Diseño de estructuras de acero.pptx

8/12/2019 Diseo de estructuras de acero.pptx

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ING. JORGE ADAN URIBE MEDINA

MARTES 12:00 14:00 HRS (U-11)JUEVES 12:00 14:00 HRS (Y-06)

VIERNES 19:00 20:00 HRS (Y-14)


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Disear y revisar elementos estructurales deacero, sujetos a diferentes tipos de

solicitaciones, de acuerdo a la normatividadvigente


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Conceptos Generales

Elementos en Tensin y Compresin Diseo de Vigas

Diseo de Columnas

Diseo de Conexiones

Aplicacin a Proyectos


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Diseo de Estructuras de Acero, 5ta EdicinMcGraw Hill, Csernak

Editorial: Alfaomega

Steel Structures, Design and Behavior4th editionCharles G. Salmon, John E. JohnsonEditorial: HarperCollins College Publishers


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Manual of Steel Construction LRFD(Load and Resistance factor design)


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CONCEPTO PORCENTAJE

ASISTENCIATAREAS Y TRABAJOSEVALUACION ESCRITA

20%30%50%

ASISTENCIA MINIMA TOTAL DEL CURSO ------------------- 80%

FALTA ORTIGRFICA ---------------------------------------------- - 5%

** Regulas y Extras


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EL ACERO ESTRUCTURAL:

VENTAJAS

ALTA RESISTENCIA: Peso relativamente bajo enla relacin resistencia/unidad de peso.


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UNIFORMIDAD:Las caractersticas no cambiansignificativamente con el tiempo, como elconcreto reforzado.


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ELASTICIDAD:La Lay de Hooke define demanera aceptable su comportamiento hasta

esfuerzos bastante altos.


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Los momentos de inercia pueden calcularseexactamente, mientras que en el concreto son

relativamente imprecisos.


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DURABILIDAD:Si se tiene un mantenimientoadecuado durarn indefinidamente.

28 de enero de 1887


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DUCTILIDAD: Soporta grandes deformacionessin fallar bajo esfuerzos de tensin altos.


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TENACIDAD: Poseen resistencia y ductilidad.Un miembro cargado que presenta grandes

deformaciones aun es capaz de resistir fuerzas.propiedad para absorber energa en grandescantidades


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AMPLIACIONES A ESTRUCTURAS EXISTENTES:


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VARIABILIDAD EN TIPOS DE CONEXIN:


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DESVENTAJASCORROSIN: Deben pintarse peridicamente,

se unas el cobre como agente anticorrosivo.


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COSTO DE LA PROTECCIN CONTRA FUEGO:


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COSTO DE LA PROTECCIN CONTRA FUEGO:


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FATIGA: Su resistencia se puede reducir si sesomete a un gran nmero de inversiones ensentido del esfuerzo o un gran nmero de

cambios en la magnitud del esfuerzo de tensin


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FRACTURA FRGIL: Puede perder su ductilidaden lugares de concentracin de esfuerzos, ascomo por bajas temperaturas.


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ACERO ESTRUCTURAL: tipos de acero que puedenutilizarse en estructuras diseadas de acuerdo conlas Especificaciones del:

*Instituto Mexicano de la Construccin en Acero(Especificaciones IMCA-2003)

*RCDF(NTC-RDF-2004)

*Specification for Structural Steel Buildings delAmerican Institute of Steel Construction(Especificaciones AISC 2005)


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Consiste de los siguientes elementos:

AnclasContraventeos y puntales

ArmadurasBasesColumnasConectores de cortanteEstructuras de soporte de tuberas

TransportadoresLargueros y polinesMarquesinasMonorrielesPiezas de apoyo


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TirantesPndolas y colgantesTornillos de alta resistenciaVigas

Trabes.


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Aceros estructurales laminados en caliente, seproducen en forma de placas, barras y perfiles

de diversas formas


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VIGA IPR ( W )


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VIGA IPS ( S )


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VIGA IPM ( M )


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CANAL(American Standard)


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Ts Estructurales(cortadas de perfiles W)


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Dobles ngulos(de piernas iguales)


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Secciones Combinadas(W y Canal)


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Tubo Estructural(PIPE)


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Tubo Estructural(SQUARE, PTR)


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Barras(Cuadrados y redondos)


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CLASIFICACIN DE ACERO POR SU COMPOSICIN QUMICA:

Acero al carbono:Se trata del tipo bsico de acero que contiene menos del 3% deelementos que no son hierro ni carbono.

Acero de alto carbono:El Acero al carbono que contiene mas de 0.5% de carbono.

Acero de bajo carbono:Acero al carbono que contiene menos de 0.3% de carbono.

Acero de mediano carbono: Acero al carbono que contiene entre 0.3 y 0.5% decarbono.

Acero de aleacin: Acero que contiene otro metal que fue aadido intencionalmentecon el fin de mejorar ciertas propiedades del metal.

Acero inoxidable:Tipo de acero que contiene mas del 15% de cromo y demuestraexcelente resistencia a la corrosin.


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CLASIFICACIN DEL ACERO POR SU CONTENIDO DE CARBONO:

Aceros Extrasuaves: el contenido de carbono varia entre el 0.1 y el 0.2 %

Aceros suaves: El contenido de carbono esta entre el 0.2 y 0.3 %

Aceros semisuaves:El contenido de carbono oscila entre 0.3 y el 0.4 %

Aceros semiduros: El carbono esta presente entre 0.4 y 0.5 %

Aceros duros: la presencia de carbono varia entre 0.5 y 0.6 %

Aceros extraduros:El contenido de carbono que presentan esta entre el0.6 y el 0.7 %


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Si una pieza de acero estructural se somete auna fuerza de tensin, sta comenzar a

alargarse, y este incremento ser lineal dentrode ciertos lmites.


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Aproximadamente a de su resistencia ltimael alargamiento ser mas pronunciado, masrpidamente aun sin incremento de carga.

El valor ms alto donde aun se cumple la Ley deHooke es el Lmite de proporcionalidad.

El mayor esfuerzo que puede resistir sindeformarse permanentemente se llama lmiteelstico.


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El esfuerzo en el que se presenta un incrementobrusco del alargamiento sin incremento de

fuerza se llamafluencia.

El esfuerzo de fluenciaes de gran importanciapara el proyectista ya que muchos mtodos de

diseo se basan en este valor.


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Despus de deformarse plsticamente se entraen la zona de endurecimiento por deformacin.

Diagrama de -de un acero dulce o con bajo contenido de carbono


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.

Curvas -para varios grados de acero


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*El acero es una aleacin de hierro (casi 98%) y carbono,silicio, manganeso, azufre, fsforo y otros elementos.

Si se aumenta demasiado la cantidad de carbono en elacero, se hace mas resistente, pero menos dctil.

Curvas -para un acero frgil


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AISC(American Institute of Steel Conctruccin)

ASSHTO(American Association of State Highway and Transportation

Officials)

*Casi todos los departamentos municipales y estatales hanadoptado el AISC y casi todos los departamentos de carreterasy transportes el ASSHTO


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CARGAS MUERTAS: De magnitud constante y permanecen fijas en unmismo lugar. Son el peso propio de la estructura y otras cargas permanentesunidas a ella.

Los pesos de muchos materiales se dan en la parte 17 del manual del Acero.(Tablas C3-1 y C3-2 de ASCE* 7-10)

TABLA 2.1 (pgina 42)

*American Society of Civil Engineers


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CARGAS VIVAS: Pueden cambiar de lugar y magnitud. Son causadascuando una estructura se ocupa, se usa y se mantiene.

Los camiones, gente y gras, se denominan cargas mviles.

Las cargas de piso son consideradas en la tabla 2.2 de ASCE 7-10. Como encaso de que no se especifique en el cdigo local.


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CARGAS AMBIENTALES: Son causadas por le medio ambiente cercano.Son lluvia, viento, nieve, cambios de temperatura y los sismos.


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El trmino resistencia nominal se usa para la resistenciaterica de un miembro, sin aplicarse factores de seguridad (s)o de resistencia(s)

A las cargas individuales esperadas (carga muerta, viva, viento,nieve, etc.) se les llama carga de servicio o de trabajo y sea elLRFD o el ASD se obtienen de la misma manera.


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1. = 1.4

2. = 1.2 + 1.6 + 0.5(Lr o S o R)

3. = 1.2 + 1.6 + (0.5 0.8 )

4. = 1.2 + 1.3 + 1.0 + 0.5

5. = 1.2 1.0 + 0.5 + 0.2

6.

= 1.2 + 1.6 + (1.0 0.8 )7. = 1.2 1.0 + 1.0 + 0.2

8. = 0.9 (1.3 1.0 )


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1. 2. + 3. + 4. + 0.75 + 0.75 5. + 0.6 0.7 6. (a) + 0.75 + 0.75 0.6 + 0.75

(b) + 0.75 + 0.75 0.7 + 0.75()7. 0.6 + 0.6

8. 0.6 + 0.7


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Donde:

U = Carga Factorizada o de Diseo

D = Carga Muerta

L = Carga Viva

Lr = Carga Viva del Techo

S = Carga de Nieve

R = Carga Nominal debida a la precipitacin pluvial o

hielo iniciales, independiente de encharcamiento

W = Carga de Viento

E = Carga de Sismo


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Observe que con una carga de 80 lb/pie se aadi el factorde carga 0.5 a las combinaciones 3, 4 y 5.


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Determine la carga que va a usarse para el sistema de techomostrado con perfiles W16X40 separadas a 9 pies entrecentros, donde D = 400 lb/pie, Lr o S o R = 270 lb/pie y W = 300lb/pie. Suponga que el viento puede ser mas o menos.


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Los elementos a tensin pueden fallar porfractura en la seccin neta de los agujeros desus conexiones.


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Para fractura por tensin en la seccin netaproducto de los agujeros de tornillos o remaches:

=

= Resistencia de diseo para LRFD donde =0.75

=

Resistencia permisible para ASD donde =2.00


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DONDE:

Fy = Esfuerzo mnimo de fluenciaFu = Esfuerzo ltimoAg = rea Bruta del elementoAe = rea neta efectiva del elemento

An = rea neta real del elemento


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rea bruta de la seccin transversal menos losagujeros, ranuras o muescas en ella

Generalmente es necesario restar un rea un poco mayor a la

nominal del agujero (holgura). Normalmente perforamos 1/16in o 1/8 in mayor que el dimetro nominal del tornillo.


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Ejemplo 1.-Calcule el rea neta de la conexinapernada de placa, mostrada.

=3

8 8 2

3

4 +

1

8

3

8 = 2.34


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Las conexiones deben disearse de tal modo que notengan excentricidad, sin embargo, eso solo ocurre enmiembros simtricos.

Por ello se pide como mnimo que coincidan las lneasde gramil simtricamente.


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La falla puede generarse de manera escalonada enagujeros que se encuentran alternados. A diferenciade lo mostrado en el ejemplo anterior.

Para tomar en cuenta la combinacin de efectoscortantes de la diagonal en zigzag se considera la

frmula:


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Ejemplo.- Determine el rea neta de la placa de inde espesor mostrada utilizando AISC. Los agujeros sepunzonaron para tornillos de in.


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= 111

2 2

7

8

1

2 = 4.63

= 111

2 3

7

8

1

2 +

3

4 3

1

2 = 4.56

= 111

2 2

7

8

1

2 +

3

4 6

1

2 = 4.81

Por lo que el rea crtica para este caso es la que pasa por el camino ABCEF


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EJERCICIO: Determine el rea neta de la seccin transversalmostrada. Los agujeros de los tornillos son de in.

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