monografia del acero estructural

23
1 UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR FACULTAD DE INGENIERIA CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL ENSAYO DE MATERIALES TEMA: ACERO ESTRUCTURAL ALUMNO: MIRANDA GUANOTASIG STALIN JAVIER DOCENTE: ING.Manuel Sigcho PARALELO: SEGUNDO SEMESTRE: TERCERO FECHA: 22 DE ENERO DEL 2015

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especificaciones y ensayo de acero estructural

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  • 1

    UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR

    FACULTAD DE INGENIERIA CIENCIAS FISICAS Y MATEMATICAS

    ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

    ENSAYO DE MATERIALES

    TEMA: ACERO ESTRUCTURAL

    ALUMNO: MIRANDA GUANOTASIG STALIN JAVIER

    DOCENTE: ING.Manuel Sigcho

    PARALELO: SEGUNDO

    SEMESTRE: TERCERO

    FECHA: 22 DE ENERO DEL 2015

  • I

  • II

    INDICE DE FIGURAS

    Figura 1 Soldadura de vigas .......................................................................................................................... 4

    Figura 2: Direccin tpica del laminado en seccin ............................................................................. 4

    Figura 3: Perfil en T .......................................................................................................................................... 5

    Figura 4: Propiedades de los perfiles en T segn la norma INNEN .............................................. 5

    Figura 5: Perfil doble T IPN ........................................................................................................................... 6

    Figura 6: Perfil doble T IPE ........................................................................................................................... 6

    Figura 7: Perfil doble T IPE ........................................................................................................................... 6

    Figura 8: Perfil doble T IPE ........................................................................................................................... 7

    Figura 9: Perfil L (angulares) ....................................................................................................................... 7

    Figura 10: Columnas compuestas de acero-concreto, perfiles rellenos de concreto ............ 7

    Figura 11: Secciones compuestas ............................................................................................................... 8

    Figura 12: Curva caga-desplazamiento ................................................................................................... 8

    Figura 13: Uniones resistentes a la flexin ............................................................................................. 9

    Figura 14: Secciones armadas ...................................................................................................................... 9

    Figura 15: Tabla de clasificacin de las barras segn su fluencia ............................................... 12

    Figura 16: Caractersticas fsicas de la varilla con resaltes para hormigo (INEN 2167) ... 12

    Figura 17 Especificaciones mecnicas segn la norma ecuatoriana ......................................... 13

    Figura 18: Malla electrosoldada ................................................................................................................ 13

    Figura 19: Malla electrosoldad .................................................................................................................. 14

    Figura 20 Losa nervada ................................................................................................................................ 14

    Figura 21: Partes de la losa nervada ....................................................................................................... 15

    Figura 22: Perfil de las placas colaborantes ......................................................................................... 15

    Figura 24: Configuracin de momento ................................................................................................... 17

    Figura 25: conexiones en la viga-columna ............................................................................................ 17

    Figura 26: Vigas de seccin reducida ...................................................................................................... 18

  • 1

    ALCANCE

    Dar a conocer todo aquello relacionado con el acero utilizado en las construcciones, a

    los alumnos que se encuentren interesados en el tema y especialmente a los alumnos que

    sigan las especialidades de Arquitectura e ingeniera civil, puesto que en estas careras el

    uso del acero estructural es primordial ya que hoy en da se utiliza este acero en el

    hormign armado, y otros fines constructivos.

    INTRODUCCION

    En el presente trabajo se dar a conocer todo aquello relacionado con el acero

    estructural es decir que se hablara de los perfiles estructurales, los mismo que son piezas

    acero laminadas que suelen tener formas en I,H,T y otras dependiendo del trabajo al que

    sean empleados, pero en este caso se enfocar en los perfiles que usualmente se utilizan

    en vigas principalmente. Tambin se dar a conocer sus diferentes precios, su

    fabricacin, y la norma que rigen en estos. Otro aspecto que se toma en cuenta son las

    barras de acero estructural las cuales son piezas de acero lamido que pueden tener forma

    circular cuadrada hexagonal con diferentes tamaos, en esta parte daremos a conocer los

    tipos de barras que tenemos, como se las usa principalmente, como es su realizacin,

    etc. Y por ltimo se hablaremos de las planchas de acero estructural las mismas que son

    hechas como planos de acero laminados al caliente con anchos de 203mm y 219mm

    respectivamente.

    Pero previamente se dar un conocimiento de las propiedades que caracterizan al acero

    como por ejemplo su elasticidad que es las proporcionalidad que existe entre la

    deformacin y el esfuerzo al que ha sido sometido la probeta, su fluencia que es el sitio

    en donde se determina la plasticidad del acero es decir las deformaciones que adquiere

    el material en cada esfuerzo cclico que los afecta, su ductilidad que es la capacidad del

    acero en adquirir una gran cantidad de deformacin, cualidad por la cual hace del acero

    un material ideal para caso de terremotos, desgarre laminar que son fracturas ligeras que

    ocurren en planos esencialmente paralelos a la superficie del laminado, su resistencia a

    la corrosin, etc. Adems de esto se dar una clasificacin de los aceros al carbono,

    acero inoxidables, y todo lo que respecta a sus aleaciones.

  • 2

    CONTENIDO

    EL ACERO ESTRUCUTRAL

    El acero una aleacin de hierro con un contenido de carbono menor al 2% y otros

    elementos que lo ayudan a mejorar su resistencia como el fosforo, el slice y vanadio

    que ayuda a mejorar su soldabilidad y resistencia al interperismo.

    Desde que se introdujo el acero estructural como material de construccin hasta

    aproximadamente 1960, el acero que se utilizaba era clasificado por la designacin

    ASTM A7, este acero tena una fluencia mnima de 2320,13 Kg/cm2. La mayora de

    diseadores no saban mucho del acero por ende no podan saber de una descripcin

    completa del mismo, y las especificaciones del AISC (American Instituto, of Steel

    construction) solo daban a conocer los esfuerzos permisibles y los procedimientos de

    diseo solo para el tipo de acero ASTM A7.

    Actualmente los aceros disponibles le permiten al diseador trabajar con materiales de

    alta resistencia en zonas de altos esfuerzos envs de recurrir a piezas de gran tamao.

    Los aceros de refuerzo se los conoce principalmente pos su designacin en la ASTM o

    tambin por sus principales propiedades. En la actualidad los aceros estructurales

    cuentan con un esfuerzo de fluencia desde 1.687.37 hasta 7.030.70 Kg/cm2.

    PROPIEDADES

    Elasticidad: es la propiedad que tiene los cuerpos para recuperar su forma y

    dimensiones iniciales luego de haber suprimido la fuerza previamente aplicada. En el

    acero existe un comportamiento similar en su zona elstica, en toda la zona se presenta

    una relacin lineal entre el esfuerzo y la deformacin, y es donde se aplica la ley de

    Hooke. La energa que pierde el material se denomina resiliencia

    =

    2 .

    El mdulo de la resiliencia =2

    2

    3

    El mdulo de elasticidad.- En los acero el mdulo de elasticidad se lo determina como

    la variacin de esfuerzo entre la variacin de deformacin. =

    , este mdulo de

    elasticidad nos ayuda a determinar el valor del esfuerzo de fluencia terico.

    El mdulo de elasticidad o mdulo de Young, para el clculo y diseo de estructuras de

    acero en el rango elstico toma convencionalmente el siguiente valor E= 210.000MPa

    Zona de fluencia: es el esfuerzo sobre la cual el acero contina deformndose sin

    necesidad que aumente las cargas a traccin. Para poder determinar el valor del esfuerzo

    de fluencia la ASTM recomienda trazar una lnea paralela a la del comportamiento

    elstico que arranque con el eje de las deformaciones unitarias con un valor de 0,002

  • 3

    El lmite de fluencia se lo define segn el tipo de acero, en la mayora de aceros

    laminados al caliente el lmite de fluencia est claramente definido y en ellos se puede

    apreciar un lmite superior y uno inferior.

    Resistencia a la rotura.- es mayor valor de esfuerzo que puede resistir un acero antes

    de llegar al colapso. Esta tencin indica el final del comportamiento estable del

    material.

    El esfuerzo a la rotura es siempre superior al esfuerzo de fluencia para todo tipo de

    acero estructural.

    Resiliencia hiperelastica.- es la energa perdida por el material que se ha dado desde la

    ltima carga que soporta el material hasta la plasticidad de deformacin.

    =

    2

    2

    La ductilidad.- existen dos maneras de determinar la ductilidad una es por deformacin

    y la otra por energa de deformacin. Esta ductilidad para aceros empleados en

    hormign armado supera a 10, mientras que los aceros utilizados en hormigo

    presforzado tiene un ductilidad limitada del 3 a 5. Donde estos valores se los determina

    usando la ecuacin:

    =

    Donde: Dd: ndice de ductilidad por deformacin

    u : Deformacin unitaria de rotura

    y: Deformacin unitaria de inicio de fluencia

    Tenacidad.- es la capacidad que tiene un material para absorber energa y deformarse

    plsticamente antes de deformarse.

    Resistencia al impacto.- es una medida para poder determinar la capacidad que tiene el

    material de absorber energa al hacer aplicacin de cargas rpidas.

    Resistencia a la corrosin.- una desventaja del acero es que requera ser pintado debido

    al deterioro que sufra el acero y por ende su corrosin. Los aceros al carbono de baja

    resistencia era aquellos que ms tendan a corroerse.

    La resistencia a la corrosin puede aumentar su en su aleacin se aumenta cobre. Pero la

    desventaja aqu seria que los aceros con contenido de cobre son muy costosos para el

    uso general.

    Resistencia a la fatiga.- La fatiga quiere decir una falla bajo la accin de cargas cclicas

    osea patrones repetitivos de carga y descarga, aun cuando el esfuerzo de fluencia no ha

    sido excedido. La resistencia a la fatiga depende ms del estado de esfuerzo que de la

    resistencia esttica.

  • 4

    Soldabilidad.- es esencial que el acero tenga una composicin qumica que garantice la

    fusin entre el metal base y del electrodo sin que se produzcan imperfecciones o

    agujeros en el metal.

    Fatiga en ensambles soldados.- un defecto puede ser la ranura o grieta entre dos

    elementos como un agujero previamente cortado en una viga, estos defectos pueden ser

    ocasionados por soldaduras probablemente hechas, bordes rugosos de cortadura,

    pequeos agujeros. Esto defecto parecen sin mucha importancia pero al momento en

    que la estructura es sometida a cargas y descargas puede ocasionar incrementos de

    longitud de una grieta en cada ciclo de carga y reducir la seccin que soporta la carga.

    Figura 1 Soldadura de vigas

    Resistencia al desgarre laminar.- es una forma de fractura laminar que ocurre en

    planos paralelos a los de la superficie laminar de una placa de gran espesor. En un alto

    nmero de juntas la deformacin es inducida por la contraccin de la soldadura.

    Figura 2: Direccin tpica del laminado en seccin

    El comportamiento del acero a altas temperaturas.-. El acero a 93C se comporta de

    manera no lineal y pierde su punto de fluencia, su resistencia a la tensin aumenta cerca

    del 10% con respecto a la temperatura ambiente, el mdulo de elasticidad decrece

    considerablemente cuando aumenta de 540C.

    CLASIFICACION DEL ACERO ESTRUCUTRAL O DE REFUERZO

    PERFILES ESTRUCTURALES

    Realizacin de los perfiles estructurales con seccin individual

    Los perfiles estructurales son hechos con aceros laminados los mismos que se los

    realiza en un horno alto de colada de la siderurgia para luego ser convertido en acero

    bruto fundido en lingotes de gran tamao que luego sern laminados para poderlos

    convertir en perfiles comerciales dependiendo del uso que se los vaya a dar. El proceso

    de laminado se da al calentar el lingote fundido hasta una temperatura que permita

  • 5

    deformar el lingote en un proceso de estiramiento y desbaste que se produce en una

    cadena de cilindros a presin llamado tren de laminado. Estos cilindros van haciendo al

    perfil hasta adquirir las medidas adecuadas del mismo.

    CLASIFICACION DE LOS PERFILES

    PERFILES LAMINADOS DE SECCION INDIVIDUAL

    Los perfiles son realizados con el propsito de ser utilizados en estructuras de

    edificacin, o en una obra civil, entre los perfiles se distinguen:

    Perfil en T: El extremo del alma del perfil se encuentra redondeado un 2% respecto a

    su eje as como las uniones de las mismas en las caras interiores de las alas y las aristas

    de las mismas. Las caras interiores de las alas tambin estn incluidas en un 2%. Segn

    la norma INEN 2234 para perfiles estructurales T de acero laminados en caliente de

    Haltura=Base deben tener las siguientes propiedades

    Figura 3: Perfil en T

    Estos perfiles por lo general son utilizados en las losas que se cuelgan con las vigas.

    Figura 4: Propiedades de los perfiles en T segn la norma INNEN 2234

    Alma

    Alas

  • 6

    Perfiles doble T

    Generalmente son usadas como vigas de flexin cuando los esfuerzos de torsin son

    pequeos.

    Perfil IPN: Las uniones son redondas tienen una buena inercia respecto al eje x y

    muy pequea respecto al y, su uso es muy recomendable en vigas.

    Figura 5: Perfil doble T IPN

    Perfiles IPE.- es un perfil laminado con una seccin en forma de doble T tambin

    llamado I. Las caras exteriores e interiores de las alas son paralelas entre si y

    perpendiculares al alma, y as las alas tienen su espesor constante.

    Figura 6: Perfil doble T IPE

    Perfiles H.- segn sea la seccin normal, ligera o pesada se le denomina como HEB,

    HEA o HEM. Es parecida a la anterior pero en con su seccin cuadrada.

    Figura 7: Perfil doble T IPE

    Perfiles no ramificados

    Se usan como soportes y pilares.

    Perfiles UPN.- Es un perfil laminado cuya seccin tuene forma de U, las caractersticas

    exteriores de las almas son perpendiculares a las almas. Son muy utilizados para formar

    perfiles compuestos.

  • 7

    Figura 8: Perfil doble T IPE

    Perfiles L (angulares).- Sirve como elemento de unin y sus dimensiones son iguales.

    Figura 9: Perfil L (angulares)

    Perfiles de tubulares de acero (tubos HSS) relleno de concreto:

    -Perfiles de acero enbebidos en concreto.- es un perfil de acero o lamina con un canal

    en donde se encuentra total o parcialmente rodeada de concreto. El concreto restringe el

    pandeo de la lmina de acero y tambin puede contrarrestar el fuego.

    -Perfiles tubulares rellenos de concreto.- son perfiles rectangulares circulares

    cuadrados que se rellenan de concreto. Y aunque no se encuentre recubierto de concreto

    el relleno interno le ayuda a contrarrestar el fuego.

    Figura 10: Columnas compuestas de acero-concreto, perfiles rellenos de concreto

    Los perfiles de seccin individual usados en vigas

    Para estos perfiles por lo general se utilizan perfiles laminados IPN por su economa en

    su mano de obra ya que si las medidas no cumplen con el diseo se lo puede cortar sin

    mucha dificultad. Tambin la utilizacin de los perfiles depende el canto por lo tanto se

    puede utilizar perfiles IPN, IPE o HE. Los IPN son ms utilizados por su economa

  • 8

    como se dijo anteriormente, mayor rendimiento mecnico, y la resistencia a la flexion

    que proporciona sus propiedades mecnicas y fsicas.

    PERFILES DE SECCIONES COMPUESTAS

    Es tipo de perfiles se generan con la unin de dos o ms perfiles individuales o

    laminados soldados entre s con el fin de que satisfagan las necesidades que requiere el

    diseador

    Figura 11: Secciones compuestas

    Utilizacion de los perfiles compuestos en vigas.

    Estas secciones o perfiles pueden ser utilizadas en vigas multiples las mismas que estan

    constituidas por dos o mas perfiles I adosados, unidos por cualquier tipo de elemento de

    union tales como presillas, tornillos, pasantes, etc.

    Los medios de union que se sule utilizar para unir dos o mas perfiles son:

    Por soldadura.- Esta union es totalmente resistente ya que en el grafico carga

    desplazamiento se observa que la curva alcanza el maximo valor de deformacion

    coincidiendo con la plasticidad que tiene el material.

    Figura 12: Curva caga-desplazamiento

    Por atornillada.- desarrollora en su totalidad la capacidad de carga de la barra pero al

    cortarse la barra por la seccion debilitada por los taladros es frgil. Por tanto con este

    metod no es posible aprobechar la plasticidad del material por la destribucion del

    esfuerzo. Las uniones de los perfiles UPN, IPN, HE para vigas se las suele realizar

    con sodadura o tornilleria al igual que para pletinas o presillas.

  • 9

    Tipos de uniones resistentes al esfuerzo de flexion:

    -Uniones rgidas.- Son aquellas que mantiene el angulo que farman entre si las piesas

    que han sido unidas.

    -Uniones semirrigidas.- Son las uniones flexibles en donde se produce un giro pequeo

    entre las dos barras enlazadas.

    -Unin simple.- son enlases que se comportan como uniones articuladas, en donde la

    barra se unes a la union si que la otra pieza se flexione.

    Figura 13: Uniones resistentes a la flexin

    SECCIONES ARMADAS

    Estas secciones son construidas a base de perfiles W, S o canal C, de placas individuales

    o la combinacin de placas con ngulos o canales para formar cajones.

    Figura 14: Secciones armadas

    Clasificacin de las secciones armadas

    Segn la especificacin LRFD (Load and Resistance factor design) agrupa a los

    miembros a compresin en tres clasificaciones.

  • 10

    Secciones compactas.- Es una seccin con un perfil suficientemente fuerte capaz de

    distribuir eficazmente los esfuerzos plsticos antes de pandearse. Para que una pieza sea

    compacta sus patines deben estar conectados en forma continua al alma y alas.

    Secciones no compactas.- Son aquellas en las que el esfuerzo de fluencia solo puede

    alcanzar en algunos de sus elementos a compresin antes de que se pandee.

    Elementos esbeltos a compresin.- Son perfiles armados a base de angulares o

    canales, unidos a celosas (estructura reticular de barras rectas intercaladas en nodos)

    INERCIA DE LOS PERFILES

    Para colocar correctamente un perfil es necesario conocer en que sentido tiene ms

    inercia ste, con el fin de disminuir su pandeo.

    La inercia es el producto de la masa del acero multiplicado por la distancia de esta hasta

    el eje. De tal modo que para una estructura se considera que la mxima inercia coincide

    con la mxima dimensin del perfil a pesar de que el eje de la mxima inercia se

    encuentre en la otra direccin.

    Por ejemplo.- un perfil IPN 300, cuyas dimensiones son 300mm, de alto (alma), y

    125mm de ala, la mxima inercia (mxima dimensin, mxima resistencia a flexin y

    torsin), para efectos geomtricos estructurales se encontrar en el sentido de los

    300mm. .

    COSTO DE PERFILES ESTRUCTURALES IPN200 Y TIPO G

    Novacero

    Valor de un perfil estructural IPN 200.

    Aceroval

    Fecha Descripcin Valor unitario

    2014 Perfil estructural tipo G 100x50x3 mm y 6MTS 64,814 $

  • 11

    BARRAS ESTRUCUTRALES

    Fabricacin

    El proceso inicia con lingotes de metal cuyo peso es de 1600kilos los que

    posteriormente con la ayuda de una gra de electro imn toma 4 lingotes y los coloca en

    una cama donde posteriormente pasa de uno en uno al horno aqu la temperatura se

    eleva a 1160 durante 2 horas. En cada minuto y medio sale un lingote al rojo vivo para

    luego pasar por una mquina que roca agua quitando el xido del acero, pero sin

    enfriarlo. Luego cada lingote pasa por unos rodillos los cuales lo moldea y los enfra

    con agua, despus pasan por cajas que reducen su espesor, para la formacin de una

    varilla ms delgada, esta tiene que pasar por 18 cajas, con forme reducen su tamao

    aumenta su velocidad. Cuando el lingote tiene el tamao deseado pasa por una maquina

    que divide a los lingotes en tres y as se transforma en tres varillas. Despus se

    depositan de tres en tres las varillas en la mesa de enfriamiento donde la temperatura es

    de 600C aqu la varilla ya va tomando su color gris para luego ser cortadas segn el

    tamao que se requiere. Las medidas suelen ser de 6, 12 m

    Que son las barras de acero estructural

    Las barras de acero estructural son piezas de acero laminado, cuya seccin transversal

    puede ser circular, hexagonal o cuadrada en todos los tamaos.

    Por lo general las barras que son utilizadas para estructura de hormign son las barras

    lisas y corrugadas, que tiene un dimetro que se encuentra en un rango de 6mm a

    40mm, aunque en una armadura difcilmente supere los 32mm. Adems este material se

    utiliza en mallas electro soldadas constituidas por alambre de dimetro 4m a 12mm.

    Cabe recalcar que las barras corrugadas mejoran la adherencia con el hormign, y

    poseen una gran ductilidad, lo cual permite que la barra se pueda cortar y doblar con

    mayor facilidad.

    Estas barras forman una armadura que trabaja conjuntamente con el hormign para

    resistir cierto tipo de esfuerzos a los que es sometido la estructura.

    TIPOS DE BARRAS

    Barras laminadas en caliente

    Las barras laminadas en caliente que son redondas, de superficie lisa, y que se las hace

    por un mtodo llamado laminacin al caliente, que consisten en la transformacin de

    una pieza de acero en una barra cilndrica redando cuando todava est caliente. Las

    barras laminadas en caliente tambin pueden tener superficies acanaladas, lo que

    aumenta la resistencia de la unin de las piezas.

    Barras torcidas y deformadas al frio.- Estas barras se ruedan primero caliente con tres

    o ms canales o hendiduras paralelas. Cuando se enfran, las barras se tuercen,

    esforzando el lmite elstico del acero. Sin embargo las barras corrugadas torcidas en

    frio se corroen mucho ms rpido que otras barras.

  • 12

    Barras de acero de alto rendimiento.- Estn diseadas para soportar altas muy altas

    tensiones, teniendo una resistencia a la traccin mnima de 1300 MPa. Por lo que las

    hace muy importantes en la construccin de grandes estructuras de acero.

    Estas varillas se clasifican segn su lmite de fluencia lo cual nos indica la siguiente

    tabla.

    Figura 15: Tabla de clasificacin de las barras segn su fluencia

    Varillas o barras corrugadas

    La superficie de una varilla corrugada esta provista de salientes llamadas corrugaciones

    las mismas que evitan el movimiento longitudinal entre la varilla y ayuda a una mejor

    adherencia con el concreto.

    ESTANDARIZACIN DE LAS BARRAS ESTRUCTURALES EN ECUADOR

    La caractersticas y dimetro de las barras de acero estn normalizadas segn las normas

    de cada pas como en Ecuador segn la norma INEN 2167 las varillas con resalte de

    41,2 daN/mm2 (42 kgf/mm

    2) .

    Figura 16: Caractersticas fsicas de la varilla con resaltes para hormigo (INEN 2167)

  • 13

    Figura 17 Especificaciones mecnicas segn la norma ecuatoriana

    Los valores de la resistencia a la traccin, lmite de fluencia y el alargamiento

    porcentual de las varillas a las que se refiere esta norma deben cumplir con los

    requisitos establecidos en la tabla 2.

    MALLAS ELECTROSOLDADAS

    Estas mallas se componen de barras de acero negro o inoxidable, lisas o corrugadas con

    un dimetro de 8, 10 y 12 mm soldadas entre ellas en forma de recuadros rectangulares

    de 15 a 50 cm, se las suelda en cada una de sus intersecciones. Gracias a su mayor

    resistencia permite utilizar una menor cantidad de acero. A diferencia de los otros

    sistemas tradicionales la malla electrosoldada llega lista para ser instalada.

    Figura 18: Malla electrosoldada

    Aplicaciones y usos

    Malla electrosoldada en rollos.- es utilizada en el refuerzo de tneles, como malla para

    shotcrete y malla de temperatura para la construccin.

    Mallas electrosoldadas en planchas.- Remplaza a las mallas de fierro tradicional.

    Malla electrosoldada en acero trefilado.- se ha convertido en un producto

    indispensable para la construccin para el reforzamiento del concreto armado, teniendo

    una larga darabilidad. Esta nos ayuda a dar resistencia a la losa nervada con la ayuda del

    hormigo y la losa colaborante como veremos a continuacin.

  • 14

    Figura 19: Malla electrosoldad

    COSTO DE VARILLAS DE 8

    Descripcin Valor por unidad Fecha

    Varillas de 8 4,17 2008

    PLACAS DE ACERO

    Steel deck o losa colaborante

    Este material ha sido muy utilizado en losas de entrepisos debido a las ventajas que nos

    brinda al momento de ser construido todo tipo de edificios. Este sistema corresponde

    una estructura mixta horizontal en donde interviene la colaboracin del acero y el

    hormign. Se los suele conocer tambin por el nombre de losa colaborante o encofrado

    colaborante. Este sistema se compone de una chapa de acero nervada inferior apoyada

    en una viga la cual permite recibir el hormigo que ser vertido en la losa. Esta chapa

    nervada actuar como un encofrado perdido (modelo que da forma al hormigo y le da

    ciertas propiedades) y quedara adherida al conjunto. Este sistema se completa con una

    malla de refuerzo de acero, el cual permite repartir las cargas y absorber los esfuerzos

    de retraccin. El resultado de esta configuracin es una losa nervada unidireccional lo

    cual nos da una muy eficiente solucin para la construccin de entrepisos.

    Figura 20 Losa nervada

  • 15

    Y por ltimo para que se pueda tener una buena trabajabilidad del material, el Steel

    deck debe asegurar con una buena conexin y continuidad el plano de la losa y las

    vigas que la soportan. Para ello, se debe instalar conectores cortantes entre las vigas y el

    hormign. Estos conectores por lo general son pernos de alta resistencia cuyas

    caractersticas se determinan en el clculo estructural.

    Figura 21: Partes de la losa nervada

    Produccin

    Existen algunos perfiles de las nervaduras de chapas de Steel deck, las mismas que dan

    diferentes soluciones y servicios segn su diseo y espesor. En sgeneral se usan bobinas

    chapas de acero estructural galvanizado en caliente las cuales son sometidas a un

    proceso de conformado en fro que le da su forma segn el diseo previsto.

    Figura 22: Perfil de las placas colaborantes

    Ventajas de su uso

    - Menor peso

    - El diseo nos da un ahorro de energa debido a su geometra

    - Facilidad de transporte

  • 16

    - Rapidez de montaje

    - Seguridad y facilidad de instalacin

    - Reduce la utilizacin de alzaprismas

    - Reduce encofrados de losas

    - Reduccin de plazos de construccin

    NORMATIVA ECUATORIANA

    Segn la norma INEN 114 las planchas de acero podrn ser de calidad comercial,

    calidad estructural o calidad soldable, en este caso para las placas colaborantes de acero

    se tomara como referencia a las planchas de calidad estructural y soldable.

    Fsicos

    Las dimensiones de las planchas de acero a las que se refieren esta norma, estarn de

    acuerdo a lo especificado por el comprador.

    Mecnicos

    Los valores de la resistencia a la traccin, lmite de fluencia y alargamiento de las

    planchas delgadas de acero al carbono de calidad estructural, estn indicados en la tabla

    Figura 23: Tabla de propiedades mecnicas

    INNOVACIONES EN EL DISEO SISMICO DE ESTRUCTURAS DE ACERO

    Innovaciones con marcos de momento

    1) Marcos con conexiones postensadas (PT)

    Esta innovacin consistente en la utilizacin de cables de acero para postensar la viga a

    la columna y de esa forma dar una conexin de momento.

  • 17

    Figura 24: Configuracin de momento

    Este sistema tiene dos objetivos principales el primero es conseguir que la estructura

    despus de haber sido sometido a un terremoto vuelva a su posicin original osea que

    no presente deformaciones laterales permanentes. Y el segundo es enviar el dao que

    recibir, a ngulos u otros elementos de sacrificio que provean la disipacin de energa.

    Estas dos caracterstica ayudan a mantener al edificio estable ante la presencia de

    sismos de mediana a alta escala, excepto las zonas de sacrificio las cuales solo sern

    remplazadas sin interrumpir el funcionamiento del edificio.

    El diseo de los cables se hace considerando los estados limite o de fallas posibles. Ya

    que los cables de acero no poseen gran ductilidad, la recomendacin para este tipo

    conexiones es establecida por ciertas secuencias de estado las cuales son:

    Descompresin: es el instante en el que se ejerce el momento que provoca el sismo

    supera el nivel de pretensin aplicado inicialmente a la conexin y esta empieza a

    abrirse.

    Figura 25: conexiones en la viga-columna

    Fluencia de elementos secundarios: es cuando los elementos encargados de disipar

    energa empiezan a fluir.

    Fluencia de la viga: es cuando la viga empieza a desarrollar plastificacin significativa.

    Fluencia de los cables: es cuando los cables alcanzan su tensin de fluencia.

    Inicialmente esta conexin se comporta como una unin rgida hasta que alcanza su

    punto de descompresin en donde esta conexin se abre y su rigidez se reduce a la

    rigidez proporcionada por los cables. Cuando el momento aumenta los cables llegan al

  • 18

    punto en que los elementos secundarios alcanzan la fluencia con lo que las conexiones

    empiezan a disipar energa. Cuando la conexin entra en su estado de descarga es decir

    cuando su solicitacin deja de actuar y como sta es elstica, la tensin de los cables se

    encarga de cerrar la conexin nuevamente para que la estructura vuelva a su estado

    original.

    Uno de los problemas que presenta la utilizacin de este sistema tiene que ver con la

    necesidad de permitir la expansin a nivel de las vigas, que ocurre cuando las

    conexiones se abren luego de la descompresin. Esta expansin requiere de un diseo

    especial de la unin entre el diagrama de piso, las columnas y las vigas que resisten las

    cargas laterales por lo que toca utilizar elementos colectores especiales y retirar el

    diagrama de las vigas potenzadas.

    Otro problema tiene que ver con la corrosin de los cables y como protegerlos

    efectivamente de incendios.

    2) Marcos con vigas de seccin reducidas (RBS)

    Las caractersticas de este sistema es que porciones de las alas de la viga son removidas

    en la regin adyacente a la conexin viga columna. La razn por la cual se reduce la

    seccin es de tener una conexin viga-columna ms resistente que la viga de manera

    que las deformaciones plsticas solo afecten a la seccin reducida de la viga. Esta

    seccin reducida limita las tensiones en la regin menos dctil osea en los cercano de la

    conexin viga columna.

    La reduccin de la viga puede ser variable, en el caso de que sea variable, se desea

    tener deformaciones plsticas a lo largo de toda la seccin reducida.

    El uso de vigas de seccin reducida, resulta en una pequea disminucin de la rigidez

    lateral del marco, pero da un gran aumento de la ductilidad del sistema

    El uso de vigas de seccin reducida es un mtodo alternativo al de reforzar la conexin

    de momento, de manera de reducir los niveles de tensiones en la zona de la conexin e

    inducir deformaciones inelsticas en la viga. El reforzamiento de la conexin aumenta

    el costo de sta dando adems nuevos problemas

    Figura 26: Vigas de seccin reducida

  • 19

    CONCLUSIONES

    1.- El porcentaje de carbono que se encuentre en la aleacin del acero tambin

    interviene en las propiedades mecnicas que adquiere este.

    2.- El mdulo de elasticidad o mdulo de Young, para el clculo y diseo de estructuras

    de acero en el rango elstico toma por convencin el valor: E= 210.000MPa

    3.- En el hormigo armado, la reserva entre el esfuerzo de fluencia y el de rotura no es

    utilizada directamente en el diseo, debido a las grandes deformaciones que se requiere

    para alcanzar ese esfuerzo mayor, por lo que se utiliza como elemento de diseo

    exclusivamente al esfuerzo de fluencia.

    4.- Una medida confiable de la resistencia al impacto del acero se puede obtener a travs

    de la tenacidad la misma que se la obtiene encontrado el valor del rea bajo la curva o

    un valor aproximado con el nmero de mrito.

    5.- En hormigones presforzados (creacin intencional de esfuerzos permanentes en la

    estructura con el propsito de mejorar su resistencia en condiciones de servicio) se

    utilizan aceros de alta resistencia.

    6.- Los aceros de alta resistencia y baja aleacin no se deterioran tanto como los aceros

    al carbono y el xido que forman se convierte en un recubrimiento protector para

    prevenir un mayor deterioro.

    7.- En el acero, el mdulo de elasticidad, el esfuerzo de fluencia y el esfuerzo de tensin

    son reducidos cuando se incrementa la temperatura

    8.- Los aceros estructurales hoy en da cuentan con un esfuerzo de fluencia desde

    1.687.37 hasta 7.030.70 Kg/cm2

    9.- Las innovaciones hechas con el acero estructura son de mucho inters puesto que

    estas ayudaras a una estructura a tener ms resistencia ante sismo y por lo tanto ayudara

    a prevenir la prdida de vidas humanas.

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  • 20

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    INEN 2167. Ecuador.

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