Deber Calculo Estructural

8/16/2019 Deber Calculo Estructural

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EL ACERO COMO MATERIAL ESTRUCTURAL

Héctor Jonathan Esa!a G"t#érr$%

&no S$'$str$

() *$ oct"+r$ *$, (-).

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INDICE

INTRODUCCION____________________________________________________4OBJETIVO GENERAL________________________________________________5

OBJETIVOS ESPECIFICOS__________________________________________5

EL ACERO COMO MATERIAL ESTRICTURAL_______________________5

PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL________________________7

LOS EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LAS PROPIEDADESMECANICAS DEL ACERO___________________________________________9

CLASIFICACION DE LOS ACEROS ESTRUCTURALES_____________10MECANINZADO DEL ACERO______________________________________14

APLICACIONES SEGÚN SU FORMA:______________________________16

VENTAJAS_________________________________________________________17

DESVENTAJAS_____________________________________________________1

CONCLUSION______________________________________________________19

BIBLIOGRAFIA____________________________________________________19

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INTRODUCCION

El acero es el material formado por el hierro puro, mezclado con otroselementos para construir aleaciones, particularmente con carbonomanganeso y silicio, a n de obtener un acero dulce con el que seelaboran diversos perles empleados en la construcción.

Se llama hierro dulce al obtenido mediante varias etapas defabricación para eliminar impurezas, como slice y manganeso en el

periodo de ba!a fusión" en el periodo de anamiento se eliminar#parte del fósforo y del azufre, y en el de ebullición se suprimir# elcarbono y el resto de los anteriormente citados.

El producto obtenido se for!a para eliminar la mayor parte de laescoria lo que da como resultado un material muy maleable.

El laminado en barras que se calientan y laminan en el n$mero deprocesos deseados aumentar# su densidad, de modo que el productonal se obtendr# libre de impurezas y ser# f#cil de traba!ar y soldar.

%as diversas cualidades de los aceros se determinan por la proporciónen que intervengan dichos contenidos al !ar su resistencia,maleabilidad, soldadura, etc. %as impurezas que contenga el hierroalterar#n sus cualidades y su comportamiento nal y podr#n serper!udiciales, como el azufre y el fósforo, o ben&cas como elmanganeso, que aumenta su dureza y su resistencia, aunque puedaafectar otros aspectos como es el caso de su maleabilidad" as mismo,el silicio y el carbono coneren dureza a la fundición y este $ltimo

tambi&n agrega tenacidad y temple.

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%as secciones empleadas normalmente en construcciones met#licaspueden ser(

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OBJETIVO GENERAL

• *onocer las caractersticas, comportamientos y aplicaciones delacero como material estructural.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

• *onocer las propiedades las aplicaciones del acero comomaterial estructural.

• *onocer su clasicación.

EL ACERO COMO MATERIAL ESTRICTURAL

Se dene acero estructural al producto de la aleación del hierro,carbono y peque+as cantidades de otros elementos como( silicio,fosforo, azufre y ogeno, que le aportan caractersticas especica.

El acero es uno de los m#s importantes materiales estructurales.Entre sus propiedades de particular importancia en los usosestructurales est#n" la alta resistencia comparada con cualquier otromaterial disponible, y la ductilidad.

El acero se produce por la renación del mineral del hierro y metalesde desecho, !untos con agentes fundentes apropiados co-e para elhorno/ y ogeno en hornos a alta temperatura, para producirgrandes masas de hierro llamadas arrabio de primera fusión. Elarrabio se rena a$n m#s para remover el eceso de carbono y a$nm#s otras impurezas y0o se alea con otros metales como cobre,nquel, cromo, manganeso, molibdeno, fosforo, slice, azufre, titanio,columbio y vanadio, para producir las caractersticas deseadas de

resistencia, ductilidad, soldadura y resistencia a la corrosión.


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%os lingotes de acero obtenidos de este proceso pasan entre dosrodillos que giran a la misma velocidad y en direcciones opuestaspara producir un producto semiterminado largo y de formarectangular que se llama plancha o lingote, dependiendo de susección transversal.

PROPIEDADES DEL ACERO ESTRUCTURAL

1. El Esfuerzo de 3luencia2. %a 4esistencia a la 5ensión o 4esistencia 6ltima'. %as *aractersticas de la *urva de Esfuerzo). 7eformación. El 8ódulo de Elasticidad y el 8ódulo 5angente.

9. %a 7uctilidad:. %a 3acilidad para Soldarse;. %a 4esistencia a la 3atigauencia/ es de 2;=== a '==== -0plg ó 1


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7ónde( uAcoeciente de ?oisson que se toma como =.'para el acero

'. Coeficiente de Expansión Térmica (α): este coeciente puedetomarse como(

C A 11.25 x10−6

por C °

• Elasticidad. ?ropiedad de los cuerpos de volver a su formaoriginal al cesar una fuerza deformante. Se considerar#nperfectamente el#sticos si no han rebasado su lmite de

elasticidad

• !uctilidad. Es la propiedad que tienen los materiales desoportar grandes deformaciones sin fallar ba!o altos esfuerzosde tensión. Dn material que no tenga esta propiedadprobablemente ser# duro y fr#gil y se romper# al someterlo aun golpe repentino. En miembros sometidos a cargas normalesse desarrollan altas concentraciones de esfuerzos en variospuntos.

%a naturaleza d$ctil de los aceros estructurales comunes lespermite >uir localmente en esos puntos, evitando fallasprematuras.

l sobrecargar una estructura d$ctil, sus grandes de>eionesofrecen evidencia visible de la inminencia de la falla.

• Tenacidad. %os aceros estructurales poseen resistencia yductilidad. l con!unto de estas acciones se le conoce comotenacidad. Dn miembro de acero cargado hasta que se

presentan grandes deformaciones ser# a$n capaz de resistirgrandes fuerzas. 5ambi&n se conoce a la tenacidad como la

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capacidad de un material para absorber energa en grandescantidades.

• "lta resistencia. %a alta resistencia del acero por unidad depeso implica que ser# relativamente ba!o el peso de lasestructuras, gran venta!a en la construcción de grandes claroscomo es el caso de puentes o edicios altos.

LOS EFECTOS DE LA TEMPERATURA EN LASPROPIEDADES MECANICAS DEL ACERO

%as propiedades mec#nicas del acero son establecidas normalmentea temperatura ambiente. %a 3ig. muestra la degradación de losvalores de 3y, 3u y E al aumentar la temperatura. *omo se puedeobservar en la 3ig. 2.' la reducción de estos valores es considerablehasta despu&s de los == o 3 29= o */, temperaturas que no sepresentan por efectos clim#ticos, pero que si pueden presentarse enalgunos procesos de manufactura o en incendios. ?or otro lado, atemperaturas ba!o cero o 3 temperaturas menores a F1; G*/, los

valores de 3y , 3u y E son mayores que a temperatura ambiente, peroel acero se vuelve fr#gil al reducirse su ductilidad y tenacidad. ?or

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consiguiente, se deben tomar precauciones especiales al dise+arestructuras para ambientes de fro etremo, sobre todo cuando &stasest&n su!etas a efectos din#micos de consideración.

dem#s, el acero responde a los efectos de gradientes detemperatura mediante cambios volum&tricos de dilatación ocontracción. Si las estructuras no se dise+an para disipar estos

cambios, se inducir#n esfuerzos t&rmicos que deber#n serconsiderados en las cargas de dise+o.

CLASIFICACION DE LOS ACEROS ESTRUCTURALESa) #er$les Estructurales: son piezas de acero laminado cuya

sección transversal puede ser en forma de H, I, 5, canal o#ngulo.


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%) &arras: son piezas de acero laminado, cuya sección transversalpuede ser( circular, heagonal o cuadrada en todos lostama+os.

c) #lanc'as: son productos de acero laminado en caliente conanchos de 2=' mm y 21< mm y espesores mayores de ,; mmy mayores de ), mm respectivamente.

Aceros para Hormig!"

• Jarras corrugadas• lambrón• lambres trelados lisos y corrugados/• 8allas electro soldables de acero F 8allazo•

rmaduras b#sicas en celosa.• lambres, torzales y cordones para hormigón pretensado.

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• rmaduras pasivas de acero• 4edondo liso para Iormigón rmado• ceros para estructuras en zonas de alto riesgo ssmico.

?ara estructuras de hormigón se utilizan barras lisas y corrugadas,con di#metros que oscilan entre los 9mm y los )=mm, aunque locom$n en una armadura de hormigón es que difcilmente superen los

'2mm.

dem#s el acero de refuerzo se utiliza en las mallas electro soldadaso mallazo constituidos por alambres de di#metros entre )mm a12mm.

Tipos #e Per$%es Es&r'c&'ra%es

#er$l tipo &E: Es un perl muy usado en construcción, seutiliza para columnas, pilotes, vigas, refuerzo y otros usos degran resistencia.

El per$l tipo o canal: como su nombre lo indica es en formade canal o *, se utiliza para vigas y columnas que se unen ysueldan, en usos de rendimiento medio.

#er$l tipo an*ular: ?uede ser de lados iguales o desiguales, seutiliza en dinteles, columnas, vigas de rendimiento, estructurassecundarias.

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Tu%o de "cero circular: %a tubera hueca circular de acero seutiliza preferiblemente para columnas.

Tu%o de acero cuadrado sección 'ueca: Estas seccionescuadradas o rectangulares se utilizan con mayor frecuenciacomo columnas, pero tambi&n puede ser utilizado como vigas,abrazaderas y en otros usos.

#lacas de acero estructural: Se trata de piezas planas de aceroestructural, cortadas a medida. En general tienen entre 10; K a9L de espesor. Se utiliza en bases de columnas, vigas ycolumnas hechas a medida, piezas de coneión es decir, lasplacas de refuerzo, placas de soldadura, etc/, as comocualquier otra aplicación donde el tama+o no es est#ndar y sonmedidas muy especcas.

#er$les de Corte: Mormalmente son las secciones de ala anchade un perl IEJ o H?E, que se cortan por la mitad para formaruna sección N5K. Se utiliza para dinteles, vigas, tirantes y

columnas.

%os aceros estructurales modernos se pueden clasicar seg$n la

S58 merican Society for 5esting and 8aterials/ en(

ceros de propósitos generales '9/ ceros estructurales de carbono 2


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MECANIN(ADO DEL ACERO Lami!a#o e! Ca%ie!&e"

El metal al ro!o blanco se vierte en moldes abiertos y va pasando atrav&s de rodillo refrigerado por agua, una serie de rodillos de guavan dando la forma deseada al acero.

El proceso comienza a partir de planchas de acero que se recalientanen un foso de termo difusión, el acero pasa por una serie de rodilloque le van aplastando progresivamente.

?or $ltimo el acero se arrolla en bobinas y se transporta a otroslugares para su procesado, tiene un comportamiento el#sticopl#stico.

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8enos resistencia que el laminado en frio porque su rango pl#stico esm#s alto.

?ermite estructuras m#s rgidas pero a la vez con un costo m#selevados.

Lami!a#o e! Frio"

?erles generados por soldadura o unión de sus elementos, es paradar los dobleces y geometra de un perl determinado, generalmentede forma rectangular.

Se adecua perfectamente a los requerimientos de dise+o de acuerdoal an#lisis estructural que se realiza.

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APLICACIONES SEG)N SU FORMA" #er$l +: su construcción es en caliente producto de la unión de

l#minas.

Estructuras met#licas para construcción civil, torres de trasmisión,

carpintera met#lica.

#er$l : elementos estructurales como vigas, pilares, met#licaspara puentes, almacenes, edicios, barcos, etc.

#er$l : vigas, viguetas, carroceras, cerchas, canales, etc. "n*ulares: industria naval, plantas industriales, almacenes,

torres de transmisión, carroceras, construcción de puertas,accesorios como ventas, etc.

Tu%o Cuadrado: estructuras met#licas, puertas, ventanas, re!as,columnas, etc.

#letinas (sección rectan*ular): estructuras met#licas, puertas,ventanas, re!as, columnas, etc.

Tu%o ,edondo: puertas, ventanas, cercas, re!as, e!es, elementosde m#quinas, pines pasadores, etc.

&arras 'exa*onales: elementos de ensamble para" pernos,tuercas, e!es, pines, chavetas, herramientas manuales como"barretas, cinceles, puntas, etc.

-arilla: estructura de hormigón armado y cimentaciones.

VENTAJAS

@ran facilidad para unir diversos miembros por medio de variostipos de conectores como son la soldadura, los pernos y losremaches.

?osibilidad de pre fabricar los miembros de una estructura. 4apidez de monta!e.

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%a gran rmeza del acero por la unidad de peso signica que elpeso de las estructura se hallar# al mnimo, esto es de muchaecacia en puentes de amplios claros.

@ran capacidad de laminarse %as propiedades del acero no cambian perceptiblemente con el

tiempo. @ran cantidad de tama+os y formas. Si el mantenimiento de las estructuras de acero es adecuado

duraran unos tiempos indenidos. ?osible reh$so despu&s de desmontar una estructura. %as estructuras de acero de desecho, tienen un costo de

recuperación en el peor de los casos como chatarra de acero. El acero es un material 1== O reciclable adem#s de ser

degradable por lo que no contamina. El acero permite modicaciones y0o ampliaciones en proyectos

de manera relativamente sencilla.

DESVENTAJAS

El acero epuesto a intemperie sufre corrosión por lo que debenrecubrirse siempre con esmaltes alquid#licos primariosanticorrosivos/ eceptuando a los aceros especiales como el

inoidable. En el caso de incendios, el calor se propaga r#pidamente por lasestructuras haciendo disminuir su resistencia hasta alcanzartemperaturas donde el acero se comporta pl#sticamente,debiendo protegerse con recubrimientos aislantes del calor ydel fuego retardantes/ como mortero, concreto, asbesto, etc.

7ebido a su alta resistencia0peso el empleo de perles esbeltossu!etos a compresión, los hace susceptibles al pandeo el#stico,por lo que en ocasiones no son económicos las columnas deacero.

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%a resistencia del acero as como del resto de los materiales/,puede disminuir cuando se somete a un gran n$mero deinversiones de carga o a cambios frecuentes de magnitud deesfuerzos a tensión cargas pulsantes y alternativas/.

CONCLUSION

Este material estructural se puede apreciar que es mucho m#s f#cil elacoplamiento de los mismos, nos permite modicar a las estructurasya armadas y por sus grandes caractersticas de puede hacer granvariedad de estructuras como puentes.

BIBLIOGRAFIA

http(00PPP.docstoc.com0docs0;;99'='0diseOE3OJ3OJ7oen

aceroestructuralO2;?73O2< http(00catarina.udlap.m0uQdlQa0tales0documentos0lic0gaticaQgQ!c

0capitulo'.pdf http(00prezi.com0


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