Los Elementos Estructurales Fundamentales en Marcos
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Los elementos estructurales fundamentales son :
1. Las vigas de directriz recta, que trabajan fundamentalmente a flexión
2. Los pilares, que trabajan fundamentalmente a compresión.
Es importante no perder de vista la importancia que tienen otros dos elementos:
La cimentación
El terreno, a que si fallan por alg!n motivo no se consigue el objetivo final de una estructura que
es fundamentalmente: traspasar las cargas de la construcción, de la que forma parte, al terreno.
"na tipolog#a de viga mu frecuente es :
La viga continua.
$onsta de unos apoos intermedios.
Los espacios entre pilares los denominamos vanos, que pueden ser:
Extremos
%ntermedios
$entral.
Una viga simplemerte apoyada en dos columnas ro puede resistir fuerzas laterales ameros que esté apuntalada.
Si los nodos que conectan las columnas y la viga pueden resistir tanto fuerzas comomomentos, entonces el ensamblado se convierte en un marco rígido. Las cargasaplicadas producen fuerzas axiales, de exin y cortantes en todos los miembrosdel marco debido a que los nodos rígidos impiden que los extremos de los miembrosgiren libremente. !dem"s, las cargas verticales #acen que un marco rígidodesarrolle empu$es #orizontales en la base.
Un marco rigido es est"ticamente indeterminado y es rígido solamente en su plano.
% Un marco &$o es un marco rígido conectado a sus apoyos medianteempotramientos. Un marco &$o es m"s resistente a la deexin que un marcoarticulado, pero también es m"s sensible a los asentamientos de los apoyos y a laexpansin y contraccin térmicas. 1*% Un marco articulado es un marco rígido conectado a sus apoyos con pasadores.Los pasadores evitan que se desarrollen esfuerzos de exin elevados al permitir
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que el marco gire como una unidad cuando se deforma por los asentamientos de losapoyos y que se exione ligeramente cuando se le somete a esfuerzos por cambiosde temperatura. 2*% 'l marco de tres articulaciones es un ensamblado estructural de dos seccionesrígidas conectadas entre sí y con sus apoyos con pasadores. !un cuando es m"s
sensible a la deexin que el marco &$o o el marco articulado, el marco de tresarticulaciones se ve menos afectado por los asentamientos en los apoyos y losesfuerzos térmicos. Las tres articulaciones también permiten que el marco seanalice como una estructura est"ticamente determinada. 3*
Si se rellena el plano de&nido por dos columnas y una viga se convierte en un murode carga que act(a como una columna larga y delgada que transmite fuerzas decompresin al piso. Los muros de carga son muy efectivos para cargas coplanaresuniformemente distribuidas, pero son muy vulnerables a las fuerzas perpendicularesa sus planos. )ara la estabilidad lateral, los muros de carga dependen denervaduras con pilastras, muros cruzados, marcos rígidos transversales o losas#orizontales. 4*
*ualquier vano en un muro de carga debilita su integridad estructural. Un dintel oun arco debe sustentar la carga arriba del vano de una puerta o de una ventana ypermitir que los esfuerzos de compresin uyan alrededor del vano a las seccionesadyacentes del muro.
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Los edi&cacin de estructura met"lica est"n constituidos por diferentes tipos deelementos, y cada uno de estos elementos debe estar convenientemente unido alas piezas vecinas de la estructura. 'sto implica la utilizacin de distintos tipos deuniones.
Los principales tipos son+
i Los que se producen cuando tiene lugar un cambio de direccin, pore$emplo en las uniones viga-pilar, viga-viga y uniones entre barras en lascerc#as.
ii Los que se requieren para asegurar tamaos mane$ables de la estructurade acero a efectos de transporte y monta$e/ los pilares, por e$emplo, sesuelen empalmar cada dos o trespisos.
iii Los que se producen cuando tiene lugar un cambio de componente, lo queincluye la unin de la estructura de acero a otras piezas del edi&cio, comopueden ser bases del pilar, uniones a n(cleos de #ormign y uniones conparedes, for$ados y cubiertas.
Las uniones son partes importantes de cualquier estructura met"lica. Laspropiedades mec"nicas de las uniones inuyen muc#o en la resistencia, rigidez yestabilidad de la estructura en con$unto. 'l n(mero de uniones y su comple$idadtienen una inuencia decisiva en el tiempo necesario para el an"lisis est"tico y eltrazado de planos. La fabricacin de uniones, o sea, el corte, taladrado y soldadurade barras, cartelas, casquillos y rigidizadores representa gran parte del traba$o deltaller. La facilidad con que puedan efectuarse las uniones en la obra es un factorclave en el monta$e. )or ello, la seleccin, el proyecto y el detalle de las uniones de
la estructura de un edi&cio tienen una inuencia muy signi&cativa en los costes dela misma.
%Las uniones deben ser lo su&ciente-mente resistentes como para transmitirlascargas previstas. )ara conseguirlo, deben realizarse de forma que transmitan losesfuerzos de una barra a otra a lo largo de trayectorias de carga uniformes paraevitar concentraciones importantes de tensin.
%0eben tener el grado de rigidez previsto.
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%Los elementos de la unin 1c#apas o casquillos deben colocarse de forma tal que,en lo posible, se posicin en autom"ticamente, sean accesibles para la reparacin1tanto en el taller como en la obra y proporcionen un buen a$uste.
*L!23S 'S42U*4U2!L'S
La capacidad para cubrir claros de los elementos #orizontales determina elespaciamiento de los apoyos verticales.
'sta relacin fundamental entre el claro y el espaciamiento de los elementosestructurales inuye en las dimensiones y la escala de los espacios de&nidos por elsistema estructural de un edi&cio. Las dimensiones y las proporciones de las cru$íasestructurales, a su ya., deben relacionarse con los requerimientos program"ticos delos espacios.
http://www.elconstructorcivil.com/2013/09/claros-estructurales-construccion-de.htmlhttp://www.elconstructorcivil.com/2013/09/claros-estructurales-construccion-de.html
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Las uniones son partes importantes de cualquier estructura met"lica. Laspropiedades mec"nicas de las uniones inuyen muc#o en la resistencia, rigidez yestabilidad de la estructura en con$unto. 'l n(mero de uniones y su comple$idadtienen una inuencia decisiva en el tiempo necesario para el an"lisis est"tico y eltrazado de planos. La fabricacin de uniones, o sea, el corte, taladrado y soldadura
de barras, cartelas, casquillos y rigidizadores representa gran parte del traba$o deltaller. La facilidad con que puedan efectuarse las uniones en la obra es un factorclave en el monta$e. )or ello, la seleccin, el proyecto y el detalle de las uniones dela estructura de un edi&cio tienen una inuencia muy signi&cativa en los costes dela misma.
%Las uniones deben ser lo su&ciente-mente resistentes como para transmitirlascargas previstas. )ara conseguirlo, deben realizarse de forma que transmitan losesfuerzos de una barra a otra a lo largo de trayectorias de carga uniformes paraevitar concentraciones importantes de tensin.
%0eben tener el grado de rigidez previsto.
%Los elementos de la unin 1c#apas o casquillos deben colocarse de forma tal que,en lo posible, se posicin en autom"ticamente, sean accesibles para la reparacin1tanto en el taller como en la obra y proporcionen un buen a$uste.
'mpalme de )ilares
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Union de 5igas-)ilar Simples
Uniones 5iga-)ilar 2igida
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Uniones 5iga-)ilar Simples
Uniones 5iga-)ilar 2igidaz
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Uniones de !rriostramiento 6orizontal
Uniones de !rriostramiento 5ertical
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TIPOS DE UNIONES EN ACERO
La construccin en estructuras met"licas, debe entenderse como prefabricada porexcelencia, se ensamblan o unen de una manera que garanticen de la estructurapara lo que fue diseada.
4oda unin por su discontinuidad es una zona potencialmente peligrosa, muc#osaccidentes se deben a uniones mal proyectadas o solucionadas.)ara esto es importante si diseo especi&co general, su tipo de unin, ycomprobarla seg(n sus esfuerzos o rigidez y así ver que cambios sobre la estructuray como afectan las cargas en dic#a unin.'stas uniones representan el 789 del coste de la estructura, por lo tanto,es me$oruni&carlas de una forma sencilla y e&caz y determinar exactamente costos, materiala utilizar, maquinaria y mano de obra.desde el punto técnico, la unin debe responder al calculo estructural, losproblemas suceden cuando el modelo y la estructura no son concordes.
*lasi&cacin de Uniones
• Unin de 2esistencia total+ su capacidad de carga es superior a la delmomento mas débil de la unin.
• Unin de 2esistencia )arcial+ Su capacidad de carga es inferior a la del
elemento mas débil de la unin, pero superior al esfuerzo del calculo.
• Las uniones a exin+ 2ígidas, :antiene "ngulos que forman entre si las
piezas enlazadas, el giro de nudo es igual al de las barras unidas/Semirigidas, Uniones exibles en las que se produce un giro relativo, se
http://kgdp-acero.blogspot.mx/2012/02/tipos-de-uniones-en-acero.htmlhttp://kgdp-acero.blogspot.mx/2012/02/tipos-de-uniones-en-acero.html
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enlazan en nudo pero existe transmicion de momentos. Son nudos conmuelles de comportamiento lineal o no seg(n su curva de momento.
• Simples+ Son las que se comportan como uniones articuladas en la que las
barras unen nudos sin coartar sus giros.
4ipos de Uniones+
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• 2emac#e en *aliente o 2oblones+ Se reforzaban empalmes y traslapes con
planc#as, seg(n el mismo patrn, como se usaban en los puentes de amediados del S ;88 *?.
• Soldadura+ La mas com(n, se unen > piezas de acero por fusin super&cial de
las caras en presencia de calor, sus posiciones son+ plana, vertical, #orizontaly sobre cabeza. 6ay de @ tipos+ Soldadura 3xiacetilenica 1:ezcla de los gases
de 3xigeno y !cetileno, Soldadura de !rco 1!rco 'léctrico 5oltaico a @,888*?, Soldadura por 'lectrodo :anual 2evestido o SticA :etal !rc# Belding1 Un alambre de acero consumible que se funde ba$o la accin delarco eléctrico.
• *onexin !pernada+ 6ay de alta resistencia y logra excelentes resultados, y
se certi&ca mediante rayos ;, de presicion milimétrica
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• 4ornillos+ *onexiones r"pidas para estructuras livianas de acero, c#apas o
per&les de ba$o espesor, son f"ciles de transportar tiene diferentes medidas,largos, di"metros, resistencias y f"ciles de remover.
*3LU:C!S
*olumnas de acero. Las columnas de acero pueden ser sencillas, fabricadasdirectamente con per&les estructurales, empleados como elemento (nico, o deper&les compuestos, para los cuales se usan diversas combinaciones, como lasviguetas 6,
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!*'23
'l !cero son aleaciones férreas con un contenido m"ximo de carbono del >9.!ceros se pueden clasi&car seg(n se obtengan en estado slido+ ensoldados,
batidos o for$ados/ o, en estado liquido, en #ierros o aceros de fusin y#omogéneos. 4ambién se clasi&can seg(n su composicin química, en aceros originarios, alcarbono y especiales
'l acero mas com(n usado en la ciudad de :éxico es + es acero !-@D
's es el m"s idneo para traba$ar por su ductilidad y economía ya que en nuestropaís es rara
la estructura que demande aceros de mayor grado.
'l !-@D es el acero que pr"cticamente satisface cualesquier estructura met"lica,aunque en los
ultimos aos se a# estado usando el acero !-E8 el cuales es muc#o mas resistentey tambien
cuesta casi lo mismo que el !-@D.
)er&les *omerciales de !cero
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6EF *?, es un metalmuy tenaz y exible, d(ctil, maleable.
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'l 6ierro )ulverizado se incendia espont"neamente en contacto con con el aire atemperatura ambiente.