II Parte del Curso.

II Parte del Curso.Estructuras MetlicasBIBLIOGRAFIA1.- Manual del AISC.2.- Estructuras de acero: Mc. Cornac.3.- Diseo estructural de acero- Luis zapata. ESTRUCTURAS METALICASSon obras de arte, para grandes luces, que cumplen dos objetivos:* Seguridad, y * Economa.Diseo de estructuras metlicas. una mezcla de arte y ciencia que combina los sentimientos intuitivos del ingeniero con los principios de la esttica, dinmica, mecnica de los materiales y el anlisis estructural, para producir una estructura segura que sirva sus propsitos .Luis Zatapa Diseo estructural de acero- Lima.2009-1.TIPOS

Arcos

1.- Aceros estructuralesTipos de Perfiles Estructurales:Los perfiles laminados en caliente.Son: ngulos, canales, tubos, varillas lisas etc.Tienen una designacin para su apropiada descripcin.Los perfiles laminados en frio:Son los perfiles plegados y los perfiles soldados.

2. EL MATERIAL ACERO.El hierro y sus aleaciones fue el primer metal que se us industrialmente en la prctica para las estructuras sustentantes. Su llegada al campo estructural es bastante reciente porque el fatigoso trabajo necesario para producir el hierro soldable por fusin limit su uso durante siglos a los productos de mayor precio y necesidad: las armas y los aperos agrcolas.

Poco a poco se fue introduciendo como material de construccin, primero con elementos de fundicin y finalmente con los redondos y elementos tubulares que facilitan la esbeltez de las modernas estructuras metlicas.

Las primeras estructuras metlicas fueron puentes (en torno a 1800), posteriormente se empezaron a construir edificios, en 1887 se construy un edificio de 12 plantas en Chicago y en 1931 se inaugur en Nueva York el Empire State Building de 85 plantas y 379 m de altura.

El uso del acero se multiplic gracias al avance de la metalurgia y a la soldadura elctrica. La caracterstica fundamental de las modernas estructuras de acero es la simplificacin estructural y la esbeltez. Desde sus primeras aplicaciones en puentes y despus en rascacielos, el acero ha ido ganando uso sobre todo en edificios de viviendas y oficinas, aunque el desarrollo de la tcnica del hormign armado lo ha limitado.El campo de aplicacin de las estructuras metlicas es: naves industriales, puentes (de ferrocarril, de grandes luces mixtos y para pasarelas peatonales), mstiles y antenas de comunicaciones, cubiertas, depsitos, silos, compuertas de presas, postes de conduccin de energa elctrica ...

2.1.- Ventajas de las estructuras metlicas - Alta resistencia mecnica y reducido peso propio: las secciones resistentes necesarias son reducidas, por lo que los elementos estructurales suelen ser ligeros. Este hecho hace a las estructuras metlicas insustituibles en aquellos casos en que el peso de la estructura es una parte sustancial de la carga total, como naves industriales, puentes de grandes luces, voladizos de cubiertas ... - Facilidad de montaje y transporte debido a su ligereza. - Rapidez de ejecucin, se elimina el tiempo necesario para el fraguado, colocacin de encofrados... que exigen las estructuras de hormign. - Facilidad de refuerzos y/o reformas sobre la estructura ya construida. - Ausencia de deformaciones diferidas en el acero estructural. - Valor residual alto como chatarra. - Ventajas de la prefabricacin, los elementos se pueden fabricar en taller y unir posteriormente en obra de forma sencilla (tornillos o soldadura). - Buena resistencia al choque y solicitaciones dinmicas como los elementos. - Las estructuras metlicas de edificios ocupan menos espacio en planta (estructuralmente) que las de hormign, con lo que la superficie habitable es mayor. - El material es homogneo y de calidad controlada (alta fiabilidad).

2.2.- Desventajas en las construcciones metlicas:

- Sensibilidad ante la corrosin (galvanizado, ). - Sensibilidad frente al fuego. Las caractersticas mecnicas de un acero disminuyen rpidamente con la temperatura, por lo que las estructuras metlicas deben protegerse del fuego. - Inestabilidad. Debido a su gran ligereza, un gran nmero de accidentes se han producido por inestabilidad local, sin haberse agotado la capacidad resistente. Si se coloca el arriostramiento debido (que suele ser bastante barato) son estables. - Dificultades de adaptacin a formas variadas. - Excesiva flexibilidad. El diseo de las estructuras metlicas suele estar muy limitado por las deformaciones, adems de por las tensiones admisibles, lo que provoca una resistencia desaprovechada al limitar las deformaciones mximas para evitar vibraciones ... que provocan falta de confort. - Sensibilidad a la rotura frgil. Un inadecuado tipo de acero o una mala ejecucin de las uniones soldadas pueden provocar la fragilizacin del material y la rotura brusca e inesperada. 2.3.- Ventajas del Hormign- Posibilidad de adaptacin a formas variadas. - Excelente resistencia a compresin. - Mayor peso propio, lo que es una ventaja cuando facilita la estabilidad estructural(cimentaciones o muros). - Su solidez, debido a las generosas dimensiones que exigen sus aplicaciones. - Estabilidad frente a ataques qumicos.

2.4.- Desventajas del hormign Mayor costo.- Incapacidad de resistir tracciones. - Peso y dimensiones. - Mal acabado superficial. - Dificultades y costo de demolicin. 3.- EL ACERO ESTRUCTURALEl acero est compuesto por hierro puro + metaloides (C, S, P, Si) + metales variables (Mn, Cr, Ni, ...). stos ltimos son los que le dan sus grandes propiedades. La cantidad de carbono debe ser superior al 0.03 %, pero menor de 2 %. Las fundiciones son alecciones hierro-carbono, en las que la proporcin de carbono es superior al 2 % .

Segn la norma UNE EN 10020:2001, y atendiendo a la composicin qumica, los aceros se clasifican en:

Aceros no aleados, o aceros al carbono: son aquellos en el que, a parte del carbono, el contenido de cualquiera de otros elementos alentes es inferior a la cantidad mostrada en la tabla 1 de la UNE EN 10020:2001. Como elementos maleantes que se aaden estn el manganeso (Mn), el cromo (Cr), el nquel (Ni), el vanadio (V) o el titanio (Ti). Por otro lado, en funcin del contenido de carbono presente en el acero, se tienen los siguientes grupos:

I)Aceros de bajo carbono (%C < 0.25)

II)Aceros de medio carbono (0.25 < %C < 0.55)

III)Aceros de alto carbono (2 > %C > 0.55)4.- Clasificacin de los aceros segn su contenido en carbono%CarbonoDenominacinResistencia

0.1-0.2Aceros extra suaves38-48 kg/mm20.2-0.3Aceros suaves48-55 kg/mm20.3-0.4Aceros seisaves55-62 kg/mm20.4-0.5Aceros semiduros62-70 kg/mm20.5-0.6Aceros duros70-75 kg/mm20.6-0.7Aceros extramuros75-80 kg/mm2

5.- conversiones:*1 Kg/m2= 0.2048 psf. ( libras/pie2)* 1 kipp ( 1 k) = 1,000 libras* 1 Ton.= 2.205 K*1 kg/cm2= 14.22 psi ( lib/pulg.2)* 1 Tn/m= 0.671 Kip/pie.* 1 Kg/m= 0.672 libras/pie.* 1 Kg.= 2.205 libras.*1 m.= 3.28 pies.*1 = 0.305 m.Nomenclatura:Psf= libra/pie2.Psi= libra/pulg.2Ksi.= Kip/pulg.26.- Nomenclatura de los esfuerzos TIPO DE ESFUERZOEsfuerzo PermisibleEsfuerzo ActuanteFlexinFbfbCorteFvfvCompresinFafaAplastamientoFpfpTraccinFtft7.- CargasA) Carga viva: Es aquella carga de gravedad que acta sobre la estructura cuando esta se encuentra ya en servicio y que puede variar en posicin y valor durante la vida til de la estructura.Ej.: las personas, muebles, equipos mvil, vehculos y mercadera en deposito, etc.En el Per, el RNE, establece dichas cargas.7.- Cargas.B) Carga muerta: Es una carga de gravedad fija en posicin y magnitud, y se define como el peso de todos aquellos elementos que se encuentran permanentemente en la estructura o adheridos a ella. Como tuberas, cubiertas de techos, estructuras, etc.Los reglamentos proporcionan tablas de ayuda.7.- CargasC).- Carga de Montaje. Es una carga provisional, que corresponde al personal obrero o tecnico, que debera trabajar sobre la estructura, para su armado o trabajos finales de acabados.Se considera : 5 Kg/m2.Recomendado : 15 Kg/m2.7.- Cargas.Otras cargas de diseo:* Impacto.* Cargas de nieve.* Cargas de viento.* Cargas de sismo.F I N