Modelación Mécánica

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1 EDIFICACIONES DE ACERO UNIVERSIDAD NACIONAL “HERMILIO VALDIZAN” FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA INTRODUCCION Al escuchar la palabra “ACERO” pensamos en un material pesado y difícil de trabajar. Existen calidades de acero que resisten lo mismo pero con menor peso y con propiedades anticorrosivas. El acero es una aleación de hierro y carbón. Se pueden agregar aditivos para obtener cualidades especiales. Por ejemplo, se puede agregar níquel para obtener acero inoxidable. Los aceros modernos tienen un contenido de carbón de alrededor del 0.2%. Si el contenido del carbón excede del 1.17%, se tiene hierro colado. El hierro colado es duro y quebradizo y tiene un módulo de elasticidad menor al del acero. Un contenido muy bajo del carbón (menos del 0.1%) produce un hierro forjado, que es comparativamente suave y manejable. En el acero predominan la tenacidad y la resistencia, los bordes y contornos del ensamble son impresionantes, y su potente ligereza es abrumadora. Un edificio de acero es una estructura metálica fabricada con acero para el apoyo interno y, comúnmente aunque no exclusivamente, para el revestimiento exterior. Estos edificios se utilizan para una variedad de propósitos, incluyendo el almacenamiento, espacio de oficinas y vivienda. Los edificios de acero están sin duda construidos para la utilidad. Aunque cuando los buscan no son tan feos. El uso estándar de la mayoría de los edificios de acero es para almacenamiento - cobertizos, almacenes, incluso modulares de almacenamiento de las unidades - de la construcción es fácil, y estos edificios son muy E.A.P. INGENIERÍA CIVIL MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

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Acero

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INFORME DE TOPOGRAFIA

UNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZANFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURAUNIVERSIDAD NACIONAL HERMILIO VALDIZANFACULTAD DE INGENIERIA CIVIL Y ARQUITECTURA

INTRODUCCIONAl escuchar la palabra ACERO pensamos en un material pesado y difcil de trabajar.Existen calidades de acero que resisten lo mismo pero con menor peso y con propiedades anticorrosivas.El acero es una aleacin de hierro y carbn. Se pueden agregar aditivos para obtener cualidades especiales. Por ejemplo, se puede agregar nquel para obtener acero inoxidable. Los aceros modernos tienen un contenido de carbn de alrededor del 0.2%. Si el contenido del carbn excede del 1.17%, se tiene hierro colado. El hierro colado es duro y quebradizo y tiene un mdulo de elasticidad menor al del acero. Un contenido muy bajo del carbn (menos del 0.1%) produce un hierro forjado, que es comparativamente suave y manejable.En el acero predominan la tenacidad y la resistencia, los bordes y contornos del ensamble son impresionantes, y su potente ligereza es abrumadora.Un edificio de acero es una estructura metlica fabricada con acero para el apoyo interno y, comnmente aunque no exclusivamente, para el revestimiento exterior. Estos edificios se utilizan para una variedad de propsitos, incluyendo el almacenamiento, espacio de oficinas y vivienda.Los edificios de acero estn sin duda construidos para la utilidad. Aunque cuando los buscan no son tan feos. El uso estndar de la mayora de los edificios de acero es para almacenamiento - cobertizos, almacenes, incluso modulares de almacenamiento de las unidades - de la construccin es fcil, y estos edificios son muy resistentes, y son baratos, para comprar y construir. Por lo tanto, si se tiene una necesidad de un edificio en el que almacenar las cosas, o para trabajar en un taller de carpintera o mecnico del garaje, por ejemplo - los edificios prefabricados de acero son la mejor opcin. Por ms de 150 aos, el acero ha estado presente en muchas construcciones de nuestro entorno.Hoy en da, permanece como uno de los materiales ms resistentes, duraderos y econmicos producidos por el hombreAunque ha sido asociado con rascacielos y puentes, el acero ha emergido recientemente como un material alternativo para las estructuras en las construcciones de tipo residencial.

DESCRIPCIONGENERALDesde siempre han existido algunas confusiones en cuanto a la terminologa entre el hierro y el acero, por la popularidad alcanzada del trmino hierro cuyo smbolo qumico conocemos (Fe), por lo tanto llamaremos hierro al producto que no tiene ms compuesto que el de su propio nombre. Sin embargo, al hablar del acero y analizar su composicin qumica se determina que es un producto ferroso cuyo contenido de carbono oscila entre 0.05% y 1.7 % , definindose como: una aleacin mineral metlica y no metlica (hierro-carbono) con otros componentes que ayudan a diferir sus propiedades fsico- qumicas, de las cuales depender su comportamiento mecnico, jugando papel fundamental el manganeso y silicio en su resistencia y el fsforo y el azufre en su porosidad.Las dos grandes fuentes de obtencin del acero se logra por dos procesos: LA METALURGIA Y LA SIDERURGIA. Ambas procedencias producen ptimas calidades, dependiendo de la precisin y tecnologa que se utilice.El acero como material de construccinLos metales juegan un papel central en el diseo de ingeniera, en especial como elementos estructurales. Ms del 90% en peso de los materiales que se utilizan para ingeniera se basan en el hierro o son aleaciones ferrosas, las cuales incluyen los aceros (que contienen 0.05 a 2.0% de peso de carbono) y los hierros fundidos (con 2.0 a 4.5% de peso de carbono). Para mantener costos moderados, la mayor parte de los aceros contienen un mnimo de agregados de aleacin. Estos son aceros al carbono no aleados o de baja aleacin (menor al 5% de peso total de adiciones aparte del carbono). El cuidado especial en la seleccin y procesamiento de aleaciones puede dar como resultado aceros de alta resistencia y baja aleacin (del ingls HSLA). Las aleaciones no ferrosas incluyen un amplio rango de materiales con atributos individuales. A las aleaciones de aluminio, magnesio y titanio se les ha encontrado un amplio uso como miembros estructurales ligeros. Las aleaciones de cobre y nquel son en particular tiles para lograr resistencia a productos qumicos y a la temperatura, y en aplicaciones elctricas y magnticas. Otras aleaciones no ferrosas importantes son las aleaciones de zinc y plomo y los refractarios y metales preciosos.

Descripcin de algunas barras y perfiles usados en la construccin:ngulos EstructuralesDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente cuya seccin transversal est formada por dos alas de igual longitud, en ngulo recto.NORMAS TECNICAS: ASTM A572 Grado 50USOS: En la fabricacin de estructuras de acero de alta resistencia y poco de peso, tales como: torres de transmisin, vigas, viguetas, prticos de celosa. Tambin se utiliza en plantas industriales, almacenes, techados de grandes luces, industria naval, carroceras, etc. PRESENTACION: Se produce en longitudes de 6 metros. Se suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn formados por 4 paquetes de 1 TM c/u.NORMAS TECNICAS: Sistema Ingls : ASTM A36 / A36M - 96. Sistema Mtrico : Propiedades Mecnicas : ASTM A36 / A36M - 96; Tolerancias Dimensionales: ISO 657/V - 1976 (E).

KameroDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente cuya seccin transversal est formada por dos alas de igual longitud, en ngulo recto y cuyo espesor es menor a 1/8 pulg. 3mm.USOS: En la fabricacin de puertas, ventanas, barandas, rejas y trabajos de carpintera metlica en general.NOTA: No se recomienda utilizar estos ngulos para la fabricacin de estructuras sometidas a esfuerzos importantes. Ejm. techos, tijerales, etc. por estar fuera de norma.

ngulos de Alta Resistencia Grado 50DESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente cuya seccin transversal est formada por dos alas de igual longitud, en ngulo recto.USOS: En la fabricacin de estructuras de acero de alta resistencia y poco de peso, tales como: torres de transmisin, vigas, viguetas, prticos de celosa. Tambin se utiliza en plantas industriales, almacenes, techados de grandes luces, industria naval, carroceras, etc.NORMAS TECNICAS: ASTM A572 Grado 50. PRESENTACION: Se produce en longitudes de 6 metros. Se suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn formados por 4 paquetes de 1 TM c/u.REQUERIMIENTOS QUIMICOS (%):C = 0.23 mx. Mn = 1.35 mx. P = 0.04 mx. S = 0.05 mx. Si = 0.40 mx. Nb = 0.005 - 0.050

Barras CalibradasDESCRIPCION: Barra de acero laminado en caliente y calibrado en fro; se caracteriza por su alta exactitud dimensional y buena calidad superficial.PRESENTACION: Se produce en longitudes de 6 metros. Se suministra en paquetes de 2 TM, los cuales estn formados por 2 paquetes de 1TM c/u. Las barras para su conservacin son untadas con aceite de proteccin. Los paquetes tiene una proteccin de plstico. Son de dos tipos: Barras Calibradas Hexagonales Barras Calibradas Redondas

Barras CuadradasDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente de seccin cuadrada.USOS: En la fabricacin de estructuras metlicas, puertas, ventanas, rejas, piezas forjadas, etc.NORMAS TECNICAS: Composicin qumica y propiedades mecnicas: ASTM A36 - 96. Tolerancias dimensionales: ISO 1035/4 - 1982(E). PRESENTACION: Se produce en longitudes de 6 metros. Se suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn formados por 4 paquetes de 1 TM c/u.REQUERIMIENTOS QUIMICOS (%):C = 0.26 mx. Mn = 0.60 / 0.90 (para dimensiones mayores que 3/4"), P = 0.040 mx. S = 0.050 mx., Si = 4.40 mx.

Barras Cuadradas OrnamentalesDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente de seccin cuadrada de lados cncavos, que lo convierte en un elemento decorativo de gran belleza.USOS: Se usa en forma recta y torsionada en la fabricacin de elementos decorativos de interiores y exteriores, como puertas, ventanas, rejas, escaleras, pasamanos, etc.As mismo se usa en la fabricacin de elementos forjados.La calidad del acero facilita el doblado, torsionado, curvado, forjado y soldado sin herramientas especialesNORMAS TECNICAS: Composicin Qumica y Propiedades Mecnicas - ASTM A36 - 96. Tolerancias dimensionales: ISO 1035/4 - 1982 (E). PRESENTACION: Se produce en barras de 6 metros de longitud. Se suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn formados por 4 paquetes de 1 TM c/u.REQUERIMIENTOS QUIMICOS: C = 0.26 mx. P = 0.040 mx. S = 0.050 mx. Si = 0.40 mx.

Barras HexagonalesDESCRIPCION: Producto laminado en caliente de seccin hexagonal, de superficie lisa.USOS: Para la fabricacin de elementos de mquinas, pernos, tuercas, ejes, pines, chavetas, herramientas manuales como barretas, cinceles, puntas, etc. Estos elementos pueden ser sometidos a temple y revenido.NORMAS TECNICAS: Composicin Qumica: SAE 1045. Tolerancias Dimensionales: ASTM A36 / A36M 96PRESENTACION: Se produce en barras de 6 m de longitud. Se suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn constituidos por 4 paquetes de 1 TM c/u.COMPOSICION QUIMICA EN LA CUCHARA (%):C = 0.26 / 0.50 Mn = 0.60 / 0.90 P = 0.04 mx.S = 0.05 mx. Si = 0.40 mx.

Barras Sper TrackDESCRIPCION: Barra de acero laminada en caliente de seccin poligonalUSOS: En la reparacin de las zapatas de tractores y otros vehculos con oruga.Soldadura:En soldadura por arco elctrico utilizar electrodos AWS E 7018. En soldadura con alambre tubular usar AWS E 70T4.PRESENTACION:Barras 1211: Se produce en longitudes de 22 pulg. y 3 m. con una tolerancia de + 5.0 / - 0.0 mm.Barras 545: Se produce en longitudes de 3 m. con una tolerancia de + 5.0 / - 0.0 mm.

Canales en UDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente cuya seccin tiene la forma de U.NORMA TECNICA: ASTM A36 / A36M - 96.PRESENTACION: Se produce en longitudes de 6 metros. Se suministra en paquetones de 4 TM, los cuales estn formados por 4 paquetes de 1 TM c/u.REQUERIMIENTOS QUIMICOS (%):C = 0.26 mx. P = 0.040 mx. S = 0.050 mx. Si = 0.040 mxPROPIEDADES MECNICAS:Lmite de Fluencia mnimo = 2530 kg/cm. Resistencia a la Traccin = 4080 - 5620 kg/cm Alargamiento en 200 mm:Espesores alma: 4.3 mm y 4.5 mm = 14.5 % mnimo. 4.8 mm............... = 15.0 % mnimo. Soldabilidad = Buena soldabilidad.

PlatinasDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente de seccin rectangular. NORMAS TECNICAS:Composicin Qumica y Propiedades Mecnicas: ASTM A36 - 96.Tolerancias Dimensionales:ISO 1035/4 - 1982 (E).PRESENTACION: Se produce en barras de 6 metros de longitud. Se suministra en paquetes de 4 TM, los cuales estn formados por 4 paquetes de 1 TM c/u.PROPIEDADES MECNICAS:Lmite de Fluencia mnimo = 2530 kg/cm. Resistencia a la Traccin = 4080 - 5620 kg/cm. Alargamiento en 200 mm:Espesores: 1/8"................................ = 12.5 % mnimo. 3 /16"............................. = 15.0 % mnimo. 1/4"................................ = 17.5 % mnimo. 3/8", 1/2", 5/8", 3/4" y 1" = 20.0 % mnimo. Doblado a 180 = Bueno. Soldabilidad = Buena soldabilidad.

TeesDESCRIPCION: Producto de acero laminado en caliente de seccin en forma de T.REQUERIMIENTOS QUIMICOS (%):C = 0.26 mx. Si = 0.40 mx. P = 0.040 mx. S = 0.050 mx.NORMAS TECNICAS:Sistema Ingls: ASTM A36 / A36M - 96. Sistema Mtrico: - Propiedades Mecnicas: ASTM A36 / A36M - 96.- Tolerancias Dimensionales: DIN 1024 - 82.PRESENTACION: Se produce en longitudes de 6 metros. Se suministra en paquetones de 4 TM, los cuales estn formados por 4 paquetes de 1 TM c/u.PROPIEDADES MECNICAS:Lmite de Fluencia mnimo = 2550 kg/cm. Resistencia a la Traccin = 4080 - 5610 kg/cm.Soldabilidad = Buena soldabilidad. Alargamiento en 200 mm:Espesores: 3,0 mm y 1/8" = 12.5 % mnimo.3 /16" = 15.0 % mnimo

Vigas en HDESCRIPCION: Perfil de acero laminado caliente cuya seccin tiene forma de H.USOS: En la fabricacin de elementos estructurales como vigas, columnas, cimbras metlicas, etc. Tambin utilizadas en la fabricacin de estructuras metlicas para edificaciones, puentes, barcos, almacenes, etc.NORMAS TECNICAS:ASTM A36-96PRESENTACION: Se comercializa en longitudes de 20 pies (6 096 mm). Se suministra en unidades.PROPIEDADES MECNICAS:Lmite de fluencia mnimo = 2530 kg/cmResistencia a la traccin = 4080-5610 kg/cmAlargamiento en 200 mm:Espesor del Ala de 1/4" = 18% mnimoEspesor de alas iguales mayores que 3/8" = 20% mnimoSoldabilidad = Buena soldabilidad.

PROPIEDADES FISICAS Y MECANICAS DE DEL ACEROPROPIEDADES FSICAS:Propiedades de los cuerpos: encontramos entre otras:Materia, Cuerpo, Estado de agregacin, Peso, Masa, Volumen, Densidad, peso especfico (m/v)Propiedades Trmicas: Estn referidas a los mecanismos de calor existen tres mecanismos:Conduccin: se produce cuando la fuente emisora est en contacto directo con el que se desea aumenta TConveccin: para que ocurra transferencia de calor por conveccin es necesario que exista un fluido quien sea el encargado de transmitir el calor de la fuente emisora hacia el cuerpo o ambienteRadiacin: Se produce porque la fuente de calor se encuentra en contacto en forma directa con el ambiente. Esta fuente emisora genera rayos infrarrojos que sirven de medio de transferencia de calor.Propiedades Elctricas: Estn relacionadas con la capacidad de conducir la corriente elctrica.Propiedades pticas: Estn referidos a la capacidad que poseen los materiales para reflejar o absorber el calor de acuerdo a las siguientes caractersticas: Color-Brillo-Pulido.Propiedades Magnticas: Estn referidas a la capacidad que poseen los materiales metlicos para inducir o ser inducidos por un campo electromagntico, es decir actuar como imn o ser atrados por un imn.PROPIEDADES MECNICAS:Resistencia: es la oposicin al cambio de forma y a la fuerzas externas que pueden presentarse como cargas son traccin, compresin, cizalle, flexin y torsin.Elasticidad: corresponde a la capacidad de un cuerpo para recobrar su forma al dejar de actuar la fuerza que lo ha deformado.Plasticidad: es la capacidad de deformacin de un metal sin que llegue a romperse si la deformacin se produce por alargamiento se llama ductilidad y por compresin maleabilidad.Fragilidad: es la propiedad que expresa falta de plasticidad y por lo tanto tenacidad los metales frgiles se rompen en el lmite elstico su rotura se produce cuando sobrepasa la carga del lmite elstico.Tenacidad: se define como la resistencia a la rotura por esfuerzos que deforman el metal; por lo tanto un metal es tenaz si posee cierta capacidad de dilatacin.Dureza: Es la propiedad que expresa el grado de deformacin permanente que sufre un metal bajo la accin directa de una fuerza determinada. Existen dos Dureza fsica y dureza tcnica.Ductilidad: es la capacidad que tienen los materiales para sufrir deformaciones a traccin relativamente alta, hasta llegar al punto de fractura.Resilencia: Es la capacidad que presentan los materiales para absorber energa por unidad de volumen en la zona elstica.CARACTERSTICASPOSITIVAS:Alta resistencia mecnica: Los aceros son materiales con alta resistencia mecnica al someterlos a esfuerzos de traccin y compresin y lo soportan por la contribucin qumica que tienen los aceros. Por medio de los ensayos de laboratorio se determina la resistencia a traccin y a compresin evaluando su lmite elstico y el esfuerzo de rotura.Elasticidad: La elasticidad de los aceros es muy alta, en un ensayo de traccin del acero al estirarse antes de llegar a su lmite elstico vuelve a su condicin original.Soldabilidad: Es un material que se puede unir por medio de soldadura y gracias a esto se pueden componer una serie de estructuras con piezas rectas. Ductilidad:Los aceros tienen una alta capacidad para trabajarlos, doblarlos y torcerlos. Forjabilidad: Significa que al calentarse y al darle martillazos se les puede dar cualquier forma deseada. Trabajabilidad:Se pueden cortar y perforar a pesar de que es muy resistente y aun as siguen manteniendo su eficacia.

NEGATIVAS:Oxidacin:Los aceros tienen una alta capacidad de oxidarse si se exponen al aire y al agua simultneamente y se puede producir corrosin del material si se trata de agua salina. Transmisor de calor y electricidad: El acero es un alto transmisor de corriente y a su vez se debilita mucho a altas temperaturas, por lo que es preferible utilizar aceros al nquel o al aluminio o tratar de protegerlos haciendo ventilados y evitar hacer fbricas de combustible o plsticos con este tipo de material. Estas dos desventajas son manejables teniendo en cuenta la utilizacin de los materiales y el mantenimiento que se les d a los mismos.

PROCESO COMN DE CONSTRUCCIN1. Cimentacin.2. Columnas.3. Contraventeo de columnas (en toda una planta).4. Izar viguetas y trabes con uniones temporales.5. Se plomean las columnas y se nivelan las viguetas.6. Se hace la conexin definitiva.7. Se contina en el siguiente nivel con el mismo proceso.

EJECUCIN Considerar esfuerzos y deformaciones de la estructura durante el proceso de montaje. Considerar que tal vez se requieran equipos especiales es proceso de montaje en varios pisos. Generalmente en tramos de dos pisos. En edificios de 30 a 60m se usan gras montadas en camiones. En edificios de ms de 60m se utilizan pulas o gras especiales izadas a nivel superior de cada marco terminado. En algunos casos se usan obra falsa para montar la estructura. Se utiliza el montaje en voladizo para algunos puentes ubicados en acantilados.

CRITERIOS PARA ESTRUCTURA

Criterio 1: La estructura debe ser econmica y segura. Criterio 2: Rigidez inherente en conexiones. Criterio 3: Menor peso = menor costo. Criterio 4: Menor empleo de mano de obra en la fabricacin y montaje = menor costo.PERFILES ESTRUCTURALES

IPS, PTC, PTRNGULOLOSACEROZ y TPERFILES COMPUESTOSARMADURASCABLESMALLAS

CARGAS SOBRE ESTRUCTURA

Muerta Viva [personas, muebles, artculos y maquinaria] Nieve Fuerzas dinmicas [cargas mviles como autos] viento y sismo Recipientes de almacenamiento Fuerzas por cambio de temperatura Fuerza por empuje de tierraPROCEDIMIENTO DE DISEO1. - Seleccin de la estructura. 2. - Determinacin de las cargas sobre la estructura (personas autos, etc.). 3. - Momentos y fuerzas que intervienen.4. - Dimensionamiento por seccin.5. - Funcionamiento bajo condiciones de servicio.

6. Revisin. Es importante disear los detalles de las estructuras metlicas. La estructura puede ser integrada en el concepto formal de los edificios.

CONSIDERACIONESEs recomendable tener alguna idea del proceso de fabricacin. 1. exactitud y tolerancia de las piezas (aumenta costos la exactitud)2. rigidez de miembros grandes (casi imposible la rectitud total)3. mtodos para enderezado (enderezado en fro, ya en obra).PLANOS DE TALLER:- Nmero de parte o marca.- Cantidad de piezas.- Dimensiones.- Localizacin.- Tamao de agujeros.- Detalles de cortes.- Conexiones de taller.MONTAJEDurante la carga, descarga, transporte, almacenamiento y montaje de las piezas de acero, stas no deben sufrir sobre solicitaciones, alabeos o deformaciones. Especialmente cuando se manejan con cadenas, debern protegerse adecuadamente. El montaje de estructuras de acero hay que poner especial cuidado en obtener las formas indicadas en los planos. La correcta posicin de los elementos debe comprobarse con repetidas mediciones. Tambin hay que asegurar suficientemente la estabilidad y resistencia de la estructura durante el montaje. Los apuntalamientos y otros dispositivos auxiliares de montaje no debern quitarse hasta asegurarse de que sean estticamente innecesarios. Slo se empezarn a roblonar y soldar las partes cuando el armazn se haya completado y las piezas estn bien aseguradas y ajustadas con pernos y mordazas. El espacio entre la placa de apoyo y el cuerpo de obra macizo debe rellenarse con mortero de cemento. Para comprobacin, deben ser accesibles todos los roblones, pernos y cordones de soldadura. En uniones no accesibles en la comprobacin final, debe efectuarse una comprobacin previa. Para la ejecucin de juntas de vigas soldadas debe recapacitarse concienzudamente la secuencia de los cordones de soldadura. Las soldaduras de cuello entre cordn y alma, efectuadas en taller, deben terminar algo separadas de la junta a soldar en obra. Las grandes estructuras de acero soldado se empiezan a construir desde el centro para que las sucesivas piezas puedan adaptarse a las construcciones de soldadura sin originar sobre solicitaciones.a. Seguridad de los empleadosb. Seguridad del materialc. Economa del montaje y transported. RapidezSISTEMAS CONSTRUCTIVOS:Para cubrir gran claro, hay dos tipos de estructuras: Cascarones. Reticulares.TIPOS DE ESTRUCTURAS:1. Libremente apoyada.2. Semirrgida.3. Rgida.CONEXIONESEnlazan diferentes elementos de una estructura y para transmitir esfuerzos. Se distingue entre uniones fijas y desmontables. Las soldaduras y los remaches son uniones fijas, mientras que los tornillos, bulones articulados, chavetas y tensores se emplean para realizar uniones desmontables. Mientras las primeras se efectan fundamentalmente en taller, las segundas sirven, sobre todo, para unir piezas en obra. Los sistemas de unin tambin se diferencian por la manera de transmitir los esfuerzos y la distribucin de tensiones. Los remaches y los pernos originan una elevada concentracin de tensiones en el vstago del elemento de unin y en el permetro del agujero de las piezas a unir. En las uniones con tornillos de alta resistencia la distribucin de tensiones es ms uniforme. Una distribucin ms homognea slo se consigue en las soldaduras lineales. El empleo de adhesivos para unir metales se reduce, hasta ahora, a construcciones ligeras. Este sistema de unin ofrece una transmisin de esfuerzos ptima al actuar en toda la superficie.Pueden ser: soldaduras, remaches, tornillos y pasadores. La singularidad del nudo respecto de las barras ha llevado a desarrollar una serie de patentes, ms o menos sofisticadas; pero el salto cualitativo lo ha dado la unin moldeada, que a modo de nudo abstracto, se integra naturalmente en el entramado. CONEXIONES SOLDADAS En la actualidad la soldadura es equivalente al remachado si la unin slo est sometida a cargas estticas y se emplea en la construccin de estructuras de acero debido al reducido consumo de material y mano de obra. Adems, las uniones soldadas ofrecen una imagen ms satisfactoria en aquellos elementos que van a quedar vistos. La unin de elementos de material idntico o parecido se realiza mediante cordones de soldadura. Para su ejecucin se calientan los elementos a unir hasta alcanzar la temperatura de fusin y del alambre de aportacin se funde el material necesario para rellenar el cordn. Segn como se realice el calentamiento se distingue entre: soldaduras oxiacetilnicas y soldaduras por arco voltaico. En esta ltima, la ms utilizada, el alambre de aportacin hace de electrodo. En la soldadura oxiacetilnica el calor se genera mediante una llama. En la actualidad, este procedimiento prcticamente slo se utiliza en trabajos de reparacin. El mtodo ms frecuente es la soldadura por arco voltaico. Por fusin del electrodo de soldadura; el cordn de soldadura se ha de proteger del oxgeno del aire.

TIPOS DE CORDONES DE SOLDADURA La forma del cordn de soldadura y su espesor depende de las caractersticas de los elementos a unir y de los esfuerzos a transmitir. Las solicitaciones sobre cordn de soldadura pueden ser de traccin, compresin y cortante. Se distingue entre soldaduras a tope y soldaduras en ngulo. Estas ltimas son las ms fciles de ejecutar y, por ello, son las ms frecuentes. Sin embargo, con las soldaduras a tope se consigue una resistencia mayor que con las soldaduras en ngulo, debido a una distribucin de tensiones ms favorables.

VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LAS SOLDADURAS Las soldaduras permiten un mayor grado de libertad en la construccin de estructuras de acero. La seccin de los elementos portantes no se debilita y puede aprovecharse al mximo si las uniones se disean correctamente. La ejecucin de muchas uniones como, por ejemplo, en los extremos de los prticos y en los restantes nudos de la estructura, es ms sencilla. Suele ser suficiente colocar chapas para rigidizar las uniones. Los refuerzos (incluso a posteriori) de elementos aislados son fciles de realizar. Adems, las secciones tubulares, especialmente adecuadas para los elementos sometidos a compresiones, pueden unirse con facilidad.

Gracias a estas simplificaciones constructivas se consiguen las siguientes ventajas: menor nmero de elementos aislados, ahorro de material y reduccin de peso. La manipulacin y montaje de las estructuras de acero no producen ruidos especialmente molestos y, por lo tanto, se pueden construir con independencia de los edificios que existan en el entorno. Sin embargo, al realizar la soldadura aparecen con facilidad deformaciones o tensiones adicionales que a menudo no se dominan. En las estructuras existentes y sometidas a cargas, las soldaduras slo se pueden realizar previo apuntalamiento. Los trabajos de soldadura se deben realizar principalmente en taller. En caso de elementos de cero demasiado grandes, las juntas entre las diferentes piezas se pueden atornillar (uniones a realizar en obra).CONEXIONES REMACHADASSe habla de "remache resistente" cuando se han de transmitir esfuerzos a travs de la unin, y de "remache de apuntalamiento" cuando slo debe mantener unidas las piezas entre s. La ventaja de las uniones remachadas consiste en que, respecto a resistencia, elasticidad y dilatacin, se comportan casi igual que el material de los elementos unidos y en que se puede comprobar se estado en cualquier momento. *CASI NO SE USAN EN LA ACTUALIDAD. CONEXIONES ATORNILLADASLas uniones atornilladas se realizan con tornillos y tuercas. Los tornillos ests provistos de una cabeza en un extremo del vstago en el que se ha recortado o enrollado una rosca, en el vstago se puede enroscar la tuerca. Una seccin por eje del tornillo muestra que la rosca del vstago y de la tuerca est encajada entre s a modo de engranaje, por lo que los tornillos, a diferencia de los remaches, pueden soportar tracciones, adems de esfuerzos de cizallamiento y compresin superficial sobre el vstago. En la construccin de estructuras de acero se emplean uniones atornilladas: 1.- Cuando se han de absorber esfuerzos axiales de traccin, por ejemplo, en tornillos de anclaje. 2.- Cuando la longitud de apriete es demasiado grande para un remache.

3.- Cuando se exige una determinada movilidad de la unin, por ejemplo, determinados enlaces de vigas.4.- En todas las uniones que se han de poder desmontar, sobre todo en construcciones auxiliares, pabellones de exposiciones y construcciones en las que se prevn modificaciones.5.- En los enlaces de materiales que no permiten realizar una unin remachada, por ejemplo, en la unin de piezas de acero con elementos de hierro de fundicin; 6.- En lugares difcilmente accesibles, donde no puede realizarse una soldadura o una unin remachada. En general se prefieren las uniones atornilladas para unir elementos constructivos en obra, ya que son ms fciles, rpidas y baratas de ejecutar. Adems, facilita el ajuste del entramado, ya que las uniones atornilladas permiten una movilidad mayor que las dems uniones.

UNINES PRINCIPALES Anclaje a cimentacin. Unin de vigueta y columna. Nodo de armadura. Empotre de vigueta en muro de concreto o mampostera. Conexin de columna y vigueta de acero, especificando las separaciones de los tornillos, las placas y los perfiles.

Unin con placas y remaches

La unin del poste, en este ejemplo es similar a la solucin de algunos anclajes de cimentacin

INSTALACIN MANEJO SENCILLOEl montaje en sitio se desarrolla sin mayores obstculos mediante la utilizacin de una gra mvil o torre cumpliendo con los mayores estndares de seguridad en materia de izaje y transporte. Existe muy poco impacto en el sitio de construccin y los sitios adyacentes a ste.MENOR PLAZO DE EJECUCIN Los edificios prefabricados por naturaleza presentan un ahorro significativo de los tiempos de construccin con respecto a los sistemas tradicionales de edificios de concreto reforzado colocado en sitio.El uso de columnas prefabricadas de varios niveles permite que se trabaje en dos niveles simultneamente y la disminucin o eliminacin total del apuntalamiento de elementos aumenta significativamente la efectividad y velocidad del montaje. Adicionalmente, los elementos prefabricados pueden ser colocados aun en condiciones climticas adversas, cumpliendo con el cronograma planeado.Mientras avanza el montaje, el proceso de fabricacin en planta se est dando, de manera que una vez que se tenga preparado el terreno para iniciar la obra, una cantidad importante de piezas ya se encuentran listas, fabricadas y almacenadas.El menor plazo de ejecucin trae ventajas comparativas importantes para el dueo del inmueble. El flujo de caja es mucho ms controlado ya que se hace una sola compra para casi la totalidad de la obra gris, el contratista puede iniciar antes los trabajos de acabados y divisiones internas y es posible colocar el edificio en el mercado con mayor antelacin.

Puente fabricado en aceroCATEGORAS DE ACERO: ACERO ESTRUCTURAL PESADO, ACERO LIVIANO O LIGEROLa diferencia en los trminos pesado y liviano radica lgicamente en su peso, el cual es en la mayora de los casos directamente proporcional al grado de espesor; son considerados pesados los mayores de de pulgada y los menores de se espesor son livianos; para ambas derivaciones existe una diversidad de calidades para aplicaciones especficas.ACERO ESTRUCTURAL PESADO De acuerdo a la fabricacin de elementos estructurales ya sean vigas o columnas, esta categora describe 2 tipos de secciones: Secciones Laminadas Secciones Armadas Para ambas secciones las normas y especificaciones son descritas en manuales y cdigos de construccin por varios entes que facultan las aplicaciones del acero estructural.EJECUCIN DE LAS OBRASPLANOS Y DIBUJOSSe elaborarn planos de anclas, de fabricacin y de montaje.En los planos de anclas se indicarn todos los elementos que deben quedar ahogados en la cimentacin o en la estructura de concreto en la que se apoye la estructura metlica, y que son necesarios para transmitir las acciones que cada una de ellas ejerce sobre la otra.En los planos de fabricacin (tambin conocidos como planos de taller o de detalle) se proporcionar toda la informacin necesaria para la ejecucin de la estructura en el taller, y en los de montaje se indicar la posicin de los diversos elementos que componen la estructura y se sealarn las juntas de campo entre ellos, con indicaciones precisas para su elaboracin. Los planos de fabricacin se prepararn antes de iniciar la fabricacin de la estructura.Tanto en los planos de fabricacin y de montaje como en los dibujos y esquemas de las memorias de clculo deben indicarse las soldaduras por medio de smbolos que representen claramente, y sin ambigedades, su posicin, dimensiones, caractersticas, preparaciones en el metal base, etc. Cuando sea necesario, esos smbolos se complementarn con notas en el plano. En todos los casos deben indicarse, con toda claridad, los remaches, tornillos o soldaduras que se colocarn en el taller y aquellos que deben instalarse en la obra.NORMAS Y ESPECIFICACIONES

La amplia industria del acero ha establecido a nivel mundial Cdigos, Especificaciones y Normas diversas que orientan su aplicabilidad. En pases como Estados Unidos, Japn, y algunas zonas de Europa, existen incluso Especificaciones y Cdigos regionales y locales que reglamentan y recomiendan de manera especfica la utilizacin del acero de acuerdo al tipo de construccin y localizacin geogrfica. Algunas Normas: ASTM, ICAITI, JIS, NZ, NDF, NCO Especificaciones: AISC, AISI, AWS

ORGANISMOS QUE NORMAN LA CONSTRUCCIN CON ACERO

AISC (American Institute of Steel Construcctin - Instituto Americano de Construccin en Acero ) AISI (American Iron and Steel Institute- Instituto Americano del Hierro y del Acero ) ASTM (American Society for Testing and Materials -Sociedad Americana de Prueba de Materiales) AWS (American Welding Society- Sociedad Americana de Soldadura ) SDI ( Steel Deck Institute Instituto de Cubiertas de Acero ) RSI ( Reinforcing Steel Institute Instituto de Acero de Refuerzo ) ANSI ( American National Standards Institute Instituto Americano de Estndares Nacionales ) LRFD ( Load and Resistance Factor Design Factores de Diseo por Carga y Resistencia ) ASD ( Allowable Stress Design Diseo por Esfuerzos permisibles ) RSFM ( Residential Steel Framing Manual Manual de Marcos o Armaduras de Acero para Residencias ) CSPSBB ( Code of Standard Practice for Steel Buildings and Bridges Cdigos Estndares en el uso del acero para edificios y puentes ) AASHTO ( American Association of State Highway and Transportatin Officials Asociacin Americana Oficial de Transportes y Carreteras Estatales ) SAE( society of automotive engineers ) JIS( japan industrial estndar ) ITINTEC ( instituto de normas tcnicas )

En el caso de los aceros para construccin las normas ms comunes son: ASTM A615-92-Grado 60 ASTM A706-Barras soldadas ASTM A36-Perfiles estructurales

NORMAS TCNICAS:

LENGUAJE COMUN PARA QUE SE COMUNIQUEN: Fabricantes Compradores Vendedores ConstructoresQU CONTIENE UN STANDAR O NORMA? Definiciones Composicin qumica Propiedades mecnicas Dimensiones y tolerancias Pesos y tolerancias Muestreos Identificacin

CONTROL DE CALIDAD GENERALIDADES

CONTROL EN LA FBRICACuando el volumen de acero requerido en un proyecto es de magnitud importante, debe llevarse un control de la calidad por medio de inspectores. El fabricante debe proporcionar al inspector todas las facilidades para acceso libre a todas las reas de las instalaciones donde se lleve a cabo el proceso de fabricacin del acero de refuerzo, para poder garantizar que el acero se est fabricando de acuerdo a las especificaciones.

CONTROL DEL MATERIAL MINERAL Y ACEROS RECICLABLES (Chatarra): Anlisis y composicin qumica del material mineral Control visual de los aceros reciclables (chatarras) y precalificacin de las mismas, tomando en cuenta los conceptos de densidad, volumen y composicin qumica. Anlisis qumico y de procedencia de los aceros reciclables (chatarras) sobre la cual exista duda. Clasificacin siguiendo los pasos anteriores. Dosificacin cuantitativa gravimtrica, ajustando la calidad de acuerdo con las especificaciones del acero a producir.

CONTROL DE COLADAS. Tomar muestras cuando se supone que la mezcla es homognea, la cual es analizada en un espectrmetro del laboratorio para conocer los porcentajes de fsforo, azufre, manganeso, silicio y carbono logrando determinar con mayor aproximacin su composicin qumica. De acuerdo a los resultados se aaden ferro-aleaciones hasta lograr la composicin deseada. Un segundo muestreo durante la colada, ya sea al inicio o al final, para efectos de comprobacin. El fabricante debe efectuar un anlisis de cuchara de cada colada para determinar los porcentajes de carbono, manganeso, fsforo y azufre, informando el resultado de dicho anlisis a PEMEX si este lo solicita.

CONTROL EN LA OBRAControl del sub- productoEl control de calidad de los sub- productos se realiza mediante ensayos mecnicos, y debe contemplar los siguientes pasos: Tomar como mnimo 2 barras al azar por colada.

Para coladas mayores de 50 toneladas, tomar una muestra por cada 10 Ton. fraccin

Cuando se laminan barras y perfiles de diferente seccin de una misma colada, se recomienda tomar una muestra por cada medida.

Todos las muestras anteriores se les realiza pruebas de tensin, elongacin y doblado en la maquina universal

En al caso de que algunos de los ensayos no cumpla con las especificaciones, debern tomarse el doble de las muestras ensayadas y con la falla de alguna de estas, ser causal de rechazo.

Todo el acero de refuerzo que se reciba en la obra debe almacenarse bajo cobertizos, colocado sobre tarimas o polines para aislarlo del terreno natural y clasificarse por dimetros o calibres segn corresponda.

El acero de refuerzo que se reciba en la obra durante el proceso de construccin, debe almacenarse en lotes y tomarse muestras de cada uno. Los especmenes de prueba sern enviados al laboratorio autorizado, y no ser utilizado en tanto no sea aceptado en base a los resultados de las pruebas.

Antes de cortar y habilitar el acero de refuerzo, debe verificarse que no est deformado por golpes. Si el periodo de almacenamiento ha sido largo, se permite la presencia de xido y escamas ligeras, siempre que al limpiar con cepillo de alambre no se altere la seccin transversal, las corrugaciones o el peso mnimo especificado.

Debe verificarse la resistencia de las varillas, para lo cual estas deben separarse en lotes de 10 toneladas o fraccin de varillas de la misma marca, mismo grado y del mismo dimetro, Pertenecientes a la misma remesa. De cada lote debe tomarse una muestra para prueba de tensin y una para prueba de doblado, las cuales deben realizarse de acuerdo a las normas NMX-B-172-1988 y NMX-B-113-1981 respectivamente.

PRUEBASPrueba de tensinLas caractersticas de las probetas as como el mtodo de prueba para varillas corrugadas de acero, se especifican en la norma NMX-B-172-1988. Si cualquier probeta presenta valores menores a los especificados y adems, si la fractura se presenta fuera del tercio medio de la longitud libre entre mordazas, pero los valores mnimos especificados no difieren en ms de losvalores indicados a continuacin, se permite la repeticin de la prueba, en dos probetas tomadas al azar del mismo lote que se est probando.14 MPa (1.4 kgf/cm2) De la resistencia a la tensin requerida7 MPa (0.7 kgf/cm2) Del esfuerzo de fluencia requerido2 % En el alargamiento.

Si los resultados obtenidos en esta nueva prueba cumplen con los valores mnimos especificados, se acepta el lote, en caso contrario Se rechaza.La Tabla 1 define los requisitos de tensin para varillas corrugadas de refuerzo grados 30, 42 y52, la Tabla 2 para varillas de refuerzo torcidas en fro Grados 42, 50 y 60 y la Tabla 3 paraVarillas corrugadas de acero de baja aleacin.

Prueba de dobladoLas caractersticas de las probetas as como el mtodo de prueba para varillas corrugadas de acero, se especifican en la norma NMX-B-113-1981. Las varillas con nmero de designacin del 2.5 al 12 deben doblarse alrededor de un mandril a 180, las varillas del nmero 14 al 18 deben doblarse alrededor de un mandril a 90, sin agrietarse en la parte exterior de la zona doblada.

Si los resultados de la prueba de doblado no cumplen con los requisitos mnimos indicados en las Tablas 3 y 4, por razones que no se deban a causas mecnicas o defectos de las probetas, se permite repetir la prueba en dos probetas tomadas al azar del mismo lote que se est probando. Estas pruebas deben hacerse a temperatura ambiente.

Si los resultados obtenidos de esta nueva prueba cumplen con los valores mnimos especificados, se acepta el lote, en caso contrario se rechaza.

Si cualquier probeta sometida a prueba no cumple los requisitos mnimos por problemas relacionados con el equipo de prueba, preparacin inadecuada o defectos de la probeta, sta debe descartarse y sustituirse por otra del mismo dimetro y de la misma colada o lote.

VENTAJAS DEL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURALAlta Resistencia: la alta resistencia del acero por unidad de peso, permite estructuras relativamente livianas, lo cual es de gran importancia en la construccin de puentes, edificios altos y estructuras cimentadas en suelos blandos. Homogeneidad: las propiedades del acero no se alteran con el tiempo, ni varan con la localizacin en los elementos estructurales. Elasticidad: el acero es el material que ms se acerca a un comportamiento linealmente elstico (Ley de Hooke) hasta alcanzar esfuerzos considerables. Precisin dimensional: los perfiles laminados estn fabricados bajo estndares que permiten establecer de manera muy precisa las propiedades geomtricas de la seccin. Ductilidad: el acero permite soportar grandes deformaciones sin falla, alcanzando altos esfuerzos en tensin, ayudando a que las fallas sean evidentes. Tenacidad: el acero tiene la capacidad de absorber grandes cantidades de energa en deformacin (elstica e inelstica). Facilidad de unin con otros miembros: el acero en perfiles se puede conectar fcilmente a travs de remaches, tornillos o soldadura con otros perfiles. Rapidez de montaje: la velocidad de construccin en acero es muy superior al resto de los materiales. Disponibilidad de secciones y tamaos: el acero se encuentra disponible en perfiles para optimizar su uso en gran cantidad de tamaos y formas. Costo de recuperacin: las estructuras de acero de desecho, tienen un costo de recuperacin en el peor de los casos como chatarra de acero. Reciclable: el acero es un material 100 % reciclable adems de ser degradable por lo que no contamina. Permite ampliaciones fcilmente: el acero permite modificaciones y/o ampliaciones en proyectos de manera relativamente sencilla. Se pueden prefabricar estructuras: el acero permite realizar la mayor parte posible de una estructura en taller y la mnima en obra consiguiendo mayor exactitud.

DESVENTAJAS DEL ACERO Corrosin: el acero expuesto a intemperie sufre corrosin por lo que deben recubrirse siempre con esmaltes alquidlicos (primarios anticorrosivos) exceptuando a los aceros especiales como el inoxidable. Calor, fuego: en el caso de incendios, el calor se propaga rpidamente por las estructuras haciendo disminuir su resistencia hasta alcanzar temperaturas donde el acero se comporta plsticamente, debiendo protegerse con recubrimientos aislantes del calor y del fuego (retardantes) como mortero, concreto, asbesto, etc. Pandeo elstico: debido a su alta resistencia/peso el empleo de perfiles esbeltos sujetos a compresin, los hace susceptibles al pandeo elstico, por lo que en ocasiones no son econmicas las columnas de acero. Fatiga: la resistencia del acero (as como del resto de los materiales), puede disminuir cuando se somete a un gran nmero de inversiones de carga o a cambios frecuentes de magnitud de esfuerzos a tensin (cargas pulsantes y alternativas). RELACION ESFUERZO-DEFORMACION DEL ACEROSea una barra de acero al bajo carbono (A36) sujeta a tensin con seccin circular.

EJEMPLOS DE EDIFICACIONES DE ACERO

Torre Eiffel en Pars La torre Eiffel, erigida con motivo de la Exposicin Universal celebrada en Pars en 1889, supuso un hito decisivo para la construccin en hierro. El ingeniero francs Alexandre Gustave Eiffel proyect esta impresionante estructura reticulada que pesa unas 6.300 t de hierro colado.

Torres Petronas Finalizadas en 1998, las torres Petronas de Kuala Lumpur, Malaysia, eran el edificio ms alto del mundo hasta esa fecha. Cada torre mide 451,9 m y ambas se encuentran conectadas por una pasarela construida entre los pisos 41 y 42. Su autor, el arquitecto argentino Csar Pelli, se inspir en la arquitectura islmica tradicional de Malaysia.

Puente de acero Este impresionante puente de un solo arco, construido en acero y situado en Runcom, Cheshire, es el smbolo de la herencia industrial de la ciudad.

World Trade Center El World Trade Center con las torres gemelas al fondo antes del atentado terrorista del 11 de septiembre de 2001. Estas dos altsimas torres fueron hasta esa fecha los edificios ms altos de la ciudad de Nueva York. En primer plano, los cuatro rascacielos del World Financial Center.

Puente de Brooklyn Diseado por el germano-americano John Roebling, el puente de Brooklyn, inaugurado el 24 de mayo de 1883 fue, en su da, el puente colgante ms largo del mundo. Cruza el East River de Nueva York y une el populoso barrio de Brooklyn con Manhattan.

Cobertura De Acero

TIPOLOGA DE EDIFICIOSEdificios de estacionamientos

Edificios de oficinas

Edificios de uso especial

Edificios de vivienda

1E.A.P. INGENIERA CIVILMODELACIN MECNICA

EDIFICACIONES DE ACERO2E.A.P. INGENIERA CIVILMATERIALES DE CONSTRUCCIN