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Productividad en el Sector de la

Construcción con Acero

Ing. Telmo A. Sánchez G., Ph.D.

Profesor Titular

Departamento de Ing. Civil

Universidad San Francisco de Quito

23 de Octubre de 2013

• Parámetros que Afectan la Productividad

• Tipos de Conexiones y su Eficiencia

• Comparación entre Tipos de Conexiones

• Recomendaciones

Contenido

Parámetros que Afectan la

Productividad

Parámetros de Interés

Materiales

Tipos de Secciones

Tipos de Conexiones

Preparación de Superficie y Pintura


Materiales ASTM A36, A572 Gr. 50, A992, A588, A709


Tipos de Secciones Secciones Armadas vs. Perfiles Laminados

• Versatilidad de fabricación ↓ ↑

• Costo de Producción ↑ ↓

• Control de Calidad ↑ ↓

• Disponibilidad en el Mercado ↓ ↑

Perfiles Laminados

Secciones Armadas


Preparación de Superficie y Pintura “Sandblasting”, Epóxicos vs. Anticorrosivos


Materiales

Tipos de Secciones

Tipos de Conexiones

Preparación de Superficie y Pintura

ASTM A36, A572 Gr. 50, A992, A588, A709

Secciones Armadas vs. Perfiles Laminados

Conexiones Soldadas vs. Empernadas

“Sandblasting”, Epóxicos vs. Anticorrosivos

Conexiones en Estructuras de

Acero

• Tolerancias de fabricación ↓ ↑

• Costo mano de obra ↑ ↓

• Costo control de calidad ↑ ↓

• Costo materia prima ↓ ↑

• Utilización en zonas remotas ↑ ↓

• Tiempos de montaje ↑ ↓

• Afectación condiciones climáticas ↑ ↓

• Desempeño durante sismos ↑ ↑*

Comparación entre Tipos de Conexiones

Conexiones Empernadas

Conexiones Soldadas

Conexiones Soldadas

El área de diseño de una soldadura de ranura se la evalúa

multiplicando la longitud de la soldadura por el espesor de la

garganta.

El diseño de las conexiones soldadas se las realiza de acuerdo a AISC 360-10, Sección J2.

J2.1a. Soladuras de Ranura

El espesor de la garganta efectiva en una junta de

penetración completa (CJP) es igual al espesor de la placa

más delgada de la junta.

Diseño de Conexiones Soldadas

La resistencia de diseño de es la mínima entre la resistencia

del material base y la resistencia de la soldadura:

J2.4. Resistencia de Diseño – Soldaduras de Filete

Resistencia del Material Base:


J2.4. Resistencia de Diseño – Soldaduras de Filete

Resistencia del Cordón de Soldadura:


o0 o90

o45


Grupo de Soldaduras de Filete:

La resistencia de diseño del grupo es el mayor valor entre:

y


Garganta Efectiva:

SMAW, GMAW, FCAW SAW


Ejemplo:

15.7kg

mmlongmmgarg


Ejemplo:

Acero ASTM A572 Gr-50

Fu = 70 ksi

Resistencia Material Base:

Resistencia de la Soldadura:

(6 mm)

(125 mm) (25.3 Ton)

(44.7 Ton)

(25.3 Ton)


A307 – pernos de máquina

Ft = 45 ksi

A325 – pernos de alta resist.

Ft = 90 ksi

A490 – pernos de alta resist.

Ft = 113 ksi

Ft = Resistencia a la tracción, AISCS Tabla J3.6

Tipos de Pernos

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3/4 in. Dia.

7/8 in. Dia.

1 1/4 in. Dia.

Nota: La longitud de la rosca es función del diámetro

Pernos A325 y A490

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Tipos de Conexiones:

(a) Conexiones a Cortante

N – rosca incluida en el plano de corte X – rosca excluida del plano de corte

(b) Conexión Resistente al Deslizamiento

SC - slip critical (conexión de fricción)

Tipos de Conexiones Empernadas

Ajuste de Pernos

• Resistencia de Diseño de un Perno, rv

• (AISCS – J3.6)

• = 0.75

• rv = Fv Ab

• Ab = área del perno

• Fv = resistencia nominal, Tabla J3.2

• rv = 0.75 Fv Ab = Resistencia de Diseño

Resistencia de Diseño de Pernos

Resistencia de Diseño de Pernos

Ejemplo:

Diseño de Conexiones Empernadas

Perno diámetro ¾” ASTM A-325

rv = 0.75 Fv Ab = Resistencia de Diseño

= 0.75 (54) (0.752π/4)

= 17.9 kips/perno (8.13 Ton/perno)

Comparación entre Tipos

de Conexiones

Ejemplo:

Comparación Tipo de Conexiones

rperno = 8.13 Ton/perno 2 pernos

costo directo = 2 pernos x $1.5/perno = $3.0

rsolda. = (15.7 kg/mm-mm)(100mm x 2)(4mm) = 12.6 Ton

costo directo = ($0.01/100mm-4mm)(2)(1) = $0.02

Ejemplo:

Comparación Tipo de Conexiones

• Tolerancias de fabricación ↓ ↑

• Costo mano de obra ↑ ↓

• Costo control de calidad ↑ ↓

• Costo materia prima ↓ ↑

• Utilización en zonas remotas ↑ ↓

• Tiempos de montaje ↑ ↓

• Afectación condiciones climáticas ↑ ↓

• Desempeño durante sismos ↑ ↑*



Conexiones Soldadas

Ejecutar el mayor número de soldaduras en el taller

Diseñar el mayor número de conexiones de campo para ser empernadas


Conclusión

Recomendaciones para Reducir

Costos en Conexiones

Soldadas

• Procurar realizar la mayor cantidad de soldaduras en

taller

El costo de una soldadura de campo es

aproximadamente tres veces el de una soldadura de

taller. Considerar el uso de conexiones empernadas.

• Diseñar soldaduras de un solo pase siempre que sea

posible

Con el proceso SMAW se logran cordones de hasta

5/16 in. (8mm) en un solo pase. Un cordón de ½ in.

(~12mm) requiere dos pases, 156% más material de

aporte y el incremento de resistencia es sólo el 60%.

Recomendaciones para Conexiones Soldadas

• Utilizar soldaduras de filete antes que JPC o JPP

Generalmente no es necesario preparar (biselar) el

material base en una soldadura de filete. Así mismo, son

más fáciles de inspeccionar.

• Utilizar JPC que minimicen la preparación de la junta

Una JPC que requiera la preparación de una sola placa,

generalmente será menos costosa que juntas con doble

bisel.


• Favorecer el uso de juntas precalificadas

AWS D1.1 y D1.3 contienen procedimientos de

soldadura (WPS) precalificados con los que se puede

ejecutar la mayoría de soldaduras requeridas en una

construcción.

• Minimizar el número de conexiones sobre cabeza

El tiempo requerido para realizar una soldadura sobre

cabeza de un solo pase es aproximadamente cuatro

veces el requerido para realizar una soldadura en

posición plana.


• Utilizar pruebas de ultrasonido (UT) para inspeccionar

las soldaduras

Pruebas radiográficas son considerablemente más

costosas, requieren mayor manipulación del espécimen

y una mayor capacitación.

PREGUNTAS

[email protected]

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