IntroAcero Zavala (2)

Universidad Nacional de Ingeniera Facultad de Ingeniera Civil

Dr. Ing. Carlos ZavalaProfesor de Diseo en Acero & Madera

DAE-FIC-UNI

INTRODUCCIN A LAS ESTRUCTURAS DE ACERO


Tpicos a Tratar

El Acero Estructural

Proceso de fabricacin

Principales tipos de elementos

Tipos de estructuras

Estructuras mas usadas

Estructuras Monumentales

Puentes


El acero Estructural

Material se produce por la refinacin del mineral del hierro y metales de desecho, junto con carbono y oxigeno, en hornos de alta temperatura que producen grandes masas de hierro (arrabio). El arrabio se refina para remover el exceso de carbono e impurezas a travs de la aleacin con otros metales como cromo, nkel, manganeso, molibdeno, fsforo, slice, azufre, titanio,columbio y vanadio. As se logran las caractersticas deseadas de resistencia ductilidad, soldabilidad y resistencia a la corrosin.

ACEROS ESTRUCTURALES MODERNOS

Propiedadesdel acero

Composicinqumica

Variacin en el contenido de carbono

Adicin de otros elementosSi, Ni, Mn, Cu

Acero aleado

PropiedadesEstructuralesSoldabilidadResistenciaDurezaDuctilidad

Tratamientos trmicos

Templado

Revenido

Endurecimiento del metal de manera profunda obtenido al calentarlo y enfriarlo rpidamente al sumergirlo en un lquido froCalentamiento del metal a temperaturas elevadas prolongando su enfriamiento para que al efectuarse lentamente no engendre tensiones internas.

Procesos mecnicos

Proceso de laminado

Estiramiento trmico


Diagrama de Flujo de la Fabricacin del Acero Estructural


ACEROS ESTRUCTURALES MAS USADOS


ACERO A-36Fy = 36 ksiFu = 58 ksiE= 29000 ksi

58

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA TRACCIN DEL ACERO


PRODUCTOS DEL ACERO

FORMADOSEN CALIENTE(ROLADO)

FORMADOSAL FRIO(DOBLADO)


Doblado de bobinas


PRODUCTOS DEL ACERO

Rolado: Proceso en el cual las secciones se forman en caliente a travs de pasar por rolas dando la forma del perfil

Doblado: Se forman a partir de las bobinas de acero de espesor delgado (0.5 mm 4 mm.)

Soldados: Se forman por soldadura de planchas

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VENTAJASEl acero estructural, a pesar de su elevado costo, es el material idealpara construccin, especialmente para estructuras ubicadas en zonas ssmicas, por las ventajas que a continuacin se indican:

Material homogneo

Ductilidad: Propiedad para soportar grandes deformaciones sin fallar al someterse a grandes esfuerzos de traccin. Sus grandes deflexiones ofrecen evidencia visible de la inminente falla.Tenacidad: Posee resistencia y ductilidad. Es la propiedad que le permite absorber energa en grandes cantidades sin fracturarse.Resistencia a la fatiga: Esta propiedad le permite soportar muchos ciclos de carga y descarga, o bien, de tensin o compresin.Durabilidad: Con un mantenimiento adecuado su vida til puede prolongarse casi indefinidamente.Soldabilidad: Esta propiedad le permite ser unido a otro elemento de su misma especie lo cual representa una gran ventaja como material de construccin.

Alta resistencia: Gran relacin de resistencia y rigidez por unidad de volumen.

PesoLa estructura metlica pesa considerablemente menos que una estructura de concreto para la misma geometra y cargas.Propiedad muy til en la construccin de edificios muy altos con malas condiciones para su cimentacin.

Fuerzas ssmicas proporcionalmente menoresLa fuerzas ssmicas que actan en la estructura de un edificio se determinan multiplicando la masa por su aceleracin de respuesta. Mientras ms pequea sea la masa del inmueble (carga muerta) menor ser la vulnerabilidad al dao por sismos.

Versatilidad arquitectnicaMayores espacios rentablesFlexibilidad en el diseoCaractersticas estticas especiales

Gran eficiencia constructivaGran parte del proceso se lleva a cabo en el taller de fabricacin y un porcentaje menor del trabajo directamente en campo.

Ampliacin de estructuras existentes

Economa en los acabadosLos peraltes de vigas, trabes y armaduras de los marcos rgidosson menores que en una estructura de concreto, logrando con esto un ahorro en revestimiento de muros, fachadas y acabados en general.

Rapidez constructivaMientras en el lugar de la obra se est construyendo la cimentacin, al mismo tiempo en el taller se fabrica la estructura.Se minimiza la influencia de las condiciones metereolgicas en la calidad de la construccin debido al trabajo de prefabricado hecho en planta bajo un ambiente controlado.

Propiedades diversasFacilidad de ensamble a travs de varios tipos de conexiones.Capacidad para laminarse en una gran cantidad de tamaos y formas.

Una estructura de acero puede adaptarse con relativa facilidad a los cambios arquitectnicos, modificacin de pisos, ampliaciones, reforzamientos, etc.

DESVENTAJASCosto de la estructuraUna estructura metlica requiere adems del acero estructural otros materiales o insumos complementarios como soldadura, pernos y pintura.En el Per la mano de obra es barata y el material es caro.La diferencia de costo entre las diferentes calidades de acero estructural son significativas.

Costo de mantenimientoLa mayor parte de los aceros son susceptibles a la corrosin por lo que deben pintarse peridicamente. Se requiere proteger la estructura durante el proceso de construccin.

Costo de la proteccin contra fuegoLa proteccin de estructuras de acero contra fuego es cara y en ocasiones puede representar hasta un 5% del costo de la fabricacinde la estructura.

VibracinEste aspecto es parte de un buen diseo sin embargo, adems de satisfacer las condiciones de seguridad se necesita cumplir con requisitos de servicio, funcionamiento y confort.


Que podemos disear y construir con acero?

Puentes Viviendas Coliseos



Edificios Edificios Industriales



Cubiertas de gran luz (membranas)


Galpones




Aeropuertos (Aeropuerto de Calgary Canad)


Estructuras de mayor fabricacin

Aporticados para locales comerciales

Reticulados para aviacin



Aporticados industrialesViviendas para campamentos



Coliseos (Coliseo de la Punta)


Jos Carlos Maritegui 1894-1930(Fundador de la Revista Amauta 1926)


Plaza de Toros de Chacra Ros 1948 Coliseo Amauta 1968

Estructuras monumentales


Coliseo Amauta 1968 Modelo de la Cubierta

Msc. Ing. Luis Zapata




Estadio Olmpico de Beijing 2008

Sistemas Armados



ESTADIO ALLIANZ ARENA



UBICACIONEl Allianz Arenase ubica en el

barrio de

Frttmaning, al

norte de Mnich,

en el estado

federado de

Baviera,

Alemania.



DIMENSIONES:

258 metros de

longitud, 227 metros

de anchura y 50

metros de altura.


Su estructura es una Armadura de tipo Pratt


CONEXIN

Empernadas

CARACTERISTICAS

Fcil de instalar y el

material usado (acero)

lo hace ligera


Aeropuerto Charles D Gould

Paris, Francia


Usos

Terminal de aviones y pasajeros



Elementos

Retcula Modular



Esfuerzos



Uniones y soportes



Puentes de arco


Tipos de puente de arco Arco bajo tablero

Arco sobre tablero


Puente del puerto de Sydney


TRABAJO DE ESTRUCTURAS


ESTRUCTURA TIJERAL



CONCLUSIONES Se ha presentado una introduccin a las posibilidades constructivas del

material acero estructural y sus usos mas frecuentes.

Las estructuras de mayor uso deben ser armadas bajo un sistema estructuralque utilice perfiles pequeos debido a las limitaciones de nuestra industria.

Se mostraron diversos ejemplos de configuraciones estructurales entre ellasalgunas muy simples y otras monumentales.

El diseo de los elementos de acero se basa en el diagnsticos de las fuerzasy requerimientos de seccin que debern de cubrir las demandas de cargas

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