1. PROYECTOS DE ACERO 1 ACERO ESTRUCTURAL-MIEMBROS DE UNION ING. WILLIAM LOPEZ

2. ACERO ESTRUCTURALintroducción En esta guía se va a estudiar el efecto que las Fuerzas Externas pueden ejercer sobres los perfiles estructurales hechos de acero, y mediante los conocimientos de Resistencia de los Materiales, Estática y la Teoría de Estructuras podremos determinar la seguridad de las estructuras construidas con dicho material, y en ese sentido estudiar su capacidad de resistir tracción, compresión, flexión, corte, torsión, etc. y determinar la magnitud de las deformaciones que pueda sufrir en caso de carga. 2 ING. WILLIAM LOPEZ

3. ACERO ESTRUCTURALintroducción Si representamos el esfuerzo simple (Tracción y Compresión) y sabemos que el máximo efecto de una fuerza es el aplicado a la sección perpendicular a dicha fuerza, entonces podemos decir: f = P/A (representa el esfuerzo promedio) y para que pueda ser considerado “uniforme” la R (Resultante) de las fuerzas debe pasar por el centro de gravedad de la sección. Este tipo de esfuerzo se le conoce como ESFUERZO AXIAL. 3 ING. WILLIAM LOPEZ

4. ACERO ESTRUCTURALintroducción Luego que ocurre con ese ESFUERZO AXIAL cuando es tracción, simplemente produce alargamiento y acortamiento cuando es compresión. El caso contrario a este esfuerzo es el ESFUERZO CORTANTE, conocido también como esfuerzo tangencial y ocurre a todo lo largo de la sección que resiste las cargas aplicadas. Algunos ejemplos de ellos se observan en las figuras a continuación. 4 ING. WILLIAM LOPEZ

5. ACERO ESTRUCTURALintroducción 5 P a) El remache debe resistir “Corte Sencillo” (El cizallamiento ocurre en la sección del remache entre las dos planchas) P P b) El pasador debe resistir “corte doble” (hay dos secciones disponibles para resistir la fuerza de corte) P ING. WILLIAM LOPEZ

6. ACERO ESTRUCTURALintroducción 6 P c) La Barra circular punzona la chapa, siendo el área resistente similar al borde de una moneda ING. WILLIAM LOPEZ

7. ACERO ESTRUCTURALintroducción Para hacer el calculo de una estructura no basta solo con tomar en cuenta la resistencia del material sino también su rigidez. Si consideramos el caso de una barra de acero sometida a una fuerza de tracción en una maquina de ensayos 7 P P Si se mide la carga y el alargamiento en una longitud L, se puede hacer un grafico en el cual las “ordenadas” sean la “fuerza” y las abscisas representen el alargamiento o la elongación. ING. WILLIAM LOPEZ

8. ACERO ESTRUCTURALintroducción 8 Esfuerzo de Rotura Real Resistencia Ultima Limite Elástico Esfuerzo f=P/A Punto Cedente Esfuerzo de Rotura Nominal (Aparente) Limite de proporcionalidad Diagrama Esfuerzo-Deformación para el Acero Estructural Deformación ε=δ/L ING. WILLIAM LOPEZ

11. Punto Cedente: en el cual ocurre un considerable alargamiento sin un aumento de la carga(Es decir el material cede). Esto es típico solo del acero estructural.

12. Esfuerzo Ultimo: el punto mas alto y ocurre justo antes de la rotura o falla del material.

13. Esfuerzo de Rotura: es el esfuerzo existente al fallar el material. La carga de rotura se distribuye en un área muy pequeña.10 ING. WILLIAM LOPEZ

19. Pernos

20. Pasadores

21. Soldadura

22. Epoxi (Opcional)14 ING. WILLIAM LOPEZ

23. ACERO ESTRUCTURALmiembros Uniones por medio de Remaches, Pernos y Pasadores: Similitudes: Los elementos conectores pasan a través de perforaciones. Los conectores trabajan a corte. Diferencias: Los remaches en caliente, al enfriarse se contraen y producen una compresión entre las planchas conectadas lo cual genera fricción. Los remaches en frio al golpearlos también generan fricción. Los pernos pueden ser de dos tipos: Pernos ajustados que llenan totalmente el orificio, aplicándoles un torque conocido. Pernos corrientes actuando en huecos sobredimensionados (Uniones provisionales). Pasadores de Unión: son usados donde se requiera una articulación o se desea realizar una conexión muy rápida. 15 ING. WILLIAM LOPEZ

24. ACERO ESTRUCTURALmiembros- hipótesis de cálculos Hipótesis asumida para el calculo de Remaches, Pernos Ajustados: No se considera la fricción causada por la contracción de los remaches (pernos). Todos los remaches (pernos) reciben igual carga. Los remaches y pernos llenan totalmente el hueco. El esfuerzo a tracción en las planchas conectadas se distribuye uniformemente en la sección neta de la misma. No se descuentan los orificios para calcular el área efectiva de los elementos que trabajan a compresión 16 ING. WILLIAM LOPEZ

25. ACERO ESTRUCTURALmiembros- tipos de juntas Existen básicamente dos tipos de Junta: Junta de Solape: o sea por superposición de las propias planchas que se desea conectar. Junta a tope, en cuyo caso las planchas a unir se colocan una frente a la otra y se recubren con una o dos planchas para poderlas unir, estas ultimas suelen ser llamadas cubrejuntas. 17 ING. WILLIAM LOPEZ

26. ACERO ESTRUCTURALmiembros- tipos de fallas Hay cuatro (04) formas en que una Junta con remaches o pernos puede fallar: Por corte del remache o perno: 18 Ps Ps d Ps = As*fs = (π*d2/4)*fs ING. WILLIAM LOPEZ

27. ACERO ESTRUCTURALmiembros- tipos de fallas 2.- Por desgarramiento de la plancha principal: ocurre en una sección que pasa por el hueco hecho para el paso del remache (sección neta) 19 t Pt Pt Pt Pt b d Pt = At*ft = (b-d)*t*ft ING. WILLIAM LOPEZ

28. ACERO ESTRUCTURALmiembros- tipos de fallas 3.- Por falla de apoyo (presión de asiento): ocurre un desplazamiento relativo de las dos planchas por el agrandamiento o deformación permanente del hueco, causada por una excesiva presión de asiento. 20 t Pb Pb Pb Pb b d Pb = Ab*fb = (t*d)*fb ING. WILLIAM LOPEZ

29. ACERO ESTRUCTURALmiembros- tipos de fallas 4.- Por ser muy poca la distancia de borde: es decir la distancia desde el primer hueco hasta el borde de la plancha es muy corta. 21 t Pdb Pdb e Pdb Pdb b d Pdb= Adb*fs= 2*e*t*fs ING. WILLIAM LOPEZ

31. “Specification for the Design, Fabrication and Erection of Structural Steel for Buildings” del American Institute of Steel Construction (AISC).

32. “Strength of Materials” (Resistencia de Materiales) de Ferdinand L. Singer.22 ING. WILLIAM LOPEZ