaduras activas de uso habitual en forjados son las siguientes:
Alambre
Es el producto de seccin maciza, procedente de un estirado en fro o trefilado
de alambrn. Normalmente se presenta en rollos.
En general, los alambres se fabrican en tres tipos superficiales: alambres lisos,alambres ondulados y alambres grafilados. Estos dos ltimos tipos se muestran en
la figura 15 en sus modalidades ms frecuentes.
Torzal
Es el producto formado por dos o tres alambres enrollados helicoidalmente.
Cordn
Es el producto formado por un cierto nmero de alambres del mismo dimetro
arrollados helicoidalmente alrededor de un alambre central.Durante muchos aos, se dud en emplear cordones como armaduras
pretensas, especialmente por sus condiciones de adherencia. El desarrollo de la
prefabricacin ha acabado imponiendo su uso por las ventajas tanto tcnicas
como econmicas que representan. Su empleo en forjados queda naturalmente
reducido a piezas de cierta magnitud, como es el caso de forjados especiales tales
como losas, piezas de seccin p, etc.
CARACTERSTICAS MECNICAS DEL ACERO
Aunque es difcil establecer las propiedades mecnicas del acero debido a
que estas varan con los ajustes en su composicin y los diversos tratamientos
trmicos, qumicos o mecnicos, con los que pueden conseguirse aceros con
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combinaciones de caractersticas adecuadas para infinidad de aplicaciones, se
pueden citar algunas propiedades genricas:
Su densidad media es de 7850 kg/m.
En funcin de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir.
El punto de fusin del acero depende del tipo de aleacin y los porcentajes
de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de
alrededor de 1.510 C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero
presenta frecuentemente temperaturas de fusin de alrededor de 1.375 C,
y en general la temperatura necesaria para la fusin aumenta a medida
que se aumenta el porcentaje de carbono y de otros aleantes. (excepto las
aleaciones eutcticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rpidofunde a 1.650 C.18
Su punto de ebullicin es de alrededor de 3.000 C.19
Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones
usadas para fabricar herramientas.
Relativamente dctil. Con l se obtienen hilos delgados llamados alambres.
Es maleable. Se pueden obtener lminas delgadas llamadas hojalata. La
hojalata es una lmina de acero, de entre 0,5 y 0,12 mm de espesor,recubierta, generalmente de forma electroltica, por estao.
Permite una buena mecanizacin en mquinas herramientas antes de
recibir un tratamiento trmico.
Algunas composiciones y formas del acero mantienen mayor memoria, y se
deforman al sobrepasar su lmite elstico.
La dureza de los aceros vara entre la del hierro y la que se puede lograr
mediante su aleacin u otros procedimientos trmicos o qumicos entre los
cuales quiz el ms conocido sea el templado del acero, aplicable a aceros
con alto contenido en carbono, que permite, cuando es superficial,
conservar un ncleo tenaz en la pieza que evite fracturas frgiles. Aceros
tpicos con un alto grado de dureza superficial son los que se emplean en
las herramientas de mecanizado, denominados aceros rpidos que
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contienen cantidades significativas de cromo, wolframio, molibdeno y
vanadio. Los ensayos tecnolgicos para medir la dureza son Brinell,
Vickers y Rockwell, entre otros.
Se puede soldar con facilidad.
La corrosin es la mayor desventaja de los aceros ya que el hierro se oxida
con suma facilidad incrementando su volumen y provocando grietas
superficiales que posibilitan el progreso de la oxidacin hasta que se
consume la pieza por completo. Tradicionalmente los aceros se han venido
protegiendo mediante tratamientos superficiales diversos. Si bien existen
aleaciones con resistencia a la corrosin mejorada como los aceros de
construccin corten aptos para intemperie (en ciertos ambientes) o los
aceros inoxidables. Posee una alta conductividad elctrica. Aunque depende de su
composicin es aproximadamente de20 3 106 S/m. En las lneas areas
de alta tensin se utilizan con frecuencia conductores de aluminio con alma
de acero proporcionando ste ltimo la resistencia mecnica necesaria
para incrementar los vanos entre la torres y optimizar el coste de la
instalacin.
Se utiliza para la fabricacin de imanes permanentes artificiales, ya queuna pieza de acero imantada no pierde su imantacin si no se la calienta
hasta cierta temperatura. La magnetizacin artificial se hace por contacto,
induccin o mediante procedimientos elctricos. En lo que respecta al
acero inoxidable, al acero inoxidable ferrtico s se le pega el imn, pero al
acero inoxidable austentico no se le pega el imn ya que la fase del hierro
conocida como austenita no es atrada por los imanes. Los aceros
inoxidables contienen principalmente nquel y cromo en porcentajes del
orden del 10 % adems de algunos aleantes en menor proporcin.
Un aumento de la temperatura en un elemento de acero provoca un aumento en la
longitud del mismo. Este aumento en la longitud puede valorarse por la expresin:
L = t L, siendo a el coeficiente de dilatacin, que para el acero vale
aproximadamente 1,2 105 (es decir = 0,000012). Si existe libertad de
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dilatacin no se plantean grandes problemas subsidiarios, pero si esta dilatacin
est impedida en mayor o menor grado por el resto de los componentes de la
estructura, aparecen esfuerzos complementarios que hay que tener en cuenta. El
acero se dilata y se contrae segn un coeficiente de dilatacin similar al
coeficiente de dilatacin del hormign, por lo que resulta muy til su uso
simultneo en la construccin, formando un material compuesto que se denomina
hormign armado.21 El acero da una falsa sensacin de seguridad al ser
incombustible, pero sus propiedades mecnicas fundamentales se ven
gravemente afectadas por las altas temperaturas que pueden alcanzar los perfiles
en el transcurso de un incendio.
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En esta tabla se recogen especificaciones correspondientes al lmite
elstico (fy) y resistencia a traccin (fu) para los distintos tipos de acero segn se
indican en la Instruccin de Acero Estructural (EAE) espaola.
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Aceros no aleados laminados en caliente:
Lmite elstico mnimo y Resistencia a traccin (N/mm2)
Tipo
Espesor nominal de la pieza, t (mm)
t 40 40 < t 80
Lmite
elstico, fy
Resistencia a
traccin, fu
Lmite
elstico, fy
Resistencia a
traccin, fu
S 235 235 360 < fu< 510 215 360 < fu< 510
S 275 275 430 < fu< 580 255 410 < fu< 560
S 355 355 490 < fu< 680 335 470 < fu< 630
En los siguientes apartados se definen las caractersticas resistentespara los aceros con caractersticas especiales:
Aceros soldables de grano fino, en la condicin de normalizado:
Lmite elstico mnimo y Resistencia a traccin (N/mm2)
Tipo
Espesor nominal de la pieza, t (mm)
t 40 40 < t 80
Lmite
elstico, fy
Resistencia a
traccin, fu
Lmite
elstico, fy
Resistencia a
traccin, fu
S 275 N/NL 275 370 < fu< 510 255 370 < fu< 510
S 355 N/NL 355 470 < fu< 630 335 470 < fu< 630
S 420 N/NL 420 520 < fu< 680 390 520 < fu< 680
S 460 N/NL 460 540 < fu< 720 430 540 < fu< 720
-
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Aceros soldables de grano fino, laminados termomecnicamente:
Lmite elstico mnimo y Resistencia a traccin (N/mm2)
TipoEspesor nominal de la pieza, t (mm)t 40 40 < t 80
Lmite
elstico, fy
Resistencia a
traccin, fu
Lmite
elstico, fy
Resistencia a
traccin, fu
S 275 M/ML 275 370 < fu< 530 255 360 < fu< 520
S 355 M/ML 355 470 < fu< 630 335 450 < fu< 610
S 420 M/ML 420 520 < fu< 680 390 500 < fu< 660
S 460 M/ML
460
540 < fu< 720
430
530 < fu< 710
Aceros con resistencia mejorada a la corrosin atmosfrica:
Lmite elstico mnimo y Resistencia a traccin (N/mm2)
Tipo
Espesor nominal de la pieza, t (mm)
t 40 40 < t 80
Lmite
elstico, fy
Resistencia a
traccin, fu
Lmite
elstico, fy
Resistencia a
traccin, fu
S 235 J0W 235 360 < fu< 510 215 360 < fu< 510
S 235 J2W 235 360 < fu< 510 215 360 < fu< 510
S 355 J0W 355 490 < fu< 680 335 470 < fu< 630
S 355 J2W 355 490 < fu< 680 335 470 < fu< 630
S 355 K2W 355 490 < fu< 680 335 470 < fu< 630
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Aceros de alto lmite elstico, en la condicin de templado yrevenido:
Lmite elstico mnimo y Resistencia a traccin (N/mm2)
TipoEspesor nominal de la pieza, t (mm)t 40 40 < t 80
Lmite
elstico, fy
Resistencia a
traccin, fu
Lmite
elstico, fy
Resistencia a
traccin, fu
S 460 Q
460 550 < fu< 720 440 550 < fu< 720S 460 QL
S 460 QL1
TENSIONES ADMISIBLES DEL ACERO
El mtodo de diseo alternativo es un mtodo que intenta lograr seguridad
estructural y un comportamiento adecuado de la estructura bajo condiciones de
servicio limitando las tensiones bajo cargas de servicio a ciertos valores
especificados. Estas "tensiones admisibles" estn dentro del rango de
comportamiento elstico del hormign en compresin y del acero en traccin (y
compresin). Se asume que el hormign se fisura y que por lo tanto noproporciona ninguna resistencia a la traccin. Las tensiones en el hormign se
representan mediante una distribucin elstica lineal. El acero generalmente se
transforma en un rea de hormign equivalente.
El mtodo de diseo alternativo es idntico al "mtodo de diseo por
tensiones de trabajo" utilizado hasta 1963 para elementos solicitados a flexin sin
carga axial. Los procedimientos para el diseo de elementos solicitados a
compresin y flexin, diseo al corte y diseo para adherencia y anclaje de las
armaduras siguen los procedimientos del mtodo de diseo por resistencia del
cuerpo principal del cdigo, en el cual se aplican diferentes factores para reflejar el
diseo bajo cargas de servicio.
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El reemplazo del mtodo de diseo por tensiones admisibles y el mtodo de
diseo alternativo por el mtodo de diseo por resistencia se puede atribuir a
diversos factores, entre los cuales se pueden mencionar:
El tratamiento uniforme de todos los tipos de cargas, lo que significa que
todos los factores de carga son iguales a la unidad. No se considera la diferente
variabilidad de los diferentes tipos de cargas (cargas permanentes y sobrecargas).
Se desconoce el factor de seguridad contra la falla (como se discute a
continuacin).
Los diseos tpicamente son ms conservadores y, para un mismo
conjunto de momentos de diseo, generalmente requieren ms armadura o
mayores dimensiones que las requeridas por el mtodo de diseo por resistencia.
Se debe observar que en general los problemas de fisuracin y flechasexcesivas son menos probables en los elementos de hormign armado que se
disean en base a las tensiones de trabajo o el mtodo de diseo alternativo que
en aquellos que se disean usando mtodos de resistencia cuando se utiliza
armadura Grado 60. Esto se debe al hecho que con el diseo por resistencia y
armadura Grado 60 las tensiones bajo cargas de servicio son considerablemente
mayores que lo que seran si se utilizara el diseo por tensiones de trabajo.
Esto significa que los anchos de las fisuras y la limitacin de las flechas son
aspectos ms crticos en los elementos diseados utilizando mtodos de diseo
por resistencia, ya que estos factores estn directamente relacionados con las
tensiones en la armadura.
COMPARACIN DEL DISEO POR TENSIONES DE TRABAJO CON EL
DISEO POR RESISTENCIA
Para ilustrar cmo vara el factor de seguridad del diseo por tensiones de
trabajo respecto del mtodo de diseo por resistencia, analizaremos una seccin
rectangular y una seccin Te con las dimensiones indicadas en las Figuras 1 y 2,
respectivamente. En ambos casos f'c = 4000 psi; fy = 60 ksi y la cantidad de
armadura se hizo variar entre la armadura mnima de flexin de acuerdo con
-
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10.5.1 y un mximo de 0,75b. Las resistencias aflexin se efectuan usando tres
procedimientos:
1. Resistencia nominal a flexin, Mn, usando el diagrama rectangular de
tensiones de 10.2.7. Los resultados se grafican en lnea llena.
2. Resistencia nominal a flexin en base a las condiciones de equilibrio y
compatibilidad. Los resultados se grafican con el smbolo "+".
3. Anlisis por tensiones de trabajo usando relaciones tensin-deformacin
elstico-lineal para el hormign y la armadura y las tensiones admisibles bajo
cargas de servicio. Los resultados se grafican mediante las lneas discontinuas
que representan Ms.
-
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TENSIONES ADMISIBLES BAJO CARGAS DE SERVICIO
Las tensiones en el hormign bajo cargas de servicio no deben superar los
siguientes valores:
Flexin Tensin en la fibra comprimida extrema 'c 0, 45 f
Aplastamiento En el rea cargada 'c 0,3 f
Las tensiones de traccin en la armadura bajo cargas de servicio no deben
superar los siguientes valores:
Armadura Grado 40 y 50 20.000 psi
Armadura Grado 60 o superior, malla de alambre soldada 24.000 psi
(De alambres lisos o conformados).
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FLEXIN
El diseo a flexin de los elementos se basa en las siguientes hiptesis:
Las deformaciones varan linealmente con la distancia al eje neutro. Para
los elementos de gran altura se debe utilizar una distribucin no lineal de las
deformaciones
Bajo condiciones de carga de servicio, la relacin tensin-deformacin del
hormign comprimido es lineal mientras las tensiones son menores o iguales que
la tensin admisible.
En los elementos de hormign armado el hormign no resiste traccin.
La relacin de mdulos, n = Es/Ec, se puede tomar igual al entero ms
prximo, pero nunca menor que 6. El cdigo contiene requisitos adicionales para
el hormign liviano. En los elementos con armadura de compresin, para calcular las
tensiones se debe utilizar una relacin de mdulos efectiva igual a 2 Es/Ec para
transformar la armadura de compresin. La tensin en la armadura comprimida
debe ser menor o igual que la tensin de traccin admisible.
Las siguientes ecuaciones se utilizan en el mtodo de diseo alternativo
para disear a flexin un elemento de seccin transversal rectangular que
solamente contiene armadura de traccin.
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EL RELAJAMIENTO DEL ACERO
La relajacin del acero se produce cuando al acero de presfuerzo se
mantiene en tensin, experimentando un reacomodo y rompimiento interno de
partculas. Esta relajacin debe tomarse en cuenta en el diseo ya que produce
una prdida significativa de la fuerza presforzante. Actualmente, la mayora de los
aceros son de baja relajacin y son conocidos como Acero de Baja Relajacin, y
deben de preferirse sobre los otros para evitar prdidas excesivas.El presforzado puede definirse en trminos generales como el precargado
de una estructura, antes de la aplicacin de las cargas de diseo requeridas,
hecho en forma tal que mejore su comportamiento general. Aunque los principios y
las tcnicas del presforzado se han aplicado a estructuras de muchos tipos y
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materiales, la aplicacin ms comn ha tenido lugar en el diseo del concreto
estructural.
El acero es el material que soporta de forma activa los esfuerzos y
momentos de las piezas terminadas con la finalidad de contrarrestar los mismo
pero causados por las cargas a las que el elemento est sometido. Existen tresformas comunes de emplear el acero de presfuerzo: alambres, torn y varillas de
acero de aleacin.
Cuando al acero del presfuerzo se le esfuerza hasta los niveles que son
usuales durante el tensado inicial y al actuar las cargas de servicio, se presenta
una propiedad que se conoce como relajamiento. El relajamiento se define como
la prdida de esfuerzo en un material esforzado mantenido con longitud constante.
En los miembros de concreto presforzado, el flujo plstico y la contraccin
del concreto as como las fluctuaciones de las cargas aplicadas producen cambios
en la longitud del tendn. Sin embargo, cuando se calcula la prdida en el
esfuerzo del acero debida al relajamiento, se puede considerar la longitud
constante. El relajamiento contina indefinidamente, aunque a una velocidad
decreciente. Debe de tomarse en cuenta en el diseo ya que produce una prdida
significativa en la fuerza pretensora. La magnitud del relajamiento vara
dependiendo del tipo y del grado del acero, pero los parmetros ms significativos
son el tiempo y la intensidad del esfuerzo inicial.El uso de acero de muy alta resistencia para el presfuerzo es necesario por
razones fsicas bsicas. Las propiedades mecnicas de este acero tal como lo
revelan las curvas de esfuerzo deformacin, son algo diferentes de aquellas del
acero convencional usado para el refuerzo del concreto. Adicionalmente a su alta
resistencia, el proyectista debe tomar en cuenta las diferencias de ductilidad,
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carencia de un punto de fluencia bien definido, y otras caractersticas de gran
importancia tcnica.
Las varillas de refuerzo comunes usadas en estructuras no presforzadas,
tambin desempean un papel importante dentro de la construccin presforzada.
Se usan como refuerzo en el alma, refuerzo longitudinal suplementario, y para
otros fines.
El concreto empleado en miembros presforzados es normalmente de
resistencia ms alta que el de las estructuras no presforzadas. Las diferencias en
el mdulo de elasticidad, capacidad de deformacin y resistencia debern tomarse
en cuenta en el diseo, y la caracterstica de dependencia del tiempo asume una
crucial importancia.
El aumento de empleo de concretos ligeros en los aos recientes hapermitido la reduccin de las cargas muertas, lo cual es un hecho de especial
importancia para las estructuras de concreto, y ha facilitado el manejo de grandes
componentes estructurales precolados. Los avances en la tecnologa del concreto
han resultado en el desarrollo de concretos de agregados ligeros con resistencia
comparables a las de materiales con densidad normal. Sus caractersticas dc
deformacin, inclusive los efectos que dependen del tiempo, debern de
comprenderse plenamente antes de ser usados con plena confianza.
La razn para el fracaso de la mayora de los primeros intentos en concreto
preforzado fue la falla de emplear aceros con inadecuado nivel de esfuerzo-
deformacin. Los cambios de longitud, funcin del tiempo, ocasionados por la con-
traccin y el escurrimiento plstico del concreto, fueron de tal magnitud que
eliminaron el presfuerzo en el acero. Cuando al acero del presfuerzo se le
esfuerza hasta los niveles que son usuales durante el tensado inicial y al actuar
las cargas de servicio, se presenta una propiedad que se conoce como
relajamiento. El relajamiento se define como la prdida de esfuerzo en un material
esforzado mantenido con longitud constante. (El mismo fenmeno bsico se
conoce con el nombre de escurrimiento plstico cuando se define en trminos de
un cambio de longitud de un material que est sujeto a esfuerzo constante). En los
miembros de concreto presforzado, el escurrimiento plstico y la contraccin del
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concreto as como las fluctuaciones de las cargas aplicadas producen cambios en
la longitud del tendn. Sin embargo, cuando se calcula la prdida en el esfuerzo
del acero debida al relajamiento, se puede considerar la longitud constante.
El relajamiento no es un fenmeno que ocurra en un corto periodo de
tiempo. De la evidencia que se tiene disponible, resulta que contina casi
indefinidamente, aunque a una velocidad decreciente. Debe de tomarse en cuenta
en el diseo ya que produce una prdida significativa en la fuerza pretensora.
La magnitud del relajamiento vara dependiendo del tipo y del grado del
acero, pero los parmetros ms significativos son el tiempo y la intensidad del
esfuerzo inicial.
ESPECIFICACIONES NACIONALES E INTERNACIONALES
El desarrollo tecnolgico que ha alcanzado la produccin de acero
galvanizado, ha obligado a los fabricantes a homologar sus productos de acuerdo
con las normas internacionales que se han establecido para los productos
galvanizados. Las ventajas de la normalizacin de los procedimientos, y por
consiguiente de las caractersticas del producto, permiten a los fabricantes
garantizar la calidad en los procesos y productos para que estos se ajusten a las
necesidades especificadas por el cliente en un pedido. En general, los productos
hechos con estndares internacionales ofrecen importantes ventajas para el
usuario como el estricto control de calidad en la produccin, porque asegura una
variacin mnima en el producto final; asimismo, y gracias a la estandarizacin y a
la produccin en masa, casi todos los productos estn siempre disponibles. Antes
de adquirir lminas galvanizadas, es necesario que usted conozca las
especificaciones nacionales e internacionales para dicho producto.
Internacionalmente las normas americanas ASTM (American Society for
Testing Materials) y las normas japonesas JIS (Japanese Industrial Society) son
las ms aceptadas comercialmente. No obstante, en Colombia contamos con las
Normas Tcnicas (NTC) desarrolladas por el ICONTEC (Instituto Colombiano de
Normas Tcnicas).
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Hay muchos productos nuevos, adems de los detallados anteriormente
que incluyen lmina galvanizada en caliente y lmina microaleada, para los que no
se han desarrollado an normas internacionales. Estos productos son fabricados y
comercializados de acuerdo con los estndares de los fabricantes.
Las normas tcnicas nacionales e internacionales estipulan los estndares
a los cuales se deben ajustar los fabricantes para cumplir los requisitos de calidad.
A medida que avanza la tecnologa estas normas son revisadas y tales tolerancias
van disminuyendo con el fin de exigir a los productores el cumplimiento de mejores
estndares de calidad para el usuario.
En la siguiente tabla, pueden verse las principales normas de produccin
que se aplican a los productos galvanizados.
En algunos casos, una norma tcnica remite a otra que contiene
informacin detallada, como es el caso de la ASTM 653 que tiene como
documento de referencia la norma ASTM 924, estndar de especificaciones para
lminas de acero con recubrimientos metlicos por procesos de inmersin en
caliente. Los tres tipos de normas mencionados anteriormente especifican las
tolerancias para las principales variables del acero galvanizado por proceso de
inmersin en caliente; estas variables son: Composicin qumica, peso del
recubrimiento, dimensiones, empaque e identificacin.
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ESPECIFICACIONES DEL ACERO SEGN LA NORMA COVENIN 1753-06.
DETALLADO DEL ACERO DE REFUERZO
Dimetro De DoblecesAcero De Refuerzo
Los dobleces estndar se describen en funcin de su dimetro interior por
ser ms fcil de medir que el radio del doblez. Para establecer el dimetro mnimo
del doblez se tom en consideracin un extenso estudio de los requisitos de la
prueba de doblado de las normas ASTM. Adems, estos dimetros mnimos de
dobleces son factibles y satisfactorios para su uso general sin que se produzca
rotura en el acero ni aplastamiento perjudicial en el concreto. Se requiere que el
mandril para el doblado tenga dimensiones compatibles con los dimetros de
dobleces.El acero de refuerzo es aquel que se coloca para absorber y resistir
esfuerzos provocados por cargas y cambios volumtricos por temperatura y para
quedar ahogado dentro de la masa del concreto. El acero de refuerzo es la varilla
corrugada o lisa; adems de los torones y cables utilizados para pretensados y
postensados. Otros elementos que se utilizan como refuerzo para el concreto son
las mallas electrosoldadas, castillos y cadenas electrosoldadas (armex),
escalerillas, etc.
Es por ello que en las barras, el dimetro interno de doblez de las barras de
acero de refuerzo, longitudinal y transversal son los siguientes:
Dimetros Mnimos De Doblez Acero De Refuerzo Longitudinal
DESIGNACIN DE LABARRA
DIMETRO INTERNO MNIMODE DOBLEZ
N 3 a N 8( 8M a 25M)
6 db
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N 9 a N 11(32M a 36M)
8 db
N 14 y 18
(40M y 55M) 10 db
Dimetros Mnimos De Doblez Acero De Refuerzo Transveral
Designacin de la barra Dimetro interno mnimode doblez
N 3 a N 5(8M a 16M) 4 db
N 6 a N 8(16M a 25M) 6 db
Para las secciones de las barras ms comnmente usadas como estribos y
ligaduras, el dimetro mnimo de doblez de 4db se basa en prcticas aceptadas enla industria. El empleo de barras menores que la No. 5 para estribos y ligaduras,
permitir el doblado simultneo mediante equipos estndar con ganchos a 135.
Las mallas de alambres electrosoldados, de alambre liso o con resaltes pueden
utilizarse como estribos y ligaduras. El alambre en las intersecciones soldadas no
tiene la misma ductilidad uniforme y capacidad de doblado que en las zonas que
no fueron calentadas. Los efectos de la temperatura de soldadura generalmente
se disipan a una distancia de aproximadamente cuatro veces el dimetro de
alambre. Los dimetros mnimos de doblez permitidos son, en la mayora de los
casos, los mismos que los requeridos en las pruebas de doblado Venezolana y
ASTM para alambre.
Las mallas electrosoldadas, se componen de barras de acero negro o
inoxidable, lisas o corrugadas, laminadas en frio, longitudinales y transversales,
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que se cruzan en forma rectangular, estando las mismas soldadas en todas sus
intersecciones. Gracias a su mayor resistencia, permite utilizar una menor
cantidad de acero, cabe destacar que el dimetro mnimo interno usada en los
amarres o ligaduras no sobrepasara los 4db, en caso del alambre con un
dimetro mayor de 7mm y de 2 db con ello se busca mucho ms resistencia entre
las mismas.
La longitud de Los ganchos estndar puede referirse a:
Barras longitudinales: Un doblez de 180 incluyndole una separacin
de 4db, pero no menor de 7cm equivalente a 65mm hasta el tramo libre de la
barra, tambin un doblez de 90 se le agrega una separacin de 12db hasta elfinal de la misma.
Estribos:Doblez de 135 ms la separacin de 10db en tramo libre de la
barra, en elementos que no resisten acciones ssmicas, en el caso de que no se
requieran los estribos por confinamiento, el doblez podr ser de 90 a 135 ms
la extensin de 6db. Y para el caso de los nodos de las estructuras con un nivel de
diseo 1-2-3 los estribos y ligaduras deben tener en ambos lados longitudes con
un doblez no menor de 135, con una extensin de 6db pero no menor de 7.5 cm,
que abarque el refuerzo longitudinal y se proyecte hacia el interior de la seccin de
la junta. Las longitudes de los estribos sucesivos debe abarcar la misma barra
longitudinal lo cual deben estar alternados de inicio a final.
Separacin Del Acero De Refuerzo
Los lmites mnimos para la separacin del acero de refuerzo se
establecieron para permitir que el concreto pase fcilmente entre las barras y entre
stas y el encofrado, sin crear zonas con cangrejeras y evitar la concentracin de
barras en una lnea, lo cual podra causar un agrietamiento por corte o retraccin.
El uso del dimetro nominal de la barra para definir la separacin mnima, permite
un criterio uniforme para todos los dimetros.
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Estos lmites de separacin son tiles es cuanto a prevenir contra los
paneles y asegurar que la mezcla de concreto hmedo pasa a travs del acero de
refuerzo sin separacin. Debido a que el tamao del agregado graduado del
concreto estructural frecuentemente contiene agregado grueso de 3/4 en
equivalente 19 mm de dimetro, se necesita de una mnima separacin de varilla
permisible y de un mnimo recubrimiento de concreto requerido, para proteger al
refuerzo de la corrosin y perdida de resistencia en caso de fuego. Algunos de los
principales requisitos de la norma Covenin 1753-2006 son:
En Las Barras: Debe existir un espacio libre entre barras paralelas de una
capa no ser menor de 2,5 cm. Dependiendo al tamao del agregado.
Es por ello que en las barras paralelas se colocan en dos o ms capas, las
barras de las capas superiores sern colocadas en la misma vertical de las capas
inferiores, con una separacin libre entre las capas no menor de 2,5 cm. Y en
juntas comprimidas, la separacin libre entre barras longitudinales no ser menor
de 1.5db, equivalente a 4 cm.
En caso de losas muros y placas (con excepcin de losas y placas
nervadas), la longitud de separacin para el soporte principal no ser mayor de 3
veces el espesor del muro, la losa o placa ni mayor de 45 cm.
Grupos de barras: Los resultados en la prctica de los grupos de barras de
dimetro estndar en las grandes vigas y en los ensayos de laboratorio sobre
columnas con grupos de barras, condujeron a las disposiciones para el
agrupamiento de las barras. Los grupos de barras deben atarse con alambre o
sujetarse de alguna otra manera para asegurar que permanezcan en su posicin.Se ha aadido la limitacin de que las barras mayores de la No. 11 en vigas no
deben adosarse formando grupos, puesto que esta Norma se aplica
fundamentalmente a edificaciones. La colocacin de las barras en contacto para
que acten como una sola unidad, tiene por objetivo evitar los grupos de ms de
dos barras en el mismo plano. Las formas tpicas de grupos de tres barras son la
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triangular o en forma de L. Como una precaucin prctica, los grupos de barras en
vigas no deben anclarse o doblarse como una sola unidad, es preferible escalonar
los ganchos de las barras individuales dentro del grupo. El lmite mximo de tres
barras en un grupo no incluye la eventual barra adicional para solapes.
Estas barras actan como una viga o columna, entre ellas deben existir
una separacin de amarre de 135, la cantidad de barras por grupo para una
edificacin es de 4 con un nivel de diseo 1, tambin tendra como limitacin a 2
en juntas con niveles de diseo 2-3 en caso de vigas no se usarn grupos de
barras mayores de numero 11 equivalente a 32M.
En las columnas las barras en conjunto estarn unidamente amarradas a la
esquina de la junta que las intercepte. Las limitaciones de separacin y
recubrimiento de un grupo de barras sern las correspondientes al dimetroequivalente que se deduzca del rea total de las barras colocadas en el paquete.
En un grupo de barras el espesor ms bajo a usar ser igual al dimetro del
rea equivalente al grupo pero no es necesario que sea mayor que 5 cm, o bien,
sea para el caso de concreto vaciado sobre el terreno y en contacto permanente
con el mismo, cuyo recubrimiento mnimo ser de 7.5 cm.
Recubrimiento Mnimo Del Acero De Refuerzo
El recubrimiento para la proteccin del acero de refuerzo contra la
intemperie y otros efectos, se mide desde la superficie del concreto hasta la
superficie ms prxima del acero para lo cual se aplican los requisitos de
recubrimiento. Cuando se especifica un recubrimiento mnimo para un miembro
estructural, ste debe medirse hasta el borde ms saliente de estribos, ligaduras o
hasta el borde de la capa externa de barras, si se emplea ms de una capa de
refuerzo sin estribos o ligaduras. El trmino superficies de concreto expuestas a
la intemperie se refiere a exposiciones directas a cambios de temperatura y
humedad. Las caras inferiores de losas, placas o cscaras generalmente no se
consideran directamente expuestas a menos que sean objeto de humedecimiento
y secado alternados, incluyendo los debidos a las condiciones de condensacin o
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de filtraciones directas de la superficie expuesta al agua de lluvia o efectos
similares, como se expone en la tabla:
Caractersticas del
ambiente
DI METRO
DEL ACERODE
REFUERZO,db
RECUBRIMIENTO MNIMO 1, cm
-Vigas y -Losas y -Muros -Cscaras ycolumnas placas placas plegadas
Piezas al abrigo de la
interperie
db N 5(16M) yalambres condb < 16 mm.
N 6 a N 11
(20M a 36M).
N 14 y N 18(40My mayor)
1,5
4,0 2,0
2,04,0
Piezas expuestas a la
interperie en ambientes
no agresivos
db N 5(16M) yalambres condb < 16 mm.
db > N 6 (
20M)
4,0
5,0
Piezas vaciadas sobreel terreno y
permanentemente encontacto con el
mismo
Todos los
dimetros7,5 No Aplica
1-
NOTAS:2-
Para grupos de barras vase la subseccin 7.2.3.2
Al recubrimiento mnimo de proteccin se sumarel dimetro del acero de refuerzo transversal y sedesignar cc, vase la ecuacin (10-2).
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Es importante resaltar que en lugares corrosivos u otras condiciones de
exposicin muy expuestas, el recubrimiento de concreto debe aumentarse
adecuadamente y tomar en consideracin su fraguado e impermeabilidad o buscar
de otras protecciones, todo material expuesto deben ser sumamente protegidos
contra la corrosin ya que, esto evitara daos en los mismos.
Nota:En ambientes agresivos deben utilizarse recubrimientos mayores que
los mencionados, los cuales dependen de las condiciones ya sea por razones
estticas la textura de la superficie de concreto implique en el fraguado del
material, el mismo debe aumentarse a 1 cm. en las superficies afectadas.
Detalles Especiales Para Columnas
Son aquellas caractersticas que se toman en cuenta para la colocacin y
ejecucin en una columna, teniendo en cuenta sus dimetros y su posicin, esimportante resaltar que a continuacin se especifica detalladamente:
Doblado De Barras En Los Cambios De Seccin
Son aquellos ejes o barras que sobrepasan de un nivel a otro, en el que se
produce un cambio de seccin de una columna en el cual debe haber un doblez
antes de su ejecucin puesto que debe existir una pendiente menor 1.6 con
respecto al eje. Siempre el acero colocado por encima o por debajo de la barra
ser paralelo a la direccin de la columna. El soporte horizontal ser diseado
para resistir 1,5 veces la barra horizontal de la fuerza adquirida en la parte
inclinada de la barra que se le dio el doblez.
Las abrazadera o mejor conocido como zunchos son colocados para
resistir esta componente lo cual se posicionaran a no ms de 15 cm del eje
doblado. Este refuerzo es colocado adicionalmente al requerimiento por
consiguiente de sismo resistente. Cuando se disminuya la anchura de una
columna de manera que una de sus caras quede ubicado 7,5 cm o ms de la
correspondiente en la columna del piso inferior, no pueden empalmarse las barras
longitudinales para su adaptacin a la reduccin y es necesario emplear barras
adicionales de empalme.
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Construccin Mixta Acero-Concreto
La limitacin de la transmisin efectiva de la carga de compresin a travs
de uniones a tope por contacto de perfiles de acero de un mximo de 50% tiene
por objeto proporcionar alguna capacidad a la traccin en tales uniones puesto
que el resto de las tensiones de compresin debe transmitirse por soldadura,
espigas, placas de unin, etc. Esto debe asegurar que las uniones en las
columnas mixtas cumplan con los requisitos de capacidad a atraccin similares a
las columnas de concreto reforzado.
En las columnas mixtas la transmisin de la carga en los ncleos metlicos
se realizar mediante a las siguientes disposiciones:
Los perfiles metlicos de las columnas mixtas deben terminarse conprecisin en los extremos para que se trasmitan las cargas en las uniones,
adems deben adoptarse medidas adecuadas para que los perfiles queden
alineados y de ese modo garantice el contacto concntrico entre dos
perfiles.
En las uniones a tope por contacto la transmisin de las tensiones se
considerar efectiva hasta un 50% de la compresin total en el perfil
metlico.
Conexiones Y Nodos
Una conexin son combinaciones de elementos estructurales y elementos de
unin para transmitir fuerzas entre dos o ms miembros.
En conexiones y nodos El concreto debe confinarse para asegurar la
efectividad de los empalmes del acero de refuerzo continuo y de los anclajes con
el fin de mantener la integridad de las uniones de las vigas y columnas.
El confinamiento del concreto externo puede hacerse con ligaduras y zunchos.En las cuales estos refuerzos deben cumplir una serie de requisitos:
Los zunchos se armaran de manera tal que su tamao y rigidez permitan su
manejo y colocacin sin que sus dimensiones sean afectadas. Para el
armado de estos deben sujetarse en posicin con ayuda de amarres de
alambre o de separadores verticales.
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Estos zunchos cumplirn con una separacin libre no menor de 2,5 cm ni
mayor de 7,5cm y debe anclarse por medio de una vuelta y media
adicionales en cada extremo de la unidad helicoidal.
En columnas, la hlice debe extenderse hasta un nivel para el cual el
dimetro de esta sea dos veces la anchura de la columna.
Cabe sealar que los zunchos son refuerzos continuos enrollados de forma de
hlice cilndrica alrededor del refuerzo longitudinal o las ligaduras.
Las ligaduras para miembros comprimidos tambin se ajustarn a las
siguientes condiciones:
En las ligaduras para miembros comprimidos Todas las barras
longitudinales deben cercarse con ligaduras transversales de por lo menos
No. 3(10M) para barras longitudinales No. 10 (32M) o menos, por lo menos
No. 4 (12M) para barras mayores del No. 11 (36M) inclusive y para los
grupos de barras longitudinales.
En caso de estructuras con Nivel de Diseo ND1 de hasta dos pisos, se
permite usar para ligaduras el alambre corrugado y la malla de alambres
electrosoldados que tengan un rea equivalente.
En las barras longitudinales la separacin vertical no exceder menor de 16
dimetros de la barra longitudinal, 48 dimetros de la ligadura, o la menordimensin de la columna.
Las ligaduras se dispondrn de tal forma que cada barra longitudinal
alternada y cada barra esquinera tengan un soporte lateral proporcionado
por el doblez de una ligadura que tenga un ngulo interno no mayor de 135
.Ninguna barra sin soporte lateral estar separada de la barra soportada
lateralmente ms de 15 cm libres medidos sobre la ligadura.
Este requisito puede satisfacerse por medio de una ligadura continua (hlice)con un paso mayor que el permitido para los zunchos, siendo el paso mximo
igual a la separacin requerida para las ligaduras.
Las ligaduras en las columnas se debe prolongarse dentro del nodo.
Los pernos de anclajes dispuestos en las columnas o pedestales, deben
estar rodeados de acero de refuerzo transversal que al menos contenga
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cuatro de las barras longitudinales de la columna o pedestal. Este acero de
refuerzo transversal consistir de al menos dos barras N 4 (12M) o tres
barras N 3 (10M), distribuidos dentro de los 15 cm. medidos desde el tope
de la columna o pedestal.
La Norma 1753-06 permite que los zunchos terminen en un nivel ms bajo
del refuerzo horizontal que penetra en las columnas. Sin embargo, cuando uno
o ms lados de la columna no estn confinados por vigas o mnsulas, se
requieren ligaduras desde el punto de terminacin de los zunchos hasta la cara
inferior de la losa o baco. Cuando las vigas o mnsulas confinan la columna
en todos los lados pero son de diferente altura, las ligaduras deben colocarse
desde el extremo del refuerzo helicoidal hasta el nivel del refuerzo horizontal
de la viga o mnsula ms baja que se empotre en la columna.Estas ligaduras adicionales son para mantener en posicin el refuerzo
longitudinal de la columna as como aquella parte del refuerzo de las vigas que
se dobla en el interior de la columna para su anclaje y a la vez para confinar el
concreto.
Todas las barras longitudinales en compresin deben estar encerradas por
ligaduras. Cuando las barras longitudinales estn dispuestas segn
generatrices de un cilindro circular solamente se requieren ligaduras circulares,
con la separacin especificada. Este requisito puede satisfacerse por medio de
una ligadura continua (hlice) con un paso mayor que el permitido para los
zunchos.
REFUERZO TRANSVERSAL EN MIEMBROS SOLICITADOS A FLEXIN
El refuerzo a compresin de las