Unidad 12: Estructuras Dr. Alfonso Ram贸n Chung Pinz谩s
¿QUE SON LAS ESTRUCTURAS METÁLICAS?
• Es aquel conjunto de elementos que pueden sostener una carga sin romperse ni sufrir una deformación considerable
TIPOS GENERALES DE ESTRUCTURAS • Naturales, si son creadas por la naturaleza, por ejem. Esqueletos, formaciones rocosas etc.
TIPOS GENERALES DE ESTRUCTURAS • Artificiales, si son creadas por el hombre, ejemplo, puentes, estructuras de edificios etc.
ESFUERZOS ESTRUCTURALES • Son las diferentes cagas y esfuerzos que deben soportar las estructuras, a parte de su peso
TIPOS DE ESFUERZOS • Tracción • Compresión • Flexión • Torsión • Cortadura
TIPOS DE ESFUERZOS - TRACCIÓN • Las fuerzas de tracción, son aquellas que tienden a estirar al elemento sometido a ellas
TIPOS DE ESFUERZOS - COMPRESIÓN • Se dice que un cuerpo está sometido a compresión, cuando las fuerzas tienden a aplastarlo.
TIPOS DE ESFUERZOS - FLEXIÓN • Un cuerpo está sometido a flexión, cuando las fuerzas tienden a doblarlo.
TIPOS DE ESFUERZOS -TORSIÓN • Un cuerpo está sometido a torsión cuando las fuerzas que actúan en el tienden a retorcerlo.
TIPOS DE ESFUERZOS - CORTADURA • Es cortadura, cuando las fuerzas que actúan en un cuerpo tienden a cortarlo o desgarrarlo.
ELEMENTOS RESISTENTES • Son aquellos elementos que le dan a la estructura la capacidad de resistir las cargas y esfuerzos.
ELEMENTOS RESISTENTES - PILARES • Son aquellos elementos que están colocados en forma vertical y resisten el peso que hay sobre ellos, si tienen forma cilíndrica se denominan columnas
ELEMENTOS RESISTENTES - VIGAS โ ข Aquellos que generalmente se coloca en forma horizontal y transmite al carga a los pilares, estรกn formados por perfiles
ELEMENTOS RESISTENTES - TIRANTES • Son cables de hilos de acero que le dan rigidez y resistencia a la estructura
ELEMENTOS RESISTENTES - ARCOS • Es en elemento bastante antiguo y aún usado, ya que distribuye la carga en su estructura
ELEMENTOS RESISTENTES - TRIANGULOS • El triangulo es la forma geométrica más estable, cuando se usa como escuadra o nervio da mayor fortaleza a la estructura
TIJERALES • Son estructuras que se utilizan para soportar techos o como estructura de puentes, también se les llama celosías. • Están formado por barras dispuestas en formas especiales unidas por nudos
TIJERALES
CALCULO ESTRUCTURAL • El calculo estructural está definido por el Reglamento Nacional de Edificaciones. • Considera el cálculo mediante los métodos de Factores de Carga y Resistencia (LRFD) y el método por Esfuerzos Permisibles (ASD). • Esta norma se ajusta a la ASTM y AISI
RELACIONES DE ESBELTEZ • La relación de esbeltez es la relación entre la longitud de un miembro y su radio de giro. • Para elementos cuyo diseño se basa en fuerzas de compresión, las relaciones de esbeltez (Kl / r) no deben exceder, preferentemente, de 200. • Para elementos cuyo diseño esta basado en fuerzas de tracción, las relaciones de esbeltez l / r no deben exceder, preferentemente, de 300. Esta recomendación no se aplica a varillas en tracción. • Para pórticos arriostrados tomar K=1 en caso de no arriostrados ver el numeral 3.2.2 de la norma
ESFUERZO ADMISIBLE (ASD) TRACCIÓN • Según la norma E.090 el esfuerzo admisible no debe exceder de 0,60Fy en el área total, ni de u 0,50Fu en el área neta efectiva. • Los datos de Fu y Fy se encuentran en tablas. • Considerar las formulas que se presentan a continuación
CARGAS - GENERALIDADES • El Reglamento Nacional de Construcciones define carga como: “Fuerza u otras acciones que resulten del peso de los materiales de construcción, ocupantes y sus pertenencias, efectos del medio ambiente, movimientos diferenciales y cambios dimensionales restringidos.
CARGAS - CLASIFICACIÓN • Las cargas pueden ser: Cargas Vivas o Cargas Muertas
CARGAS MUERTAS • Es el peso de los materiales, dispositivos de servicio, equipos, tabiques y otros elementos soportados por la edificación, incluyendo su peso propio, que sean permanentes o con una variación en su magnitud, pequeña en el tiempo.
CARGAS VIVAS โ ข Es el peso de todos los ocupantes, materiales, equipos, muebles y otros elementos movibles soportados por la edificaciรณn.
PERFILES INDUSTRIALES
PERFILES • Son aquellos que elementos que pueden ser usados como vigas o pilares. • Pueden estar constituidos de diversos materiales, los más resistentes y ligeros son perfiles metálicos.
FORMULA DE ESFUERZO • ∂=F/A…….(1) Donde: • ∂= Esfuerzo en lb/pulg2 • F= Fuerza • A=Área • Para el acero A36: ∂=36000 PSI x 0,6 = 21600 PSI, es decir ∂ = esfuerzo admisible
FORMULA DE ESBELTEZ TIPOS TRACCIÓN MIEMBROS PRIMARIOS l/r < 240 MIEMBROS SECUNDARIOS l/r < 300
COMPRESIÓN Kl/r < 200 Kl/r < 200
Donde: • l= Longitud del elemento sometido a analizar • K=1 cuando está arriostrado (Norma E90)
PUNTOS CLAVE EN LA TABLA DE PERFILES
SELECCIÓN DE PERFILES • Para la selección es necesario determinar las fuerzas que actúan sobre la estructura. • Seleccionar la mayor fuerza de tensión y compresión (primario y secundario) • Para elementos sometidos a tracción hallar el área (A) y el radio (r) con las formulas respectivas • Luego con el valor de r ubicar en tablas el perfil respectivo junto con su At y rt
SELECCIÓN DE PERFILES • Para aceptar el perfil, debe cumplir la siguiente condición: rt > r y At >A • En caso de no cumplir se busca otro y se repite el proceso. • Para el caso de compresión, mediante el factor de esbeltez se halla r. • Con el dato anterior buscar en tablas el perfil con At y rt • ∂ ya no será 21600 PSI sino que se deberá calcular el factor de esbeltez(t) con rt
SELECCIÓN DE PERFILES • Con el valor de esbeltez(t) ir a la tabla 1-36 que es válida para miembros sometidos a compresión hallar el nuevo ∂(t) y aplicarle el factor de seguridad (0,6). • Con At y ∂(t) hallar Fa asimismo con F y ∂(t) calcular A. • Para aceptar el perfil, debe de verificarse que: Fa > F y At > A
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