EL ACERO

El Acero es básicamente una aleación o combinación de hierro y carbono (alrededor de 0,05% hasta menos de un 2%).

El acero es una aleación de carbono y hierro que nos brinda características estructurales impresionantes. Gracias a sus propiedades físicas y mecánicas es que podemos llevar a cabo hoy en día estructuras de una índole relevante. Es un material que es muy utilizado en la construcción, es liso y rugoso.

Ventajas

Facilidad para hacer diferentes construcciones. Resistencia a la tracción. Enorme capacidad de absorción de energía Ductibilidad. El acero es reciclable en un 100% además de ser totalmente

degradable.

Desventajas

Corrosión. Al exponerse a temperaturas altas se dilata. Dar continuo mantenimiento.

Donde utilizamos el acero:

- En edificios, puentes, reservorios, muros de contención, canal rectangular, techos de fábrica, pilotes, obras de arte, barras de perfiles, maquinarias, antenas de alta tensión.

PERFILES LAMINADAS EN CALIENTE AISC(American Institute of Steel Construction)

El laminado consiste en calentar permanentemente los lingotes de acero fundido a una temperatura que permita la deformación del lingote por un proceso de estiramiento.

Al laminarse los lingotes de acero forman placas de ancho y espesores variables, barras redondas, cuadradas, rectangulares y tubos.

Ejm:

Perfiles Pesados: Rieles de tren

PERFILES CONFORMADOS EN FRIO AISI (American Iron and Steel Institute)

Se fabrican plegando chapas metálicas, longitudes cortadas o planchas, siendo esta operación realizada a temperatura caliente.

Tipos de miembros estructurales de acero

Las estructuras de acero pueden diseñarse y construirse con varios tipos de secciones.

- Perfiles laminados: Son secciones de dimensiones normalizadas, cuyas dimensiones se tabulan en los manuales de diseño.

Tablas AISC (Tablas AISC)

W, S, L

Caliente

Tablas de Perfiles (Europeas)

I, P, N

- Secciones de lámina delgada doblada en frio: Formados a partir de láminas de acero dobladas en frio. Para obtener ciertas formas y dimensiones.

Ejm:

Perfiles de Láminas Delgadas

Tablas: DI ∆C , produce C, G, L, O

- Secciones Armadas: formadas mediante la unión de perfiles o placas, realizadas con pernos, remaches o soldadura.

- Secciones de almas reticular o en celosía: El alma no es continua y se utiliza un sistema de barras diagonales formando una celosía a lo largo del eje del miembro.

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES

Se pueden determinar mediante el ensayo de tracción de una probeta estándar, lo más importante en el diseño de estructuras de acero son:

- El esfuerzo de fluencia Fy- La resistencia ultima Fu- El módulo de elasticidad E

Para AISC el módulo de elasticidad E= 29000Ksi =2043000 kg/cm2 (caliente)

Para AISI el E= 29500ksi =2078000 kg/cm2 (frio)

1 Ksi kg/cm2 (70.4545) Factor

- El módulo de elasticidad por corte G

Para AISC G= 11200Ksi = 789100 kg/cm2

Para AISI G= 11300Ksi = 796100 kg/cm2

- La deformación unitaria de la rotura δu

MATERIALES PERMITIDOS

Controlados por AISC A3.1 y AISI A3.1

- ASTM A36/A36M (Edificaciones) Fy = 36 Ksi = 2540 kg/cm2

Fu = 58 Ksi = 4100 kg/cm2

- ASTM A588/A588M (Puentes)

Fy = 36 Ksi = 2540 kg/cm2 Fu = 58 Ksi = 4100 kg/cm2

METODOS DE DISEÑO

- Estado Límite: Es la condición en la que un material se vuelve inútil para una función.

- Estado Limite de Resistencia: Es la condición limite que afecta a la seguridad de la estructura, ya que se ha agotado la capacidad para soportar la carga.

- Resistencia requerida: Son esfuerzos o deformaciones del cálculo estructural y que corresponden a las combinaciones LRFD o ASD.

- Resistencia nominal: Es la resistencia de una estructura sin la afectación de factores de carga o seguridad. Se determina en los cálculos, con las resistencias especificadas, dimensiones y ecuaciones de la mecánica estructural. También se puede determinar mediante prueba de cargo o mediante las especificaciones de diseño.

MÉTODOS Y ESPECIFICACIONES AISC

LRFD: Diseño por factores de carga y resistencia

Ru ≤ ∅ Rn

Donde:

Ru: Resistencia requerida (LRFD)

Rn: Resistencia Nominal ∅ : Factor de resistencia ∅Rn: Resistencia de diseño

ASD: Diseño por Resistencia Admisible

Ra ≤ Rn/Ω

Donde:

Ra: Resistencia requerida (ASD) Rn: Resistencia Nominal Ω: Factor de seguridad Rn/Ω: Resistencia admisible

MÉTODOS Y ESPECIFICACIONES AISI

LRFD: Diseño por factores de carga y resistencia

Ru ≤ ∅ Rn

Donde:

Ru: Resistencia requerida (LRFD) Rn: Resistencia Nominal ∅ : Factor de resistencia ∅Rn: Resistencia de diseño

ASD: Diseño por Resistencia Admisible

Ra ≤ Rn/Ω

Donde:

Ra: Resistencia requerida (ASD) Rn: Resistencia Nominal Ω: Factor de seguridad Rn/Ω: Resistencia admisible

∅Rn (LRFD)

Rn

Rn/Ω (ASD)

CARGAS:

Los siguientes símbolos y definiciones describen las cargas que hacen referencia a las especificaciones:

D: Carga muerta L: Carga viva LR: Carga viva de techo E: Carga de sismo W: Carga de viento F: Cargas debido a fluidos con presiones y alturas máximas bien definidas H: Cargas debido al peso y presión lateral al suelo P: Carga de acumulación de agua R ó Rr: Carga de lluvia o hielo S: Carga de nieve T: Fuerzas y efectos autodeformables provocados por cargas de temperatura

COMBINACIONES DE CARGA AISC

Combinaciones de carga LRFD

Ru1= 1.4D

Ru2= 1.2D + 1.6L + 0.5(LR ó S ó R)

Ru3= 1.2D + 1.6 (LR ó S ó R) + (0.5L ó 0.8W)

Ru4= 1.2D + 1.3W + 0.5L + 0.5(LR ó S ó R)

Ru5= 1.2D ± 1.0E + 0.5L + 0.2S

Ru6= 0.9D ± (1.3W ó 1.0E)

Combinaciones de carga ASD

Ra1= D

Ra2= D + L

Ra3= D + (LR ó S ó R)

Ra4= D + 0.75L + 0.75(LR ó S ó R)

Ra5= D ± (W ó 0.7E)

Ra6= D ± 0.75 (W ó 0.7E) + 0.75L + 0.75 (LR ó S ó R)

Ra7= 0.6D ± (W ó 0.7E)

COMBINACIONES DE CARGA AISI

Combinaciones de carga LRFD

Ru1= 1.4D +L

Ru2= 1.2D + 1.6L + 0.5(LR ó S ó R)

Ru3= 1.2D + 1.6 (LR ó S ó R) + (0.5L ó 0.8W)

Ru4= 1.2D + 1.3W + 0.5L + 0.5(LR ó S ó R)

Ru5= 1.2D + 1.5E + 0.5L + 0.2S

Ru6= 0.9D - (1.3W ó 1.5E)

Combinaciones de carga ASD

Ra1= D

Ra2= D + L (LR ó S ó R)

Ra3= D + (W ó E)

Ra4= D + L + (LR ó S ó R) + (W ó E)